八位二进制累加器

八位二进制累加器 摘要 关键词:二进制 累加器 目录 一(课题名称 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 二(主要功能(简要说明) „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 三(电路原理图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 四. 工作原理分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.电路组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.单个元器件性能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 五. 整体电路工作原理及EDA仿真和结果分析:„„„„„„„„ 六. 元器件选择(元器件明细表和参考价格，电路成本估算)„„ 七(电路的制作与实验测试 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.电路排布 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.电路焊接 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.电路的检查及测试 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.调试结果 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 八(线路的改进意见:„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 九(思考题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十(课程设计的收获和体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十一(参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 一(课题名称: 8位二进制累加器 二(主要功能(简要说明): 该电路将K3，K4设定的8位二进制数与74LS273中锁存的数相累加，并将结果通过发光二极管D1~D8显示出来。K1为累加键，每按以此累加一次。K2为清零键，用于将累加和清零。 三(电路原理图: V 四. 工作原理分析 1、电路组成:如图1所示，整个电路由一个8位高速寄存器、两个4位二进制全加器及一些电阻、电容、发光二极管组成，实现8位二进制累加器的功能。 2、单个元器件的性能 (一).74LS273 8位高速寄存器 (1). 74LS273是8位高速寄存器。寄存器内有八个共用时钟信号的D型触发器，寄存器有异步主复位信号输入端(低电平有效)。这种芯片为20脚封装，引线之间距离为0.3ft 其特点如下: 8位高速寄存器; 数据并行寄存 共用时钟信号和主复位信号;输入箝位二极管限制端口高速效应 注:H=逻辑高电平;L=逻辑低电平; X=任意值. (4).74LS273引脚图 (5). 简要分析说明: 74LS273是公用时钟信号和主复位信号的8位并行数据寄存器。 当输入端为低电平时，Q输出端为低电平且与其他输入端无关。在时钟信号由低电平向高电平跳变时刻，达到规定的建立时间和保持时间要求的D端输 入数据将被传送到Q输出端。 74ls273引脚图引脚功能:74LS273是8位数据/地址锁存器74LS273是一种带清除功能的8D触发器，1D,8D为数据输入端，1Q,8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。 (二). CD4008 4位二进制全加器。 (1.) CD4008是4位二进制全加器。 其性能与特点如下: 有四个“和”输出端及一个平行进位输出端; CC4008与CD4008、MC14008可以互换使用; 主要用于二进制加法单元; 采用16条外引线封装。 (2). 原理分析:如图所示， CD4008是4位二进制全加器，能够计算4位加法。 A0,A1,A2,A3,B0,B1,B2,B3分别为各自由低向高的四位输入，S0,S1,S2,S3 为四位和输 出 (3). 真值表 如下 (4) .CD4008引脚图 五. 整体电路工作原理及EDA仿真和结果分析: 整体仿真的电路如下: 当K3，K4控制的八个开关控制两个级联的二进制加法器CD4008(高电平为1，低电平为0)，输入八个二进制数，并与寄存器74LS273中锁存的数相累加，由于开始时，寄存器中的数00000000，所以累加完之后即为最后结果，结果由八个发光二级管显示，由于八个发光二级管采用共阳极接法，所有当二极管负极为低电平时，其发光，负极为高电平时，达不到 开启电压，二极管不发光。 另外，K1键为累加键，每按一次累加一次，由于寄存器74LS273是公用时钟信号和主复位信号的8位并行数据寄存器。1D,8D为数据输入端，1Q,8Q为数据输出端，上升沿触发，当输入端为低电平时，Q输出端为低电平且与其他输入端无关。在时钟信号由低电平向高电平跳变时刻，达到规定的建立时间和保持时间要求的D端输入数据将被传送到Q输出端，当开关闭合时，时钟信号有一个上升沿，此时寄存器所存把数据，闭合时为高电平，但有一个尖端，仍在高电平范围内，如图: 当开关闭合与断开时，用示波器显示结果如下(5V): 举例说明: 如图所示，K3，K4设定八个二进制数0000，0001，输入到两个加法器的输入端由于寄存器开始时锁存的数为0000，0000，累加之后，结果为0000,0001，结果输送到寄存器的Q输出端，如图所示，只有为1的那个发光二级管不亮，其余的七个由于两端电压能达到开启电压，所以正常发光如图所示: 除此之外，电路还有一个K2键，它负责电路的清零工作，由于寄存器74LS273的结构，它是低电平清除，即0时，将Q输出端全清为零，由于二极管采用共阳极接法，所以闭合K2之后，发光二级管会全发光。 如果此时按下开关K1累加键，则此时输入的0000,0001将与寄存器中锁存的0000,00001，相加，结果为0000,0010，结果通过发光二级管显示如下: 为了把输出结果用高低电平表示出来，用逻辑分析仪把输出结果显示 如下(图为第2个开关和第8个开关断开时的输出结果)，再闭合K1累加一次，明显看到发生了变化: 六. 元器件选择(元器件明细表和参考价格，电路成本估算) 七(电路的制作与实验测试 (1)、电路排布 在焊电路前先进行布局，详细分析电路图，将器件摆在电路板上合适位置，看看整体效果，之后再进行焊接。 布局的要领是: 先布置电源线，且电源线应尽量靠进实验板边缘，因为电路板最外圈已经连通，这样可以保证尽量多的相连管脚距离最近且节约资源;其次，引线之间为了美观，可以有适当拐角;第三:性质与作用相同的线走线方式也尽量相同;第四:单元电路结构要清晰，易于检查与核对;第五:既要避免布局过疏，也要避免布局过密;尽量对称整齐布置;所有芯片的方向尽量一致，这样可以做到美观，方便以后检查与调试，也为以后的相同工作养成了一个良好的习惯。 (2)、电路焊接 在电路板的后面，用焊条和焊锡将管脚焊接在电路板上。并在每焊完一个元器件都要用万用表测量，防止虚焊或短路，芯片要用芯片座，将芯片座焊在电路板上，再把芯片插上，这样拆卸方便，防止芯片烧毁难以拆卸。 (3)、电路检查并测试 在电路全部焊完之后，不要急于连通电源，一面防止电路哪不对造成电路器件烧毁。要整体检查一遍，包括连线是否正确、各个焊点是否都焊实，防止虚焊或短路。其次，在测试前，需要注意各个焊点以及电源接头 处不要短路，并且分清正负极以及各个电源的数值、正负，防止元器件烧毁。(如有问题，应仔细检查，一部分一部分的检查，一部分一部分的调试)。 (4)、调试结果 通过两周的调试，终于实现了电路原有的功能，内容如下: 八(线路的改进意见: 由于开关K1为累加键，每按一次累加一次，有时会出相累加两次的情况，使结果出现错误，为了防止这种情况，可将K1中的开关与电容并联，这样可以有效地防止触发两次，使电路的时钟信号更稳定。如图所示: 九(思考题 (1)(如何修改电路可以使累加器可以显示溢出的情况, (2) 开关K3和K4不要上拉电阻行不行,为什么, 答: (1)为了使累加器可以显示溢出的情况，只需要把溢出位如原电路图一样，在左边的加法器输出端接一个放光二极管和电阻，并接上5V电源，此时，就可通过发光二级管的亮灭来显示溢出的进位。 (2)不行，因为开关K3，K4如果不要上拉电阻，则5V电源将直接和大地相连，此时由于电源是理想电源，则一旦如此连接，电源将烧毁，所以，不能不要上拉电阻。 十(课程设计的收获和体会 本次课程给我的感触很深，明明很早就焊完了，可调试用了很长时间。调试期间，我先自己找问题，能解决的自己解决，实在不行的再找老师和 同学，向他们请教，老师和同学也耐心给我讲解，于是我就照着他们的指点一步一步的查找错误，最终成功的调试出来了。说实话，找错误可是一件无聊的事，因为看着一个挺好的板，就是不知道怎么查，从哪里查，比如检查芯片是否烧毁，电源是否短接，电路是否有虚焊的地方，芯片的引脚是否接对，接地端是否接地，接电源端是否接上了电源。总之，检查是很花费时间的，而且我的芯片引脚很多，再加上我的线布置得不太规矩，以致于查线很复杂，这是我的最大感触，所以说在焊之前布局显得尤为重要。 其次，在调试时，要合理使用实验室现有的工具进行检查。比如说示波器和函数信号发生器，这样可以很好的提高效率。因为比起人，仪器更擅长于定向思维，固定模式，这是我的一大体会。由于我以前接触的仪器少，导致很多仪器都不会用，通过这次的课程设计，我学会了很多仪器的使用方法，为以后的相同任务打下了好基础。所以说，这次课设真正的给了我一次检验自己的机会，使我知道了自己的不足之处，并尽力弥补，真正的使我学到了很多知识。 十一(参考文献 1. 王冠华 multism11电路设计及应用 国防工业出版社 2010 2. 杨帮文 新编COMS4000系列集成电路使用手册 机械工业出版社 2007 3. 施良驹 《集成电路应用集锦》 电子工业出版社 1988，6 4. 余孟尝 《数字电子技术基础简明教程》 高等教育出版社 1999