4位数值比较器设计
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电子技术课程设计报告题目： 4位数值比较器设计
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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＝B2FＡ０＞Ｂ0＋FA3=Ｂ3FA2=B2FＡ1=B1FA0=Ｂ0IA>Ｂ
(2-１）
FＡ Ａ2=B2ＦA1=B２ＦＡ0 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 、I Ａ<Ｂ、IA=B 进行适当处理,IA>B=I Ａ 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74L Ｓ85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。 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。 图２输入电路设计 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 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)。两个4位数的比较是从A的最高位A3和Ｂ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 图5 ７5Ls8５Ｄ功能结构电路设计图 表1 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 图6四位数值比较器整体电路原理图 3.4元器件清单 表3 元器件清单 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２.5ＶX３ 1 单刀双掷开关TＤ_SＷ１s１、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。