《数字电子技术》课程设计
加/减法运算电路设计
**大学信息科学与技术学院 电子信息工程系****级
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加/减法运算电路设计
一、系统设计任务及要求
内容及要求：
1）测量信号为正弦波、方波和三角波等各种周期波。 2）用触发器设计分频电路和工作时序图。 3）设计由触发器构成的数字频率计电路原理图。
二、系统设计目的
利用所学数字电子技术的理论知识设计一个数字频率计，可以测量矩形信号、正弦信号等波形的工作频率。
三、系统设计实现 1．系统概述
分析：
第一步：置入两个四位二进制数（要求置入的数小于1010），如（1001）（0111），2和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。
2．单元电路详细设计与分析
实验电路：
编码器单元电路： 在该方案中，编码器采用二——十进制编码器，将输入的十进制数值译为对应的ＢＣＤ码的反码，反码取反后送到加法运算电路中。 加减运算电路：
加减运算电路主要采用由７４ＬＳ１８３（双全加器）组成的四位串行加法，电路采用个位和个位相加，十位和十位相加的形式，在个位相加所得结果大于９的
二进制数时，用组合逻辑电路产生进位信号，但是由于用二进制数表示的个位相加的和不大于十五，这样，在和为１６—１８时，由刚才的组合逻辑电路就不能产生进位信号，但是这是四位串行加法器恰可以产生进位信号，所以，若将上述组合逻辑电路产生的进位信号和四位串行加法器产生的进位信号做或运算，变可以得到满足设计要求的进位信号。
当和大于９时，怎样得到正确的计算结果呢？由于十进制是到十时产生进位信号，而四位二进制是到十六时才产生进位信号，因此，我们可将串行加法器得到的大于９的二进制数再加上０１１０（六）后，这样我们就可以得到正确的运算结果。
十位运算和个位运算方式相同，不再赘述。 上述为加运算，下面介绍减运算。
在二进制数做减运算时，减去一个数，等于加上一个数的补码，因此，我们用异或运算电路和进位信号来产生一个负数的补码，这样我们就把减法运算变成了加法运算，后便的运算和加法相同。 显示单元电路：
显示单元电路主要由数码显示管构成，将运算电路中个位和十位的输出分别接至数码管的输入端，这样就得到了我们所需要的十位的运算结果。 方案比较：
方案一运算器的运算速度较方案一快，但是设计复杂，成本较高。方案二所用的器件数量较多，计算速度较慢，但是设计简单。 （２）单元电路设计
74LS147 二—十进制编码器编码电路
二—十进制编码器是一种将十进制数转化为二进制数的芯片，它能将０—９十个输入信号分别译成十个ＢＣＤ代码，在０—９十个输入信号中９的优先权最高，０的优先权最低。
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二进制数计算电路
在二进制数进行计算时，主要采用７４ＬＳ２８３完成计算功能其中异或门电路控制电路的加减运算，当异或门控制信号等于０时，电路执行加运算，当异或门控制信号为１时，电路执行减运算。 电路采用个位和个位相加，十位和十位相加的原则，下边的电路图为个位相加时的电路，十位加减运算时的电路与其相同，
74LS147D123487657126354ABCDU27OAOBOCODOEOFOG1312111091514~LT~RBI~BI/RBO7448N1214351115267A4A3A2A1B4B3B2B1C0U7SUM_4SUM_3SUM_2SUM_1101314U821222324121435111526C497A4A3A2A1B4B3B2B1C0C49SUM_4SUM_3SUM_2SUM_110131474LS283D272674LS283D2528383931911121314101516291718192030U287126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG1312111091514374041327448N 显示电路
显示电路主要由７４４８够成，它可以自动的翻译运算电路送过来的代码信号，将其编译成十进制信号。
U291415910111213OGOFOEODOCOBOA~BI/RBO~RBI~LTDCBA4536217
（３）元件选择
在用数字电子技术进行计算器设计时，由于没有能够进行加减运算且可以进行进位输入和进位输出的芯片，因此，选用运算电路主要选用四位超前进位加法器７４ＬＳ２８３，用它配合逻辑门电路实现加减运算。译码器器的选择较为方便，其中二——十进制编码器非常符合设计的要求，它可以方便的把一个十进制数编译成对应的二进制代码。显示器主要选用七段显示译码器，它符合设计的显示要求，可以较理想的显示十进制数。 （４）整体电路： 个位运算电路；
7448NU11112131234510123456789ABCD97614123487657126354ABCDU27OAOBOCODOEOFOG1312111091514~LT~RBI~BI/RBO74LS147D7448N1214351115267A4A3A2A1B4B3B2B1C0U7SUM_4SUM_3SUM_2SUM_1101314U821222324121435111526C497A4A3A2A1B4B3B2B1C0C49SUM_4SUM_3SUM_2SUM_110131474LS283D272674LS283D252838393140413233343536U21112131234510123456789ABCD976149111213291410151617181920374374LS147D7126354ABCDU28OAOBOCODOEOFOG13121110915141415910111213U29OGOFOEODOCOBOA~BI/RBO~RBI~LTDCBA4536217~LT~RBI~BI/RBO7448N7448N
十位运算电路：
40U247126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG13121110915141415910111213U31OGOFOEODOCOBOA~BI/RBO~RBI~LTDCBA45362170U11112131234510123456789ABCD97614123417161413U227448N29U15121435A4A3A2A1B4B3B2B1C0C49SUM_4SUM_3SUM_2SUM_11013147448NU16222324251214351115267A4A3A2A1B4B3B2B1C0C49SUM_4SUM_3SUM_2SUM_110131474LS147D06543101112131C01C11C21C32C02C12C22C31Y71115262Y942774LS283D262827373830394174LS283D14A2B1~1G15~2G74LS153D15U21112131234510123456789ABCD97614323334355678910111221201918U257126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG13121110915143631U261415910111213OGOFOEODOCOBOA~BI/RBO~RBI~LTDCBA453621774LS147D7448N7448N