./TOC\o"1-3"\h\u目錄5363一、內(nèi)容摘要 230430二、技術指標 383231、系統(tǒng)結(jié)構要求 356262、電氣指標 3269633、設計條件 429501三、主要芯片 4112781、排阻 457902、發(fā)光二極管 535373、數(shù)碼管 6250284、74283 7242495、4511譯碼器 8197386、八位撥碼開關 99001四、方案設計 92710五、完整電路設計 15286541.布線 1591482.布局 15309123、完整電路及簡要說明 1652764、單元電路設計 16275835、電路設計圖： 17132786、自己完成的實物圖： 1818903六、安裝與調(diào)試 1830748〔一使用的主要儀器儀表： 1811051〔二調(diào)試電路的方法和技巧： 1927928〔三測試數(shù)據(jù) 196136〔四調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法 1932654七、電路特點及方案優(yōu)缺點 208604八、元件清單 2015540九、心得體會 201172十、參考文獻 21十翻二運算電路設計一、內(nèi)容摘要關鍵字：十翻二運算、全加器、BCD碼人們在向計算機輸送數(shù)據(jù)時,首先把十進制數(shù)變成二—十進制數(shù)碼即BCD碼,運算器在接受到二一十進制數(shù)碼后,必須要將它轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)才能參加運算。這種把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的過程稱為"十翻二"運算。本報告主要介紹十翻二電路的設計思路,實現(xiàn)方法與調(diào)試過程。包括系統(tǒng)設計,方案比較,系統(tǒng)框圖,單元模塊分析與設計,完整電路圖,電路工作原理,運行說明,調(diào)試方法與技巧,故障分析與解決方法,以及對電路的改進等。技術指標1、系統(tǒng)結(jié)構要求系統(tǒng)結(jié)構方框圖所示2、電氣指標1．具有十翻二功能。2．能完成三位數(shù)十進制數(shù)到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。3．能自動顯示十進制數(shù)及二進制數(shù)。4．具有手動和自動清零功能。3、設計條件1.電源條件：直流穩(wěn)壓電源提供+5V電壓。2.實驗儀器和材料：名稱備注儀器實驗室配備萬用表一個面包板1塊剪刀一把鑷子一把各色導線若干三、主要芯片1、排阻排阻,就是若干個參數(shù)完全相同的電阻,它們的一個引腳都連到一起,作為公共引腳,其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由n個電阻構成的,那么它就有n+1只引腳,一般來說,最左邊的那個是公共引腳。它在排阻上一般用一個色點標出來。2、發(fā)光二極管發(fā)光二極管,就是在半導體p-n結(jié)或與其類似結(jié)構上通以正向電流時,能發(fā)射可見或非可見輻射的半導體發(fā)光器件。注意發(fā)光二極管是一種電流型器件,雖然它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光,但容易損壞,在實際使用中一定要串接限流電阻,工作電流根據(jù)型號不同一般為1mA到3OmA。另外,由于發(fā)光二極管的導通電壓一般為1．7V以上,所以一節(jié)1．5V的電池不能點亮發(fā)光二極管。同樣,一般萬用表的R×1檔到R×1K檔均不能測試發(fā)光二極管,而R×10K檔由于使用15V的電池,能把有的發(fā)光管點亮。

用眼睛來觀察發(fā)光二極管,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個電極一大一小。一般來說,電極較小、個頭較矮的一個是發(fā)光二極管的正極,電極較大的一個是它的負極。若是新買來的發(fā)光管,管腳較長的一個是正極。3、數(shù)碼管管腳圖以A3A2A1A0表示顯示譯碼器輸入的BCD代碼以a—Yg表示出的7位二制代碼并規(guī)定用1表數(shù)碼管中線的點亮狀態(tài)用0表示段的熄滅狀態(tài)七段顯示譯碼器的真值表輸入輸出數(shù)字A3 A2 A1 A0 Ya Yb Yc Yd Ye f 字形Yg00000111111010001011000020010110110130011111100140100011001150101101101160110001111170111111000081000111111191001111001110101000011011011001100112110001000111311011001011141110000111115111100000004、74283四位超前進位并行加法器管腳排列圖所謂超前進位加法器是指,為了提高運算速度,在電路結(jié)構中通過邏輯電路事先得出每一位全加器的進位輸入信號,而無需再從最低位開始向高位逐位傳遞進位信號的多位加法器。<1>全加器——實現(xiàn)一位二進制數(shù)加法輸入：被加數(shù)Ai、加數(shù)Bi、低位的進位Ci-1輸出：和Si、向高位的進位Ci Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1Ci=AiBi+<Ai⊕Bi>Ci-1<2>超前進位：各位的進位輸出不經(jīng)過低位加法器傳輸,直接由所有低位的加數(shù)、被加數(shù)產(chǎn)生。Ci=AiBi+<Ai⊕Bi>Ci-1=Gi+PiCi-1產(chǎn)生變量：Gi=AiBi傳輸變量：Pi=Ai⊕BiC1=G1+P1C0C2=G2+P2G1+P2P1C0C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0各進位信號同時產(chǎn)生,運算速度快,但電路復雜。5、4511譯碼器4511是一個用于驅(qū)動共陰極LED〔數(shù)碼管顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器,特點如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器。6、八位撥碼開關八位撥碼開關,每一個部分多是一個獨立的開關電路,開路撥向ON的一方,開關導通,否則就是斷開。在此電路中撥碼開關的作用則是輸入BCD碼。四、方案設計用加法器實現(xiàn)BCD碼至二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換基于這樣的事實：將BCD碼字中各個為"1"的位所代表的權值的等值二進制數(shù)相加,即可獲得該BCD碼的等值二進制數(shù)。例如：十進制數(shù)36,BCD碼為00110110,其中為"1"的位從高到低的權值依次為20、10、4、2.20101001001010400100200010相加36100100〔25+22實際進行加法運算時,最低位不必進行。最低位可以直接以BCD碼字的最低二進制輸出。至于最低位以外的各個二進制位,也只需要將相同位置的"1"及相鄰低位來的進位相加〔次低位無最低位來的進位,而對于"0"則不必去將其相加。相同位置的"1"的個數(shù)越少,所需要的加法次數(shù)也就越少,需要的加法器越少,實現(xiàn)的電路也越簡單、經(jīng)濟?！?一片74283加法器構成的BCD碼/6位二進制數(shù)變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2b4=D11+C3b5=C4〔2兩片74283加法器構成的BCD碼/7位二進制數(shù)變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+D12+C2b4=D11+D13+C30+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5由于加法器的任一位僅允許三個加法輸入〔被加數(shù)、加數(shù)、相鄰低位來的進位,所以b3、b4的邏輯值必須經(jīng)過兩次加法運算才能獲得。將b3、b4的表達式進行分組：產(chǎn)生進位C30產(chǎn)生進位C40b3=〔D03+D10+C2+D12b4=〔D11+C30+D13+C31產(chǎn)生部分和S30產(chǎn)生部分和S40產(chǎn)生和b3及進位C31產(chǎn)生和b4及進位C41b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2+D12b4=D11+C30+D13+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5〔3三片74283加法器構成的BCD碼/10位二進制數(shù)變換電路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+D20+C1b3=D03+D10+D12+D21+C20+C21b4=D11+D13+D22+C30+C31+C32b5=D12+D20+D23+C40+C41b6=D13+D20+D21+C50+C51b7=D21+D22+C60+C61+C62b8=D22+D23+C70+C71b9=D23+C80五、完整電路設計1.布線導線顏色電源正〔紅色,地線〔黑色信號總線〔用不同的顏色,方便測試與查錯導線走向橫平豎直〔不同于PCB設計不架"天橋",不走"地溝"導線盡可能短,長線不能分成一段一段〔故障率高。符合電氣規(guī)則2.布局集成電路缺口方向保持一致。元件布局疏密合理。元件位置合理顯示〔上端,按鍵〔下端,接口〔左端電路結(jié)構合理,按模塊〔單元電路布局模擬數(shù)字分開,大小信號分開,信號源獨立電源線和地線接法單點接地與多點接地雙回路供電設置測試點便于走線3、完整電路及簡要說明接入+5V高電位后,經(jīng)過公共端置1,此時在撥碼開關上從低位到高位撥0-9之間的數(shù)〔從右到左,分別為個位,十位,百位,經(jīng)過4511譯碼器在數(shù)碼管上顯示十進制數(shù)；并經(jīng)過5位全加器74283,實現(xiàn)十進制轉(zhuǎn)換成二進制,在LED上顯示。4、單元電路設計輸入部分：用撥碼開關1-12位,輸入BCD碼。與排阻串聯(lián)。四位代表一個十進制數(shù)。撥碼撥下開關1,表示2的0次方,2表示2的1次方,3表示2的2次方,4表示2的3次方。顯示部分：二進制數(shù)字的顯示可以用LED發(fā)光二極管指示,十進制數(shù)字的顯示用七段數(shù)碼管顯示。十翻二計算部分：全加器Σ可選用74LS283全加器。用加法器實現(xiàn)BCD碼到二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換。全加器16腳接高電位,7,8腳接低電位。5、電路設計圖：6、自己完成的實物圖：六、安裝與調(diào)試〔一使用的主要儀器儀表：萬用表,實驗箱?！捕{(diào)試電路的方法和技巧：1、分模塊連接、調(diào)試,待到各模塊調(diào)試成功后,再將各模塊連接起來同一調(diào)試。2、分模塊調(diào)試時,時鐘部分先用實驗箱上固定頻率進行調(diào)試,待調(diào)試成功后,再將時鐘模塊連接好進行調(diào)試。3、當出現(xiàn)錯誤時,先使用較低頻率〔1Hz作為時鐘,利用LED燈對出現(xiàn)錯誤部分的前級進行測驗,對比設計邏輯以便找出錯誤所在。4、連線時對時鐘線、復位線、電源線、地線、數(shù)據(jù)線用不同顏色的電線連接以便于檢查?！踩郎y試數(shù)據(jù)輸入值〔十進制255127252輸出值〔二進制11111111011111111111100〔四調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法故障一：數(shù)碼管顯示不正確。原因是數(shù)碼管的3、4管腳未接高電位、5、8管腳未接低電位,不能以輸入的信號控制數(shù)碼管,連接后問題解決。故障二：二極管顯示不正確。原因沒有合理考慮進位問題。原先是用四塊74283實現(xiàn)的,考慮進位后,采用了五塊74283解決了該問題。七、電路特點及方案優(yōu)缺點此電路由于分模塊設計,所以功能清晰,并易于分塊調(diào)試,且接法相對簡單,但由于既要供電于數(shù)碼管,又要供電給十翻二電路,譯碼器電流不足,會導致數(shù)碼管顯示偶數(shù)正常而奇出現(xiàn)問題?？稍趽艽a開關和4511之間加門電路增加譯碼器的驅(qū)動能力解決該問題。八、元件清單器件型號數(shù)量45113742835共陰極數(shù)碼管3撥碼開關2發(fā)光二極管10100Ω電阻10300Ω電阻3

1K排阻

2九、心得體會這次電路設計讓我了解了電子電路的一些基本知識,實驗的課題為"十翻二運路電路"。由于,在之前的學習中,沒有接觸過電路方面的知識,剛開始覺得設計很困難,從每個元器件的作用,到運算電路的算法的設計,每一步都很困難。后來,通過去圖書館找資料和網(wǎng)上搜索的知識對整個電路設計的過程,有了很大的了解。當然,這也要感謝同學和老