4位数值比较器设计
详细设计方案_74hc85
四位数值比较器详细设计方案1.四位比较器简介：四位数值比较器是一个有多个输入和多个输出组合逻辑电路，在数字系统中有着广泛的应用。
它通过比较两个四位二进制数的值，以产生不同的输出结果。
本设计兼容数字电路中常用的74HC85数值比较器。
74HC85是4位数值比较器，其功能如表1所示，输入端包括A3～A0与B3～B0，输出端为FA>B、FA<B、FA=B，以及扩展输入端为IA>B、IA <B和IA=B。
扩展输入端与其他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的数值比较器。
2.四位比较器方案规格：四位数进行比较，输出比较结果。
3.四位比较器方案目的：1、使学生了解四位比较器。
2、使学生掌握四位比较器设计方法。
4.使用方法：KEY2 KEY1按键作为B1 B0输入，KEY4 KEY3按键作为A1 A0输入，3个LED（LED3 LED2 LED1）Fa>b、Fa<b、Fa=b指示，下载到FP GA上面，可以看到默认时候LED1发光，代表Fa=b，当KEY2或者K EY1按下时候LED3亮，代表A<B，当KEY4或者KEY3按下时候LED 2亮，代表A>B。
5.四位比较器硬件方案：6.四位比较器实现原理74HC85是4位数值比较器，其功能如表1所示，输入端包括A3～A0与B3～B0，输出端为FA>B、FA<B、FA=B，以及扩展输入端为IA>B、IA <B和IA=B。
扩展输入端与其他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的数值比较器。
其逻辑符号如图1所示。
7.Verilog HDL源代码Verilog HDL代码为：module compare4(input [3:0] a_in, // 第一个4位比较值input [3:0] b_in, // 第二个4位比较值input [2:0] i_in, // 扩展输入端output reg [2:0] f_out // 比较结果输出端);//******************************************************************** **********// 模块名称：4位比较器模块// 功能描述：完成4位比较器的功能//******************************************************************** **********always@( a_in or b_in or i_in ) beginif ( a_in > b_in )f_out = 3'b100; // 输出a大于belse if( a_in < b_in )f_out = 3'b010; // 输出a小于belse begincase( i_in )3'b000:f_out = 3'b110;3'b010:f_out = 3'b010; // 输出a小于b3'b100:f_out = 3'b100; // 输出a大于b3'b110:f_out = 3'b000;default:f_out = 3'b001; // 输出a等于bendcaseendendendmodule8.日积月累思考其他控制发光二极管放光的办法。
4位数值比较器
X X大学课程设计题目 4位数值比较器学院 X学院专业 XXX 班级 XXX 学生 XXX 学号 200000000 指导教师 XXX二〇一〇年十二月二十七日摘要随着时代的进步，社会的发展，科学技术的进步，我们会在很多地方用到比较器。
例如，在体育竞技场地对一些选手的成绩进行比较，选出他们中的成绩优异者；我们为了比较一下不同物品的参数，我们可以利用一些科学技术来实现这些功能，使得我们的工作效率得以提高，减少了我们认为的工作量。
我们可以根据不同的需要来制造出不同类型的比较器。
我们可以利用一些我们所学的知识，利用一些简单的二极管、三极管、MOS管的开关特性来组成各种门电路的基本开关元件。
我们再利用这些元件组成比较器的组合逻辑电路。
根据不同的需要，来用不同的方法来连接元件实现不同的功能。
我们可以实现1位数比较器，2位数比较器，4位数比较器，8位数比较器等多种比较器。
关键词门电路；开关元件；比较器；逻辑电路；目录摘要 (1)1 前言.................................................................. ................ .. (3)1.1CMOS组成的门 (3)1.1.1C M O S组成的非门 (4)1.1.2C M O S组成的与非门 (4)1.2位数比较器 (5)24位数比较器 (7)2.1 原理框图 (7)2.2 逻辑电路图 (8)2.2.14位数逻辑电路图 (8)2.2.2 4位数比较器原理 (9)2.2.3 电路板示意图 (10)结论 (11)心得体会 (12)致谢 (14)参考文献 (14)1前言本课程设计主要是根据我们学习的余孟尝主编的《数字电子技术简明教程（第三版）》的后续课程。
这个课程设计在保证基础，精选内容，加强感念理解，联系实际，利于我们学习这门课程，加深对这门课程的理解。
它还可以增加我们的实际思维能力和动手能力。
4位数值比较器设计[整理]
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4位数值比较器设计[整理]四位数值比较器是一种常见的数字电子电路，广泛应用于计算机、通信、控制等领域。
其主要功能是将两个四位数字进行比较，输出比较结果。
下面将介绍如何设计一款四位数值比较器。
一、功能描述四位数值比较器输入两个四位数字A、B，比较它们的大小关系，输出比较结果。
如果A>B，输出1；如果A<B，输出-1；如果A=B，输出0。
二、设计步骤1.分析功能需求根据功能描述，我们需要完成以下任务：（1）输入两个四位数字A、B。
（2）将两个数字进行比较。
（3）输出比较结果。
2.确定输入输出端口和数据宽度根据上述功能需求，我们可以确定输入为两个4位数字A、B，输出为1位数字（1、0或-1）。
因此，输入端口需要8个引脚（4位输入A、4位输入B），输出端口需要1个引脚。
3.分析比较规则比较规则可以分为以下几个步骤：（1）判断A和B的位数是否相等，如果不相等，则将位数不足的数字前面补0。
（2）从高位开始比较A和B的每一位数字，如果相同，则继续比较下一位，如果不同，则输出A和B相应位数之差的符号。
（3）全部比较完成后，如果A=B，则输出0。
4.设计电路原理图基于上述分析，我们可以得到四位数值比较器的电路原理图，如下所示：（A>B）——Y=15.实现电路功能实现上述电路原理图的功能，需要对每个子模块进行详细设计和调试。
具体实现过程如下：（1）比较器比较器的功能是比较两个数的大小关系。
本电路中采用了四位全加器（4-bit full adder）实现比较器的功能。
根据比较规则，当A和B的相应位数相同时，将A和B相应位数之差的符号作为比较结果进行输出。
具体电路原理如下图所示：（2）选择器选择器的功能是根据比较结果输出相应的数值。
由于比较结果输出的是1、0或-1，因此我们需设置三个选择器，用于分别输出明确的比较结果。
具体电路原理如下图所示：多路选择器的作用是判断A和B的数字位数是否相同，并在数字位数不同时将位数不足的数字前面补0。
数值比较器
输 出 FA＞BFA＜BFA = B ＞ ＜ 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1
× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 1 0 0 0 1 0 0 0 1 × × 1
实验题
设计一个对两个两位无符号的二进制数进 行比较的电路；根据第一个数是否大于、 等于、小于第二个数，使相应的三个输出 端中的一个输出为“1”，要求用与门、与非 门及或非门实现。
4、设计一个对两个两位无符号的二进制数进行 比较的电路；根据第一个数是否大于、等于、 小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个 输出为“1”，要求用与门、与非门及或非门实 现。 实验过程提示： 根据题意，第一个设为A1A0，第二个数设为 B1B0，列真值表如下
74LS85的功能表(187) 74LS85的功能表(187)
输 A3，B3 1 0 0 1 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A3 = B3 A2，B2 × × 1 0 0 1 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 A2 = B2 入 A1，B1 × × × × 1 0 0 1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A1 = B1 A0，B0 × × × × × × 1 0 0 1 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 A0 = B0 级联输入 IA＞BIA＜B IA ＞ ＜
( A < B) = A3B3 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2B2 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A B1 1 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A ⊕ B1 ⋅ A B0 1 0 + A3 ⊕ B3 ⋅ A2 ⊕ B2 ⋅ A ⊕ B1 ⋅ A ⊕ B0 ⋅ (a < b) 1 0
数电习题3
习题三【试题3-1】 用74LS138设计一个能对32地址译码的译码电路。
【解题方法指导】构成32地址译码系统需要用4片74LS138译码器。
32地址对应5位二进制地址码A 4A 3A 2A 1A 0，低三位地址A 2A 1A 0为每一片译码器提供8个低位地址，高位地址A 4A 3作为译码器的使能信号。
A 4A 3=00时，74138-1译码输出；A 4A 3=01时，74138-2译码输出；A 4A 3=10时，74138-3译码输出；A 4A 3=11时，74138-4译码输出。
A 4A 3可以用2/4线译码器译码，为74138-1～74138-4提供使能信号。
考虑到74138有多个使能端；可利用使能端本身的译码功能。
由于74138只有一个高电平有效的使能端，所以A 4中A 3要有一个反相后接低电平有效的使能端，使A 4A 3=11时，74138-4译码输出。
【解答】能实现32地址译码的译码系统之一如图3-53所示。
图3-53 74138实现32地址译码【试题3-2】用74138和74151组成图3-54所示16通道数据传输系统，可将任一输入通道的输入数据从任一输出通道输出。
图3-54【解题方法指导】本题实质是将8通道数据选择器和8通道数据分配器扩展为16通道。
八选一数选器74151只有一个使能端，所以要用一个反相器使两片74151分别使能。
八通道数据分配器74138有三个使能端，一片74138用高电平使能，另一片74138则用低电平使能，剩余一个低电平使能端作为数据输入端。
因为，低电平使能端作为数据输入端，输入输出数据同相，所以，74151用高电平输出有效的输出端Y 。
Y 24～Y 31 A Y 8～Y 15 A I I 1 I Y 0Y 1Y 1【解答】能实现16通道数据传输系统之逻辑图如图3-55所示。
图3-55【试题3-3】用一片74LS48实现三位十进制数动态扫描显示。
【解题方法指导】图3-18中用三片7448实现三位十进制数动态扫描显示，选通信号ST 作为灭灯输入BI 。
数值比较器
数值比较器在一些数字系统（例如数字计算机）当中经常要求比较两个数字的大小。
为完成这一功能所设计的各种逻辑电路系统称为数值比较器。
1．位数值比较器首先讨论两个1位二进制数A和B相比较的情况。
这时有三种可能：1） A>B（即A＝1、B＝0），2）则，3）故可以用作为,A<B的输出信号。
2） A<B（即A＝0、B＝1），则，故可以用作为A<B的输出信号。
3） A＝B，则，故可以用作为A＝B的输出信号。
将上述的逻辑关系画成逻辑图，即得到图3.3.31所示的1位数值比较器电路。
图3.3.31 1位数值比较器二．多位数值比较器在比较两个多位数的大小时，必须自高而低的逐位比较，而且只有在高位相等时，才需要比较低位。
例如A、B是两个4位二进制数和，进行比较时应首先比较和。
如果，那么不关其他几位数码各为何值，肯定是A>B。
反之，如，则不管其他几位数码为何值，肯定是A<B。
如果，这就必须通过比较下一位和来判断A和B 的大小了。
依次类推，定能比出结果。
图3.3.32是4位数码比较器CC14585的逻辑图。
图中的、和是总的比较结果，和是两个比较的4位数的输入端，、和是扩展端，供片间连接时用。
由逻辑图可写出输出的逻辑表达式为（3.3.32）（3.3.33）（3.3.34）只比较两个4位数时，将扩展端接低电平，同时将和接高电平，即、。
这时式（3.3.32）中的最后一项为0，其余4项分别表示了A<B的四种可能情况，即；而；、而；、、而。
式（3.3.33）表明，只有A和B的每一位都相等时，A和B才相等。
式（3.3.34）则说明，若A和B比较的结果既不是A<B又不是A=B，则必为A>B。
图3.3.32 4位数值比较器CC145585的逻辑图CC14585 4位数据比较器的功能列表如下：一片CC14585只要将、即可实现两个4位二进制数比较，两片CC14585只要适当利用、两个输入引脚即可实现两个8位二进制数比较。
4位数值比较器
X X大学课程设计题目4位数值比较器学院X学院专业XXX班级XXX学生XXX学号*********指导教师XXX二〇一〇年十二月二十七日摘要随着时代的进步，社会的发展，科学技术的进步，我们会在很多地方用到比较器。
例如，在体育竞技场地对一些选手的成绩进行比较，选出他们中的成绩优异者；我们为了比较一下不同物品的参数，我们可以利用一些科学技术来实现这些功能，使得我们的工作效率得以提高，减少了我们认为的工作量。
我们可以根据不同的需要来制造出不同类型的比较器。
我们可以利用一些我们所学的知识，利用一些简单的二极管、三极管、MOS管的开关特性来组成各种门电路的基本开关元件。
我们再利用这些元件组成比较器的组合逻辑电路。
根据不同的需要，来用不同的方法来连接元件实现不同的功能。
我们可以实现1位数比较器，2位数比较器，4位数比较器，8位数比较器等多种比较器。
关键词门电路；开关元件；比较器；逻辑电路；目录摘要 (1)1前言.................................................................. ................ .. (3)1.1C M O S组成的门 (3)1.1.1C M O S组成的非门 (4)1.1.2C M O S组成的与非门 (4)1.2位数比较器 (5)2 4位数比较器 (7)2.1 原理框图 (7)2.2逻辑电路图 (8)2.2.14位数逻辑电路图 (8)2.2.24位数比较器原理 (9)2.2.3 电路板示意图 (10)结论 (11)心得体会 (12)致谢 (14)参考文献 (14)1前言本课程设计主要是根据我们学习的余孟尝主编的《数字电子技术简明教程（第三版）》的后续课程。
这个课程设计在保证基础，精选内容，加强感念理解，联系实际，利于我们学习这门课程，加深对这门课程的理解 。
它还可以增加我们的实际思维能力和动手能力。
1.1 CMOS 组成的门本次课程设计需要一些简单的电路，我们开始先介绍简单的电路。
四位数值比较器
EDA技术课程大作业设计题目：四位数值比较器院系：电子信息与电气工程系学生姓学号：200902070035专业班级：09电子信息工程（升）2010年12月9日四位数值比较器1. 设计背景和设计方案1.1设计背景在数字电路中，比较器的逻辑功能是用来对两输入端口送来的数据进行比较操作，然后将比较的结果送到输出端口上。
通常，比较器对两个输入数据进行比较可以得到三种基本的比较结果：大于、小于和等于。
当然，比较器也可以得到不大于、不小于和不等于等结果，而这几种结果可以由三种基本的比较结果进行取反运算即可。
1.2设计方案四位数值比较器是数字电路中应用得最广泛的一种比较器。
一般来说，四位数值比较器的实体模块如图1-2-1所示，与其对应的真值表如表1-2-1所示。
比较器含有两个4位位矢量输入端口A和B，3个比较结果输出端口GT、EQ、LT，以及3个级联输入端口I1、I2、I3。
其中级联输入端口的作用是用来进行芯片的级联操作。
通过这些端口可以对比较器的功能进行扩展。
图1-2-1 四位比较器实体模块表1-2-1 四位比较器的真值表2. 方案实施2.1四位数值比较器的设计1、设计思路文字描述根据实体模块和真值表可知，设计两组四位数据输入端口，三个级联输入端口，三个数据比较结果输出端口。
2、程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity comparator isport(A0,A1,A2,A3: in std_logic;B0,B1,B2,B3: in std_logic;I1,I2,I3: in std_logic;GT,EQ,LT: out std_logic);end comparator;architecture one of comparator issignal A_tmp,B_tmp:std_logic_vector(3 downto 0);beginA_tmp <= A3&A2&A1&A0;B_tmp <= B3&B2&B1&B0;process(A_tmp,B_tmp,I1,I2,I3)beginif(A_tmp > B_tmp) thenGT <='1'; EQ <='0'; LT <='0';elsif(A_tmp < B_tmp) thenGT <='0'; EQ <='0'; LT <='1';elsif(A_tmp = B_tmp) thenif(I2='1') thenGT <='0'; EQ <='1'; LT <='0';elsif(I1='1') thenGT <='1'; EQ <='0'; LT <='0';elsif(I3='1') thenGT <='0'; EQ <='0'; LT <='1';end if;end if;end process;end one;3、运行结果文字描述运行程序全部成功通过，有十六个警告。
数字逻辑电路与系统设计习题答案
第1章习题及解答将下列二进制数转换为等值的十进制数。
（1）（11011）2 （2）（）2（3）（1101101）2 （4）（）2（5）（）2（6）（）2（7）（）2（8）（）2题解：（1）（11011）2 =（27）10 （2）（）2 =（151）10（3）（1101101）2 =（109）10 （4）（）2 =（255）10（5）（）2 =（）10（6）（）2 =（）10（7）（）2=（）10（8）（）2 =（）10将下列二进制数转换为等值的十六进制数和八进制数。
（1）（1010111）2 （2）（1）2（3）（）2 （4）（）2题解：（1）（1010111）2 =（57）16 =（127）8（2）（0）2 =（19A）16 =（632）8（3）（）2 =（）16 =（）8（4）（）2 =（2C.61）16 =（）8将下列十进制数表示为8421BCD码。
（1）（43）10 （2）（）10（3）（）10 （4）（）10题解：（1）（43）10 =（01000011）8421BCD（2）（）10 =（.00010010）8421BCD（3）（）10 =（）8421BCD（4）（）10 =（.0001）8421BCD将下列有符号的十进制数表示成补码形式的有符号二进制数。
（1） +13 （2）−9 （3）+3 （4）−8题解：（1） +13 =（01101）2（2）−9 =（10111）2（3） +3 =（00011）2（4）−8 =（11000）2用真值表证明下列各式相等。
（1）BA+=+B+BBAA（2）()()()=⊕A⊕CACABB（3）()C BA+=+BCA（4）CAB++A=AABC题解：（1）证明BA+=++BABBA（2）证明()()()ACABCBA⊕=⊕（3）证明()C BACBA+=+（4）证明CAB++=AACBA用逻辑代数公式将下列逻辑函数化成最简与或表达式。
（1）D++A=F+BCBCACA（2）()()D++=F+AACCDA（3）()()B++F+=B+DCDBDDA（4）()D++F+=ADCBCBA（5）()C A B C B AC F ⊕++= （6）()()C B B A F ⊕⊕= 题解：（1）BC A D C A BC C A B A F +=+++= （2）()()CD A D CD A C A A F +=+++=（3）()()C B B A D B D A C B D D D B F ++=++++= （4）()D C B A D C B AD C B A F +=+++= （5）()C B AC C A B C B AC F +=⊕++=（6）()()C A BC B A C B B A F ++=⊕⊕=或C A C B AB ++= 用卡诺图将下列逻辑函数化成最简与或表达式。
四位数值比较器
四位数值比较器班级：电子信息工程（2）班姓名：林贤款学号：Xb13610208时间：2015.12—2015.12 一、实验目的。
1、设计四位二进制码比较器，并在QuantusII上进行仿真。
2、掌握VHDL设计实体的基本结构及文字规则。
二、实验要求。
1、用VHDL语言编写四位二进制码比较器的源文件；2、对设计进行仿真验证；三、实验原理。
本实验实现要实现两个4位二进制码的比较器。
即当输入为两个4位二进制码和时, 输出为M（A=B）,G（A>B）和L（A<B）（如右图所示）。
用高低电平开关作为输入，发光二极管作为输出。
当A=B时，M处接的二极管亮；当A>B时，G处接的二极管亮；当A<B时，L 处接的二极管亮。
具体管脚安排根据试验系统的实际情况自行定义。
四、实验器材。
1、EDA开发软件一台；2、装有QuantusII软件电脑一台。
五、实验步骤。
1、打开软件。
快捷工具栏：提供设置（setting），编译（compile）等快捷方式，方便用户使用，用户也可以在菜单栏的下拉菜单找到相应的选项。
菜单栏：软件所有功能的控制选项都可以在其下拉菜单中找到。
信息栏：编译或者综合整个过程的详细信息显示窗口，包括编译通过信息和报错信息。
2、新建工程。
（1）选择File菜单下New Project Wizard。
（2）输入工作目录和项目名称。
（3）加入已有的设计文件到项目，可以直接选择Next，设计文件可以在设计过程中加入。
（4）选择设计器件。
（5）选择第三方EDA综合、仿真和时序分析工具。
（6）建立项目完成，显示项目概要。
3、添加文件（file>new> VHDL file），新建完成之后要先保存。
4、编写程序（原程序如下a所述）。
5、检查语法（点击工具栏的这个按钮)。
6、锁定引脚，点击工具栏的（如下管脚分配所述）。
六、实验结果。
1、编译结果无误图。
2、仿真波形图：当=1011，=1101时，A<B，L为高电平，即L=1。
4位数值比较器设计
4位数值比较器设计要设计一个4位数值比较器，首先需要明确比较器的功能和要求。
一个4位数值比较器应该能够接受两个4位数作为输入，并确定它们之间的关系（大于、小于或等于）。
在设计中，要考虑以下几个方面：1.输入和输出：设计中需要确定输入和输出的形式。
考虑到输入是4位数，可以选择使用4个4位的二进制数来表示输入。
输出可以是一个3位的二进制数，用于表示比较结果。
2.状态转换：比较器需要进行状态转换，根据输入确定比较结果。
可以使用状态转换图来描述比较器的行为。
状态转换图是一个有向图，其中每个节点表示比较器的状态，每个边表示从一个状态到另一个状态的转换条件。
3.状态转换表：根据状态转换图，可以编写一个状态转换表。
状态转换表将输入和当前状态映射到下一个状态以及输出。
在我们的例子中，输入包括两个4位数和一个控制信号，这个信号用于控制比较器的行为。
4.组合逻辑电路：根据状态转换表，可以设计比较器的组合逻辑电路。
组合逻辑电路将输入和当前状态映射到输出。
在比较器的情况下，组合逻辑电路将输入数进行比较，然后产生输出。
5.时序逻辑电路：在进行比较操作之前，需要确保所有的输入稳定，以防止不确定的结果。
为了满足这个要求，可以使用时钟信号和触发器来实现时序逻辑电路。
时序逻辑电路保证在时钟信号的控制下，根据输入和当前状态确定输出。
最后，根据上述的设计思路，可以使用门电路、触发器等数字电路元件进行比较器的设计和实现。
通过模拟和测试，可以验证设计的正确性，并对其进行修改和优化。
这只是一个大致的设计思路，具体的实现方法还需要根据实际需求进行调整和优化。
设计一个完整的4位数值比较器需要考虑的因素还有很多，比如输入的范围、输出的表示方式等。
在实际应用中还可能需要考虑更多的因素，比如速度、功耗等。
因此，对于一个具体的设计，需要根据具体的要求和条件来进行详细的设计和实现。
数字比较器设计
数字比较器设计一、引言数字比较器是一种常见的电子电路，用于比较两个数字的大小关系。
比较器通常应用于逻辑电路、计算机芯片以及各种控制系统中。
本文将详细介绍数字比较器的设计原理和实现方法。
二、设计原理数字比较器的设计原理基于数字电子学中的逻辑门电路。
常用的数字比较器是基于逻辑门实现的，并且可以根据需要扩展为不同位数的比较器。
本文以4位比较器为例进行设计说明。
数字比较器的主要特征是根据输入信号的大小关系输出不同的逻辑电平。
通常使用两个n位数字输入A和B进行比较，输出结果有三种情况：A>B、A<B和A=B。
比较器可以通过逻辑门电路的组合来实现。
三、设计步骤1. 确定比较器位数：根据需求确定比较器的位数，本文以4位比较器为例。
2. 确定输入信号：确定输入信号的位数和范围。
3. 设计比较逻辑：根据比较器的位数，设计比较逻辑电路。
比较逻辑电路应该能够比较两个输入信号的大小关系，并输出相应的逻辑电平。
4. 确定输出逻辑：确定输出逻辑电平的表示方式，可以使用电平高低、数字码等形式。
5. 绘制电路图：根据设计的比较逻辑和输出逻辑，绘制数字比较器的电路图。
6. 搭建实验平台：根据电路图搭建实际的数字比较器实验平台。
7. 进行测试和验证：对实验平台进行测试和验证，确保数字比较器的功能和性能符合设计要求。
四、实现方法数字比较器的实现方法可以有多种选择，常见的有基于逻辑门电路和基于可编程逻辑器件（如FPGA）的实现方法。
1. 基于逻辑门电路的实现方法：- 使用逻辑门电路（如与门、或门、非门）进行组合，设计比较逻辑电路，实现数字比较器的功能。
- 使用电平高低或数字码表示输出逻辑电平。
- 优点：电路简单、成本低廉。
- 缺点：只能实现固定位数的比较器，不易扩展。
2. 基于可编程逻辑器件的实现方法：- 使用可编程逻辑器件（如FPGA）进行逻辑门的编程配置，实现数字比较器的功能。
- 可根据需要灵活配置输入信号的位数和比较逻辑。
4.4 数值比较器(COMP)
A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0
A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0
IA>B
H L L
IA<B
L H L
IA=B
L L H
FA>B
H L H L H L H L H L L
输出
FA<B FA=B
L
L
HL
L
L
HL
L
L
HL
L
L
HL
L
2. 数值比较器的位数扩展
电子技术基础之数字电路
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3
0
IA>B
0
IA<B
C0
1
IA=B FA=B FA<B FA>B
A4 B4 A5 B5 A6 B6 A7 B7
A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 IA>B
IA＞B
0
IA＜B
C0 低位片
1
IA=B FA=B
FA＜B
FA＞B
A0 B0 IA＞B
IA＜B
A1 B1 A2 B2 A3 B3
C1 高位片
IA=B FA=B
FA＜B
FA＞B
FA=B
FA＜B
FA＞B
输出
在位数较多或比较速度有要求时应采取并联方式
电子技术基础之数字电路
用74LS85组成16位数值比较器（并联扩展方式）
B15A15~B12A12
B15 A15
B12 A12
B11A11~B8A8
B8 A8
B7A7~B4A4
数值比较器的实验报告
计算机组成原理实验报告实验题目班级姓名学号指导教师4位数值比较器一、实验目的与要求：掌握常见组合逻辑电路的分析和设计二、实验原理1、实验内容及说明要比较的是两个4位二进制数A=A3A2A1A0、B=B3B2B1B0，比较结果用L、G、M表示，且A>B时，L=1；A=B时，G=1；A<B时，M=1.1.比较方法，输出输入之间因果关系分析从最高位开始比较，依次逐位进行，直到比较出结果为止。
①若A3>B3，则A>B，L=1、G=M=0.②当A3=B3，即G3=1时，若A2>B2，则A>B，L=1、G=M=0.③当A3=B3、A2=B2即G3=G2=1时，若A1>B1，则A>B，L=1、G=M=0.④当A3=B3、A2=B2、A1=B1即G3=G2= G2=1时，若A0>B0，则A>B，L=1、G=M=0对A>B即L=1，上述四种情况是或的逻辑关系。
⑤只有当当A3=B3、A2=B2、A1=B1、A0=B0即G3=G2= G1= G0=1时，才会有A=B，即G =1。
显然，对于A=B即G =1，G3、G2、G1、G0是与的逻辑关系⑥如果A不大于B也不等于B，即L=G=0时，则A必然小于B，即M=1.2、4位数值比较器真值表3、逻辑表达式L=L3+G3L2+G3G2L1+G3G2G1L0 G=G3G2G1G0M=4、原理框图5、实验原理图A010A112A213A315A<B2A=B3A>B4B09B111B214B317657485COMP10P12131532<3=4>9Q1114137485A<BA=BA>B三、实验内容1、实验步骤（1）原理图输入：实验原理图，采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。
（2）管脚定义：其中A3A2A1A0定义在k3－k0(56－53)，B3B2B1B0定义在k11－k8(29－26)，G,M,L,定义在LED3－LED0（79－76）。
74ls85
54/74854位数值比较器简要说明85为4位数值比较器，共有54/7485、54/74S85、54/74LS85三种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：型号L pd P D54/7485 21ns275mW54/74S85 12ns365mW54/74LS85 25ns52mW85可进行二进制码和BCD码的比较，对两个4位字的比较结果由三个输出端（F A＞B ，F A＝B，F A＜B＝输出。
将若干85级联可比较较长的字，此时低级位的F A＞B ，F A＝B，F A＜B连接到高位级相应的输入A＞B、A＝B、A＜B，并使低位级的A＝B为高电平。
引出端符号A0－A3字A输入端B0－B3字B输入端A＞B A＞B级联输入端A＝B A＝B级联输入端A＜B A＜B级联输入端F A＝BA等于B输出端F A＞BA大于B输出端F A＜BA小于B输出端逻辑图双列直插封装极限值电源电压 (7V)输入电压54/7485、54/74S85………………………………. 5.5V54/74LS85 (7V)发射极间电压54/7485、54/74S85的A和B间………………. 5.5V工作环境温度54XXX-55~125℃…………………………………………….0~70℃74XXX………… ………………………………存储温度 …………………………………………. -65~150℃功能表:推荐工作条件:5485/7485 54S85/74S85 54LS85/74LS85最小 额定最大最小额定最大 最小 额定 最大单位54 4.5 5 5.5 4.5 5 5.5 4.5 5 5.5 电源电压VCC 74 4.75 5 5.25 4.75 5 5.25 4.75 5 5.25V 输入高电平电压V iH 2 2 2 V54 0.8 0.8 0.7输入低电平电压V iL 74 0.8 0.8 0.8V 输出高电平电流I OH -400 -1000 -400µA54 16 20 4输出低电平电流I OL74 16 20 8mA静态特性（TA 为工作环境温度范围）‘85 ‘S85 ‘LS85 参 数测 试 条 件【1】最小最大最小最大最小 最大单位I ik =-12mA -1.5V IK 输入嵌位电压 Vcc=最小I ik =-18mA -1.2 -1.5V 54 2.4 2.5 2.5 V OH 输出高电平电压 Vcc ＝最小V IL ＝最大V IH =2V I OH ＝最大74 2.4 2.7 2.7 V 54 0.4 0.5 0.4 V OL 输出低电平电压 Vcc=最小，V IL ＝最大V IH =2V ,I OL =最大74 0.4 0.5 0.5 V A>B,A<B1 1 0.1 I I 最大输入电压时输入电流 其余输入 Vcc ＝最大，V I =5.5V （‘LS85为7V ）1 1 0.3 mA A>B,A<B40 50 20 I IH 输入高电平电流 其余输入 Vcc ＝最大，V IH =2.4V(‘S85和’LS85为2.7V)120 150 60 µA A>B,A<B-1.6 -2 -0.4 I IL 输入低电平电流 其余输入 Vcc ＝最大, V IL ＝0.4V(‘S85为0.5V)-4.8 -6 -1.2 mA 54 -20 -55 -40 -100-20 -100 I OS 输出短路电流 Vcc ＝最大74 -18 -55 -40 -100-20 -100mAI CC 电源电流Vcc ＝最大,A,B 接地,其余输入接4.5V88 115 20 mA[1]: 测试条件中的“最小”和“最大”用推荐工作条件中的相应值。
数值比较器
An ( Bn C n1 ) An ( Bn C n1 )
2014-5-7
An Bn C n1
15
由真值表写 最小项之和 式，再稍加 变换得：
An Bn Cn-1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
Sn 0 1 1 0 1 0 0 1
2014-5-7 14
An Bn Cn-1 Sn Cn 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 由真值表写 1 0 0 1 0 最小项之和 式，再稍加 1 0 1 0 1 变换得： 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 全加器 的真值表 S n An BnC n1表 3-12 An Bn C n1 An Bn C n1 An BnC n1
A<B 最低位 A'<B'
„
A4 B4 A3 B3
„
A0 B0
25
3.3 常用的逻辑电路
例：试用两片4585比较两个7位二进制数
C6C5C4C3C2C1C0和D6D5D4D3D2D1D0的大小。
解：
D3 C3 C2 C1 C0 D2 D1 D0 0 B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 I (A<B ) I (A=B ) I (A>B )
余3码
仿真 8421BCD码
2014-5-7
0011
图3-24 由74LS283构成的代码转换电路
20
3.6
数值比较器
数值比较器：能够比较数字大小的电路。 1.两个一位数A和B相比较的情况： (1)A＞B：只有当A=1、B=0时，A＞B才为真； (2)A＜B：只有当A=0、B=1时，A＜B才为真； (3)A = B：只有当A=B=0或A=B=1时，A = B才为真。
组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证
组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证一、实验目的1．控制组合逻辑电路的设计主意。
2．学会使用集成电路的逻辑功能表。
二、实验仪器及材料1．数字电路实验箱、双踪示波器、数字万用表。
2．元器件：双输入与门CD4081 1片四异或门CD4070 2片四位数值比较器CD4063 1片三、注重事项及说明1．CMOS门电路的电源电压为+3V—+15V，有些可达18V，实验前应先验证或调节准确，才可给门电路通电，本实验可选+5V供电。
2．门电路的输出端不可直接并联，也不可直接联连电源+5V和电源地，否则将造成门电路永远性损坏。
3．CMOS集成电路的多余输入端不可悬空。
4．实验时应仔细检查，仅当各条联线所有准确无误时，方可通电。
四、实验内容、原理及步骤（1）设计一个一位比较器（大、同、小）的组合电路并验证其逻辑功能。
（2）验证四位数值比较器的逻辑功能。
（3）设计一个八位二进制奇偶检测器的组合电路并验证其逻辑功能。
（4）设计一个两位二进制数比较器（大、同、小）的组合电路（选做）。
CD4081为四双输入与门；CD4070为四异或门，CD4063为四位数值比较器，它们均为CMOS集成电路。
图4-1为上述三种集成电路的引脚功能描述。
第1 页/共5 页图 6-11．一位（大、同、小）比较器的设计及其逻辑功能的验证 ① 按照命题要求列真值表设A 、B 为两个二进制数的某一位，即比较器的输入，M 、 G 、L 为比较器的输出，分离表示两个二进制数比较后的大、同、小结果，其逻辑功能真值表见表4.1。
② 写表达式按照表4.1的真值表，并为了减少门电路的种类，我们做如下的运算： 同 B A B A B A AB B A G ⊕=+=+= 大 )()(B A A B A B A A B A M ⊕=+== 小 )()(B A B B A B A B B A L ⊕=+== X X =⊕1 ③ 画逻辑图按照上述表达式，读者可用两个异或门和两个与门实现上述的大、同、小比较器，并将逻辑图画在表4.1右边的空白处。
4位数值比较器设计
4位数值比较器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN电子技术课程设计报告题目： 4位数值比较器设计学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：机械与电气工程学院制2016年11月4位数值比较器设计机械与电气工程学院：自动化专业1.课程设计的任务与要求课程设计的任务采用Multisim 软件实现4位数值比较器的设计与仿真。
课程设计的要求（1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。
（2）采用74Ls85集成数值比较器。
（3）要有仿真效果及现象或数据分析。
2.四位数值比较器设计方案制定四位数值比较器工作的原理对两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。
从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位A3=B3，则再比较次高位A2=B2，余此类推。
如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。
可以知道：FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2F A0>B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA>B （2-1）FA<B=FA3<B3+FA3=B3FA2<B2+FA3=B3FA2=B2FA1<B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2F A0<B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA<B （2-2）FA=B=FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA=B （2-3）IA>B、IA<B和IA=B称为扩展输入端，是来自地位的比较结果。
扩展输入端与其他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的书值比较器。
若仅对4位数进行比较时，IA>B、IA<B、IA=B进行适当处理，IA>B=IA<B=0,IA=B=1。
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电了技术课程设计报告题目: 4 位数值比较器设计
学生姓名: 学生学号:
年级:
专业:
班级:
指导教师:
机械与电气工程学院制
2016年11月
4位数值比较器设计
机械与电气工程学院：自动化专业
1.课程设计的任务与要求
1.1课程设计的任务
采用Multisim 12.0 软件实现4位数值比较器的设计与仿真。
1.2课程设计的要求
（1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。
（2）采用74LS85集成数值比较器。
（3）要有仿真效果及现象或数据分析。
2.四位数值比较器设计方案制定
2.1 四位数值比较器工作的原理
对两个4位二进制数A3A2A1A（与B3B2B1B（进行比较。
从A的最高位A3和
B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位A3=B3则再比较次高位A2=B2余此类推。
如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。
可以知道：
FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0 >B0+F A3=B3FA2=B2FA仁B1FA0=B0IA>B （2-1）
FA<B=FA3<B3+FA3=B3FA2<B2+FA3=B3FA2=B2FA1<B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0
<B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA<B （2-2）
FA=B=FA3=B3FA2=B2FA1=B1FA0=B0IA=B （2-3）
IA>B、IA<B和IA=B称为扩展输入端，是来自地位的比较结果。
扩展输入端与其他数值比较器的输出连接，以便组成位数更多的书值比较器。
若仅对4位数进行比较时，IA>B、IAvB、IA=B进行适当处理，IA>B=IA<B=0,IA=B=1。
2.2四位数值比较器设计方案
四位数值比较器主要由一个74LS85和三个信号灯组成。
通过四个开关的开通和闭合接收用户输入。
通过信号灯的亮与不亮来判断数值得大小。
黄灯亮表示A>B红灯亮表示A<B绿灯亮表示A=B其流程图如下图1所示。
数据输入
图1四位数值比较器电路组成框图
3.四位数值比较器设计的技术方案
3.1四位数值比较器单元模块功能及电路设计
3.1.1输入电路设计
输入电路设计采用单刀双掷开关。
单刀双掷开关的由动端和不动端组成，动端就是所谓的“刀”，它应该连接电源的进线，也就是来电的一端，一般也是与开关的手柄相连的一端；另外的两端就是电源输出的两端，也就是所谓的不动端，它们是与用电设备相连的。
它的作用，一是可以控制电源向两个不同的方向输出，也就是说可以用来控制两台设备，或者也可以控制同一台设备作转换运转方向使用。
在这个电路中单刀双掷开关控制高低电平，从而控制输入端，使得A、B电
平变化，实现四位数值比较。
3.1.2信号输出电路设计
信号灯里面装有一个传感器，当信号灯发出去的光被镜面反射回来时，传感 器接收到信号，你能保证信号灯亮的，只要有一点光接受就可以，所以只要不完 全挡住灯都会亮。
图3输出电路设计
$1
X1-X3;OF
5 =
B
■a a- 2 A
3.2主要芯片介绍
3.2.1 74L85D 芯片
74LS85 芯片是四位数值比较器，共有54/7485、54/74S85、54/74LS85三种线路结构型式。
74LS85D可进行二进制码和BCD码的对比，对两个4位字的比较结果有三个输出端(A>B,A=B,A<B)o两个4位数的比较是从A的最高位A3和E的最高位B3进行比较，如果它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。
若最高位
A3= B3,则再比较次高位A2和B2,余类推。
显然，如果两数相等，那么，比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。
其功能结构电路如下图5。
四位数值比较器真
值表如下表1所示。
图4 74LS85D芯片
(Ifil
◎
…
A
卜
I 仝二
三
1—C
泸
* < 9
~~■ I
图5 75LS85D功能结构电路设计图
表四位数值比较器真值表
3.3、四位数值比较器整体电路原理图
3.4兀器件清单
名称 规格型号 编号 数量
四位数值比较器
74LS85D
U1 1 PROBE 黄色2.5V X1 1 PROBE 红色2.5V X2 1 PROBE
绿色2.5V
X3 1 单刀双掷开关
TD_SW1
s1、s2、s3、s4
4
4四位数值比较器设计的仿真实现 4.1仿真软件的介绍
本次课程设计采用Multisim 12.0来实现数字电子钟的仿真，它是电子线路 分析与设计的优秀仿真软件，其界面直观、操作方便，创建电路需要的元件和电 路仿真需要的测量仪器都可以以直接从屏幕抓取，且元件和仪器的图形与实物外 形接近。
Multisim
12.0已经成为电子技术领域进行教学、学习和实验的必不可 少的辅助软件，是每一个电
图6四位数值比较器整体电路原理图
子技术爱好者、学习者和工程技术人员必须掌握的工具软件之一，Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
4.2 四位数值比较器设计仿真实现
四位数值比较器未仿真实现，在仿真软件中的状态，图7所示。
图7四位数值比较器未开始
开关S1接通时，A3为高电势端，B3为低电势端，即A>B因此黄灯亮，如图8 所示。
开关Key、Key2接通，开关S3、S4接通时，A3、B3为低电势端；A2、B2为低电势端；A1、B1为高电势端，即A=B因此红灯亮，如图9所示。
图9 A=B的情况
开关Keyl、Key2、Key3、Key4接通时，A3 B3为低电势端，A2、B2为低电势端,
A1为低电势端，B1为高电势端，即A<B因此绿灯亮，如图10所示。
图10 A<B的情况
5总结及心得体会
本次数电的课程设计加深了我对Multisim 软件的进一步深入理解。
熟悉了该软件的元器件的查找，绘图及仿真，为我以后更深层次的学习奠定了良好的基础。
通过这次课程设计，使我受益颇多。
了解到课程实习设计是开端，连接是关键，测试是必须。
既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析
实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，解决问题，终于完成了四位数值比较器的仿真。
对于数字电路设计，尤其在使用Multism进行逻辑电路的连接与分析时，这种分析解决问题的能力就更为重要。
要在复杂的电子器件和密密麻麻的连线中找出头绪来，有时候并不是一件容易的事情。
就是在这种不断发现问题、分析问题、解决问题的过程中，我
提高了自己分析解决问题的能力，因此，我把这次课程设计看成一次综合学习的机会。
在设计过程中，出现了各种各样的问题，有些是单一原因引起的，有的是综合原因引起的，这些都很考验我的毅力与坚持。
但是我掌握了研究这类问题的方法，即问题解决的过程就是要从问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，作
出相应判断，逐步找出问题的症结所在，从而一举击破。
本次课程设计仍然存在一些不够完美的地方，例如在Multism环境下设计逻辑电路时，怎样更好地布局以及连线，使整个电路图更加清晰明了等等问题，虽然是细节问题，但往往可以决定成败，这些问题都应该引以为戒并作为以后设计相关电路时的参考。
在本次课程设计中，我反复的练习各项操作，在练习的同时，我不断地巩固，熟能生巧，我最后将此次课程设计完成的非常好。
这对我以后学习相关的课程以及进行更高层次的数字电路设计都奠定了不错的基础，我相信无论做什么事情都要坚持、细心，不放弃，遇到困难要去解决，一个人解决不了，要敢于不耻下问，需求他人的帮助，这样我们可以在一次次困难中成长，这样就一定会实现自己的目标。
6参考文献
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