1、4位二进制加法器解析电工与电子技术基础课程设计报告 题 目 四位二进制加法计数器 学院（部） 汽车学院 专 业 汽车运用工程 班 级 22020903 学生姓名 郭金宝 学 号 2202090310 06 月 12 日至 06 月 22 日 共 1.5 周 指导教师（签字） 评 语 评审人:四位二进制加法器一.技术要求1.四位二进制加数与被加数输入2.二位显示二.摘要本设计通过逻辑开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入到超前进位加法器74LS283中进行四位二进制相加，将输出信号S4,S3,S2,S1和向高位的进位C1输入一个译码器译码。再将输出信号X4,
2、X3,X2,X1和Y4,Y3,Y2,Y1分别输入一个74LS247型的七段显示译码器译码，最后分别接一个BS204数码管进行二位显示。关键字：74LS283 74LS247 BS204三.总体设计方案的论证及选择1.加法器的选取加法器有两种，分别是串行进位加法器和超前进位加法器。串行进位加法器由全加器级联构成，高位的运算必须等到低位加法完成送来进位时才能进行。它虽然电路简单，但运算速度较慢，而且位数越多，速度就越慢。T692型集成全加器就是这种四位串行加法器。超前进位加法器由逻辑电路根据输入信号同时形成各位向高位的进位。使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而不需依赖低位进位，这就省去了进位信
3、号逐级传送所用的时间，所以这种加法器能够快速进位。因为它的这个优点我们选取超前进位加法器。超前进位加法器的型号有多种，由于我们是非电专业，对电子器件的选取要求不高，为使设计简单所以选74LS283型加法器。2.译码器的选取译码器的功能是将二进制代码（输入）按其编码时的原意翻译成对应的信号或十进制数码(输出)。译码器是组合逻辑电路的一个重要器件，其可以分为：变量译码和显示译码两类。译码器的种类很多，但它们的工作原理和分析设计方法大同小异，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器是三种最典型，使用十分广泛的译码电路。在显示译码器的选择上有七段译码器和八段译码器。此处选用七段译码器，可供选择的
4、译码器有74LS247,74LS47,74LS248,74LS48四种种选法，74LS247,74LS47的引脚排列分别与74LS248,74LS48的引脚排列一模一样，两组的功能也差不多。但74LS247，74LS47控制共阳极数码管，74LS248，74LS48控制共阴极数码管。最终选取74LS247译码器。3.数码管的选取数码管的显示方式一般有三种：字型重叠式，分段式和点阵式。目前以分段式应用最为普遍，分段式数码管可分为七段显示数码管和八段显示数码管，八段显示数码管比七段显示数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管；按发光二极管单
5、元连接方式分为共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上）和共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地）。此处选七段发光二极管（LED）显示器，LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要有译码功能，还要有相当的驱动能力。上述选取的74LS247译码器，为了与该译码器配用，因此选取BS204数码管。四.设计方案的原理框图，总体电路图，接线图及说明 总体原理图总体接线图五.单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算 1.逻辑开关本设计中共用到8个逻辑开关，图示四个逻辑开关用来控制加数A3，A2，A1，A0的输入，同理，被加数的
6、输入也如下图所示用到四个逻辑开关。不再作图说明2.加法器设计74LS283型加法器设有两组数据输入端A3,A2,A1,A0，B3,B2,B1。将信号求和后，求和信号分别由S4,S3,S2,S1及C1输出。图中输入端A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0分别接一个逻辑开关。74LS283型加法器是由超前进位电路构成的快速进位的4 位全加器电路，可实现两个四位二进制数的全加。其集成芯片引脚图如上图所示。这种加法器通过逻辑电路根据输入信号同时形成各位向高位的进位。使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而不需依赖低位进位，这就省去了进位信号逐级传送所用的时间，所以这种加法器能够快速进位。74L
7、S283型加法器引脚图3.译码器设计（1）本设计所用译码器为五输入，八输出。它的功能是将通过超前进位二进制并行加法器运算得到的和数及进位数译成两组8421码输出十进制数输 入输 出C1S4S3S2S1Y4Y3Y2Y1X4X3X2X10123456789101112131415161718192021222324252627282930000000000000000011111111111111100000000111111110000000011111110000111100001111000011110000111001100110011001100110011001100101010101
8、0101010101010101010101000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001111111111100000000001111111111000000000010000000011000000001100000000110000011110000001111000000111100000110011000011001100001100110000101010101010101010101010101010（2）74LS247型七段显示译码器的设计74LS247型
9、七段显示译码器的主要功能是把8421BCD码译成对应于数码管的7个字段信号并驱动数码管，显示出相应 的十进制数码。A3,A2,A1,A0是8421BCD码的4位 输入信号，a,b,c,d,e,f,g是七段译码器输出信号，LT，RBI，BI为控制端。灯测试输入端LT：当LT=0，BI1时，无论A3A0为何种状态，a,b,c,d,e,f,g的状态均为0，数码管七段 全亮，显示“8”字形，用以检查七段显示器各字段是否能正常工作。灭零输入端RBI：当RBI0时，且LT1，BI0时，若A3A0的状态均为0，则所有光段均灭，在数字显 示中用以熄灭不必要的0。灭灯输入/灭零输出端BI：当BI0时，无论LT，
10、RBI及数码输入A3A0状态如何，输出a,b,c,d,e,f,g均 为1，七段全灭，不显示数字；当BI1时，显示译码器正常工作。 74LS247型七段显示译码器引脚图74LS247型七段显示译码器功能表4.数码管设计数码管参数（1）8字高度：8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为0.25-20英寸。（2）长*宽*高：长数码管正放时，水平方向的长度；宽数码管正放时，垂直方向上的长度；高数码管的厚度。（3）时钟点：四位数码管中，第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。半导体七段显示器分为共阴极接法和共阳极接法两种，此处为了与74LS247译码器配套故选用
11、BS204型共阳极数码管。即若需某字段亮，则需使该字段为低电平。发光二级光的正向工作电压一般为1.5V3V，驱动电流需要几毫安至几十毫安。在实际应用中，应在每个二极管支路串接限流电阻以防电流过大而损坏二极管。 BS204型共阳极数码管LED数码管共阳极接法（“0”电平驱动）六收获与体会 1、在做大型的课程设计时，要先弄清楚实验的目的和原理，选择合适的器件，先进行器件的分布。2、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。3.在课程设计过程中，不仅使我学到了相关的专业知识，而且锻炼了自己的团队合作能力和独自思考能力，在和老师的交流过程中，师生互动，加深了师生之间的感情。4.在本次课程
12、设计中，我了解了课程设计的一般步骤，学会了怎样去根据课题的要求去设计电路。5.经过课程设计加深了对数字电子技术知识的理解，如加法器，译码器和数码管的基本知识和各种型号的电子器件之间的区别。七、调试中出现的故障、原因及排除方法故障A、无论怎么改变输入端的值，LED始终不亮。原因1：通过检查，发现面包板的有些接口是坏的。排除方法：更换器件用到的面包板的接口位置，直到确保面包板的接口完好为止。原因2：经过检查发现所用面包板的接口是完好好的，而当单片机插入后，信号无法输入或者输出。排除方法：调换导线或者跟换同类插孔使用，若情况得不到改善，则将导线直接插到和引脚同一个接口中。故障B、经过检查确认电路正确
13、后，接通电源，LED不能稳定发光。原因：导线插入面包板接口中牢固，节点处接触不良。排除方法：耐心地将导线一个一个插紧，用万用表检查是否存在同一点有断路现象即可。八参考文献1电子技术/李春茂 主编北京：科学技术文献出版社 2006.092电工学第六版下册电子技术 主编 秦曾煌 高等教育出版社3电子技术试验与课程设计 主编 蔡忠法 浙江大学出版社4电子技术试验与课程设计 主编 李震梅 机械工业出版社 5 电子技术试验与课程设计 主编 赵淑范 董鹏中 清华大学出版社 九附件元器件清单逻辑开关 8个74LS283型加法器 1个译码器 1个74LS247型七段显示译码器 2个BS204型数码管 2个510欧电阻 14个在此特别感谢李三财老师的悉心辅导和指正
