加减法运算电路设计
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电子课程设
——加减法运算电路设计
学院:电信息工程学院
专业:电气工程及其自动化
班级:
姓名:
学号:
指导老师:闫晓梅
2014年12月19日
加减法运算电路设计
一、设计任务与要求
1.设计一个4位并行加减法运算电路,输入数为一位十进制数,
2.作减法运算时被减数要大于或等于减数。
3.led灯组成的七段式数码管显示置入的待运算的两个数,按键控制运算
模式,运算完毕,所得结果亦用数码管显示。
4.系统所用5V电源自行设计。
二、总体框图
1.电路原理方框图:
图2-1二进制加减运算原理框图
2.分析:
如图1-1所示,第一步置入两个四位二进制数(要求置入的数小于1010),
如(1001)
2和(0111)
2
,同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数
9和7;第二步通过开关选择运算方式加或者减;第三步,若选择加运算方式,所置数送入加法运算电路进行运算,同理若选择减运算方式,则所置数送入减法运算电路运算;第四步,前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。
例如:
若选择加法运算方式,则(1001)2+(0111)2=(10000)2 十进制9+7=16,并在七段译码显示器上显示16;
若选择减法运算方式,则(1001)2-(0111)2=(00010)2十进制9-7=2,并在七段译码显示器上显示02。
三、选择器件
1.器件种类:
表3-1
2.重要器件简介:
(1) . 4位二进制超前进位加法器74LS283:完成加法运算使用该器件。 1).74LS283 基本特性:供电电压: 4.75V--5.25V 输出高电平电流: -0.4mA 输出低电平电流: 8mA 。 2).引脚图:
图3-1
引出端符号:
A1–A4 运算输入端 B1–B4 运算输入端 C0
进位输入端
序号 元器件 个数 1 74LS283D 2个 2 74LS86N 5个 3 74LS27D 1个 4 74LS04N 9个 5 74LS08D
2个 6 七段数码显示器 4个 7 74LS147D 2个 8 开关
19个 9 LM7812 1个 10 电压源220V
1个 11 电容 2个 12
直流电压表
1个
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∑1–∑4 和输出端
C4 进位输出端
3).逻辑符号:
图3-2
4).内部原理图:
图3-3
5).功能表:
表3-2
(2)异或门:74LS86
1).引脚图: 2).逻辑符号:
3). 逻辑图:
图3-6
4).真值表:
表3-3
分析:异或:当AB 不相同时, 结果才会发生。
函数式:
(3).三输入或非门:74LS27 1).引脚图:
图3-7
2).逻辑符号:
图
3-8
B
A B A B A Y ⋅+⋅=⊕=
3). 逻辑图:
图3-9
4).真值表:
表3-4
函数式:
分析逻辑功能:A 、B 、C 中只要出现“1”,则输出为“1”;只有A 、B 、C 都为“0”时,输出才为“0”。 (4).非门:74LS04
当输入为高电平时输出等于低电平,而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入的电平之间是反向关系,也叫非门或反向器。
图
3-10
C
++=B A Y
1)结构
TTL 反相器由三部分构成:输入级、中间级和输出级。 2)原理
A 为低电平时,T1饱和,V B1≈0.9V ,V B2≈0.2V ,T2和T5截止,T4和D2导通,Y 为高电平;A 为高电平时,V B1≈2.1V ,T1倒置,V B2≈1.4V ,T2和T5饱和,T4和D2截止,Y 为低电平。
74LS04为六反相器,输入是A ,输出是Y ,6个相互独立倒相。供电电压5V ,电压范围在4.75~5.25V 内可以正常工作。门数6,每门输入输出均为TTL 电平(<0.8V 低电平 >2v 高电平),低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA 。其逻辑符号、逻辑功能表、内部结构、管脚图分别如下:
图3-11 74LS04的逻辑图 表3-5 74LS04功能表
图3-12 74LS04的逻辑符号 图3-13 74LS04的管脚图
函数式: (5).与门74LS08
A
Y
1).引脚图: 2).逻辑符号:
图3-14 74LS08管脚图 图3-15
3).逻辑图:
图3-16
4).真值表:
表3-6
函数式:
(6).七段数码管:
图3-17是七段数码管的符号,数码管用七个发光二极管做成a 、b 、c 、…、g 七段,通过七段亮灭的不同组合,来显示信息。并分为共阴极与共阳极两种。共阴极是将七个发光二极管的阴极接在一起并接在地上,阳极接到译码器的各输出端,当发光二极管对应的阳极为高电平时,发光二极管就亮,共阳极则与之相反。只要按规律控制各发光段的亮、灭,就可以显示各种字形或符号, 共阴极七段数码管原理图如图3-18所示。
B
A Y ⋅=