4位二进制加法器课程设计解析

长安大学

电工与电子技术课程设计

题目：4位二进制加法器学院：汽车学院

专业：汽车运用工程

班级：

姓名：

学号：

指导老师：***

目录

一、课题名称与技术要求···························

二、摘要·········································

三、总体设计方案论证及选择·······················

1、方案论证与选择······························

2、加法器的选取································

3、译码器的选取································

4、数码管的选取································

四、设计方案的原理框图、总体电路原理图及说明·····

1、原理框图····································

2、总体电路原理图······························

3、说明········································

五、单元电路设计、主要元器件选择及电路参数计算···

1、单元电路设计································

2、主要元器件选择······························

六、收获与体会及存在的问题·······················

七、参考文献·····································

八、附件·········································

一、课题名称及技术要求

1、课题名称：四位二进制加法器

2、技术要求：

a、四位二进制加数与被加数输入

b、二位数码管显示

二、摘要

本加法器要实现能够输入加数和被加数，并且还能够将最终结果用二位数码管显示出来的功能。由于输入的加数和被加数是四位二进制数，所以我们通过控制8个开关A3、A2、A1、A0和B3、B2、B1、B0的“闭合”与“断开”来实现输入“1”和“0”，将8个开关所输入的信号输入到“超前进位集成4位二进制加法器74LS283”，然后将加法器的5个输出端接到译码器Ⅰ，这个译码器加法器所得的和数译码成十进制的十位数和个位数，并将两个数位上的数分别以4为二进制码X3、X2、X1、X0和Y3、Y2、Y1、Y0输出，最后分别将十位、个位的二进制码输入到两个“74LS247型七段译码器”，译码器与BS204数码管相连，数码管便将两个加数的和以二位十进制数显示在数码管上了。

三、总体设计方案论证及选择

1、方案论证与选择

方案一：加数与被加数的输入，通过键盘直接输入两个二位十进制数，然后通过译码器将它们翻译成两个四位二进制数，然后通过并行加法

器进行加法运算，将所得和通过译码器翻译后，再将翻译结果输入到七段数码管，最终将计算结果以二位十进制数形式显示在七段数码管上。

方案二：加数与被加数的输入，通过八个开关的“闭合”与“断开”分别表示“0”和“1”，来输入两个四位二进制数，然后通过并行加法器进行加法运算，将所得的和，通过五个发光二级管的“亮”与“灭”分别表示“1”“0”，表示成一个五位二进制数。

方案三：加数与被加数的输入，通过八个开关的“闭合”与“断开”分别表示“0”和“1”，来输入两个四位二进制数，然后经过并行加法器进行加法运算，然后通过译码器翻译后，再讲翻译结果输入到七段数码管，最终将计算结果以二位十进制数形式显示在七段数码管上。

方案比较：

方案一，看起来很“高大上”，但是第一步的键盘输入及译码功能电路很复杂，难以实现。因此舍弃此方案

方案二，第一眼看上去，感觉方案很古老，输入用8个开关，而输出用5个灯表示，虽然简单，但是不符合课题中“二位数码管显示

”这一技术要求。因此舍弃此方案。

方案三，输入方式很土，但是操作很简单，同时也能达到用二位数码管显示的要求。因此，选择此方案最恰当。

2、加法器的论证与选择

a、串行加法器

可用课本P267例20.7.1所给的电路设计，用四个1位全加器组成一个能够实现两个4位二进制数的运算的加法器，这样串行进位全加器，任意1位的运算都必须等到低位加法完成送来进位是才能进行，缺点是运算速度很慢，优点是电路比较简单。

b、并行加法器

可直接用集成元件超前进位集成4位二进制加法器74LS283，这种全加器，工作时，各位同时进行运算，进位数直接根据各位的加数确定了，不需要等到低位运算结束就可得到进位数，缺点是电路设计比较复杂，优点是运算速度更快。

选择：由于并行加法器已经有现成的集成元件，为了电路设计简单，也考虑到常用的元件，我们选择超前进位集成4位二进制加法器74LS283。

3、译码器Ⅱ的论证与选择

译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予含义“翻译”出来，给出相应的输出信号。这里要用到显示译码器，显示译码器分为七段译码器和八段译码器，此处不需要显示小数，所以最终选择七段译码器。

七段显示译码器的功能是把“8421”码二-十进制代码译成对应数码

管的七段信号，驱动数码管，显示出相应的十进制数码。常见且常用的用的有74LS247型译码器和74LSS248型译码器，74LS247输出低电平有效，74LS248输出高电平有效。两种都可以用，我们所熟悉的是课本所讲的74LS247，所以，最终选择74LS247型译码管。

4、数码管论证与选择

数码管的作用，就是将译码器“翻译”过来的信号，通过七段发光二级管显示出来，由于数码管要与译码器配合使用，前边用的是74LS247型译码器，应采用共阳极数码管，所以最终选择共阳极BS204型半导体数码管。

四、设计方案的原理框图、总体电路原理图及说明

1、原理框图