加减法运算电路设计

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：

置数电路

开关选择运

算方式 加法运算电路

减法运算电路

译码显示计算

结果

显示所置入的两

个一位十进制数 电源部分

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 ∑1–∑4

和输出端

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

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 ⋅=