项目二 加法及数码显示器制作
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（一）加半器
实现两个1位二进制数相 加的电路称为半加器。设输 入的两个1位二进制数为A、 B，输出的和为S，向相邻高 位的进位为C，则半加器的 真值表如表2-2所示。
由真值表可得逻辑表达式： 因此，可用一个异或门和一个与门组成半加器，如下图所示。
（二）全加器
半加器不能满足实际工作的需要，因为加法运算的实际输 入总是多位的二进制数。要实现多位数的相加，在每一对应位 相加时，不仅要考虑本位的加数和被加数，还要考虑相邻低位 向本位的进位。
上页图是用典型设计方法和典型电路结构——与或门实现 的。如果本全加器电路采用异或门进行设计，则电路较为简单。 由于
Si Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai (BiCi-1 BiCi-1) Ai (BiCi-1 BiCi-1)
Si Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1
由以上两式画出全加器的逻辑图，如下图所示。图中将输入信号的反 变量也作为一个输入信号处理。在实际工作中应视前级的情况而定，如前 级无反变量输出，则应在本电路的输入电路中加入非门，产生输入信号的 反变量。
所谓快速进位，是指在加法运算过程中各级进位信号同时 送到各位全加器的进位输入端，现在的集成加法器大多采用这 种方法。
74LS283就是一种典型的快速进位的集成加法器，它相当 于将四个1位二进制全加器集成于一个中规模芯片中，构成4 位二进制加法器，其引脚图如下图所示。
二、组合逻辑电路的分析与设计
（一）组合逻辑电路的分析方法
当两个多位二进制数相加时，设Ai和Bi分别表示被加数和 加数输入，Ci-1表示来自相邻低位的进位输入，Ci表示向相邻 高位的进位输出，Si表示和输出，则全加器的真值表如表2-3所 示。
由真值表可写出Ci和Si的输出逻辑表达式：
Ci Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 =Ai Bi BiCi-1 AiCi-1
（二）组合逻辑电路的设计方法
所谓组合逻辑电路的设计，就是根据逻辑功能的要求设计出具 体的组合电路。组合逻辑电路的一般设计步骤Vc如'c 下：
（1）首先对命题要求的逻辑功能进行分析，确定哪些是输入变 量，哪些是输出变量以及它们之间的相互关系；然后对它们进行逻 辑赋值，即确定什么情况下为逻辑1，什么情况下为逻辑0。这一步 骤是设计组合逻辑电路的关键。
二、器件清单
三、制作步骤
1．在单面印制板上安装电路元器件。
（1）加法运算可用4位二进制加法器芯片74LS283实现。 两个3位二进制数的输入可以用拨码开关来实现。
（2）码制转换电路的作用是将二进制数转换成BCD码， 可以用集成门电路74LS04、74LS21、74LS08、74LS32来 实现。
所谓组合逻辑电路的分析，就是对给定的组合逻辑电路进行逻辑分 析以确定其功能。如果已知一个组合逻辑电路的逻辑图，想知道它实现 怎样的逻辑功能，这就是组合逻辑电路分析的务。完成这个任务的关 键是写出输出对输入的逻辑表达式（一般转换成较简单的与或表达式） 和列出真值表。
组合逻辑电路的一般分析步骤如下： （1）根据给定的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑表达式，直至 最终得到输出端的逻辑函数表达式。 （2）将输出端的逻辑函数表达式转换成较简单的与或表达式。 （3）根据输出端的与或表达式列出真值表。 （4）根据真值表分析电路的逻辑功能，得出结论。
（2）查阅元器件手册，选用合适的中规模集成电路芯 片，并正确使用。
（3）焊接时要注意检查电烙铁是否漏电以及设备是否 带静电，以确保人身安全，防止损坏集成电路。
知识链接
• 一、加法器电路 • 二、组合逻辑电路的分析与设计 • 三、常用译码及显示器件
一、加法器电路
数字电子计算机最基本的任务之一就是进行算术运算，而在机器 中四则运算——加、减、乘、除都是分解成若干加法运算实现的，因 此加法器便成了计算机中最基本的运算单元。
Ai (Bi Ci-1) Ai (Bi Ci-1)
Ai Bi Ci-1
可见，逻辑表达式 可用两个异或门实现之。在多输出电路 的设计中还应考虑尽量产生相同项，以便合用门电路。则
Ci Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 ( Ai Bi Ai Bi )Ci-1 Ai Bi
（3）七段译码及显示功能可以用七段译码器CD4511 和共阴极数码管来实现。
2．接通电路，拨动拨码开关，模拟任意两个3位二进制 数，观察四个发光二极管和数码管的变化，并验证四个发 光二极管和数码管是否显示的是两个3位二进制数的和。
四、注意事项
（1）不能带电插拔集成电路元件。插拔前，一定要先 切断电源。
实用数字电子技术项目教程
项目二 加法及数码显示器制作
• 项目任务 • 知识链接 • 任务原理分析 • 知识拓展
• 一、电路原理图和实物图 • 二、器件清单 • 三、制作步骤 • 四、注意事项
项目任务
加法及 数码显示器 的电路原理 图和实物图 如图所示。
一、电路原理图和实物图
表2-1中列 出了实物图所 示加法及数码 显示器电路板 中需要用到的 所有元器件。
（2）根据逻辑功能列出真值表。如果状态赋值不同，得到的真 值表也不一样。
（3）根据真值表写出相应的逻辑表达式并进行简化，然后转化 成命题所要求的逻辑函数表达式。
（4）画出逻辑图。根据逻辑函数表达式，画出相应的逻辑电路 图。
三、常用译码及显示器件
在数字系统中，常常需要将数字、字母、符号等直观地显示 出来，供人们读取或监视系统的工作情况。能够显示数字、字母 或符号的器件称为数字显示器。
( Ai Bi )Ci-1 Ai Bi
所以用异或门实现的全加器逻辑图如下图所示。
（三）多位加法器
要进行多位数相加，最简单的方法是将多个全加器进行级 联，构成串行进位加法器。串行进位加法器的电路比较简单， 但是其速度较慢。为了提高速度，人们又设计了一种多位数快 速进位（又称超前进位）的加法器。
实现两个1位二进制数相 加的电路称为半加器。设输 入的两个1位二进制数为A、 B，输出的和为S，向相邻高 位的进位为C，则半加器的 真值表如表2-2所示。
由真值表可得逻辑表达式： 因此，可用一个异或门和一个与门组成半加器，如下图所示。
（二）全加器
半加器不能满足实际工作的需要，因为加法运算的实际输 入总是多位的二进制数。要实现多位数的相加，在每一对应位 相加时，不仅要考虑本位的加数和被加数，还要考虑相邻低位 向本位的进位。
上页图是用典型设计方法和典型电路结构——与或门实现 的。如果本全加器电路采用异或门进行设计，则电路较为简单。 由于
Si Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai (BiCi-1 BiCi-1) Ai (BiCi-1 BiCi-1)
Si Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1
由以上两式画出全加器的逻辑图，如下图所示。图中将输入信号的反 变量也作为一个输入信号处理。在实际工作中应视前级的情况而定，如前 级无反变量输出，则应在本电路的输入电路中加入非门，产生输入信号的 反变量。
所谓快速进位，是指在加法运算过程中各级进位信号同时 送到各位全加器的进位输入端，现在的集成加法器大多采用这 种方法。
74LS283就是一种典型的快速进位的集成加法器，它相当 于将四个1位二进制全加器集成于一个中规模芯片中，构成4 位二进制加法器，其引脚图如下图所示。
二、组合逻辑电路的分析与设计
（一）组合逻辑电路的分析方法
当两个多位二进制数相加时，设Ai和Bi分别表示被加数和 加数输入，Ci-1表示来自相邻低位的进位输入，Ci表示向相邻 高位的进位输出，Si表示和输出，则全加器的真值表如表2-3所 示。
由真值表可写出Ci和Si的输出逻辑表达式：
Ci Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 =Ai Bi BiCi-1 AiCi-1
（二）组合逻辑电路的设计方法
所谓组合逻辑电路的设计，就是根据逻辑功能的要求设计出具 体的组合电路。组合逻辑电路的一般设计步骤Vc如'c 下：
（1）首先对命题要求的逻辑功能进行分析，确定哪些是输入变 量，哪些是输出变量以及它们之间的相互关系；然后对它们进行逻 辑赋值，即确定什么情况下为逻辑1，什么情况下为逻辑0。这一步 骤是设计组合逻辑电路的关键。
二、器件清单
三、制作步骤
1．在单面印制板上安装电路元器件。
（1）加法运算可用4位二进制加法器芯片74LS283实现。 两个3位二进制数的输入可以用拨码开关来实现。
（2）码制转换电路的作用是将二进制数转换成BCD码， 可以用集成门电路74LS04、74LS21、74LS08、74LS32来 实现。
所谓组合逻辑电路的分析，就是对给定的组合逻辑电路进行逻辑分 析以确定其功能。如果已知一个组合逻辑电路的逻辑图，想知道它实现 怎样的逻辑功能，这就是组合逻辑电路分析的务。完成这个任务的关 键是写出输出对输入的逻辑表达式（一般转换成较简单的与或表达式） 和列出真值表。
组合逻辑电路的一般分析步骤如下： （1）根据给定的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑表达式，直至 最终得到输出端的逻辑函数表达式。 （2）将输出端的逻辑函数表达式转换成较简单的与或表达式。 （3）根据输出端的与或表达式列出真值表。 （4）根据真值表分析电路的逻辑功能，得出结论。
（2）查阅元器件手册，选用合适的中规模集成电路芯 片，并正确使用。
（3）焊接时要注意检查电烙铁是否漏电以及设备是否 带静电，以确保人身安全，防止损坏集成电路。
知识链接
• 一、加法器电路 • 二、组合逻辑电路的分析与设计 • 三、常用译码及显示器件
一、加法器电路
数字电子计算机最基本的任务之一就是进行算术运算，而在机器 中四则运算——加、减、乘、除都是分解成若干加法运算实现的，因 此加法器便成了计算机中最基本的运算单元。
Ai (Bi Ci-1) Ai (Bi Ci-1)
Ai Bi Ci-1
可见，逻辑表达式 可用两个异或门实现之。在多输出电路 的设计中还应考虑尽量产生相同项，以便合用门电路。则
Ci Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 Ai BiCi-1 ( Ai Bi Ai Bi )Ci-1 Ai Bi
（3）七段译码及显示功能可以用七段译码器CD4511 和共阴极数码管来实现。
2．接通电路，拨动拨码开关，模拟任意两个3位二进制 数，观察四个发光二极管和数码管的变化，并验证四个发 光二极管和数码管是否显示的是两个3位二进制数的和。
四、注意事项
（1）不能带电插拔集成电路元件。插拔前，一定要先 切断电源。
实用数字电子技术项目教程
项目二 加法及数码显示器制作
• 项目任务 • 知识链接 • 任务原理分析 • 知识拓展
• 一、电路原理图和实物图 • 二、器件清单 • 三、制作步骤 • 四、注意事项
项目任务
加法及 数码显示器 的电路原理 图和实物图 如图所示。
一、电路原理图和实物图
表2-1中列 出了实物图所 示加法及数码 显示器电路板 中需要用到的 所有元器件。
（2）根据逻辑功能列出真值表。如果状态赋值不同，得到的真 值表也不一样。
（3）根据真值表写出相应的逻辑表达式并进行简化，然后转化 成命题所要求的逻辑函数表达式。
（4）画出逻辑图。根据逻辑函数表达式，画出相应的逻辑电路 图。
三、常用译码及显示器件
在数字系统中，常常需要将数字、字母、符号等直观地显示 出来，供人们读取或监视系统的工作情况。能够显示数字、字母 或符号的器件称为数字显示器。
( Ai Bi )Ci-1 Ai Bi
所以用异或门实现的全加器逻辑图如下图所示。
（三）多位加法器
要进行多位数相加，最简单的方法是将多个全加器进行级 联，构成串行进位加法器。串行进位加法器的电路比较简单， 但是其速度较慢。为了提高速度，人们又设计了一种多位数快 速进位（又称超前进位）的加法器。