数字电路实验三全加器应用

实 验 报 告 课程名称： 数字电路实验  第  3 次实验 实验名称：    全加器应用        实验时间：  2012  年  4  月  1  日          实验地点：      组号        学号：        姓名：        指导教师：  评定成绩：          一、实验目的： 1．了解算术运算电路的结构。 2．掌握74LS283先行进位全加器的逻辑功能和特点。 3．学习全加器的应用。 二、实验仪器： 序号 仪器或器件名称 型号或规格 数量 1 逻辑实验箱   1 2 万用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf   1 3 74LS283   2 4 74LS04   1 5 74LS86   1 6 74LS00   1 7 74LS10   1         三、实验原理： 算术运算电路是脉冲与数字电路的核心部件之一，工作模式有加、减、乘、除等运算，尤其以加法为最基本，其电路构成既有组合逻辑，也有时序逻辑。本实验采用的逻辑器件4位全加器为TTL双极型数字集成电路74LS283，是组合逻辑电路，它的特点是先行进位，因此运算速度很快，其外形为双列直插，引脚排列如图3-1所示，逻辑符号如图3-2所示。它有两组4位二进制数输入A4A3A2A1、B4B3B2B1，一个向最低位的进位输入端CI，有一组二进制数输出S4S3S2S1，一个最高位的进位输出端CO，算术加法运算关系式见左所列。利用74LS283可以实现一些算术运算。 （1）两个4位二进制数相加 因为74LS283本身是全加器，所以可以直接进行4位二进制数加法，例如令：A4A3A2A1=1001，B4B3B2B1=1101，CI=0，则输出为C4S4S3S2S1=10110。有些码组变换存在加法关系，如8421BCD码转换至余3码，只要在8421BCD码基础上加3（0011）即可实现变换。 （2）两个1位8421BCD码相加 1位BCD码要用4位二进制数来表示，但是4位二进制数与1位BCD码并不完全相应。例如对4位二进制数1001，若加1则为1010，而对8421BCD码1001（9）再加1后则为10000（10D），即用4位二进制数表示1位8421BCD码时禁止出现1010~1111这六个码组。因此，用74LS283二进制全加器进行BCD码运算时需要在组间进位方式上加一个校正电路，使原来的逢16进1自动校正为逢10进1。所以，进行BCD码加法时，分为两步，第一步将BCD码按二进加法运算规则进行，第二步对运算结果进行判断，若和数大于9或有进位CO=1则电路加6（0110），并在组间产生进位，若和数小于或等于9，则保留该运算结果，保留该运算结果即加0（0000）。二进制数6和0只有中间两位不同，可以设为0FF0，用校正电路使F=0或1来产生0或6，F的设计如下，由表3-1得到卡诺图，见图3-3，经化简得到表达式： F=S4S3+S4S2+C4 由此得到逻辑电路见图3-4，输出低4位是L4L3L2L1，高4位用L5表示，因为两个1位BCD码相加最大是18，高位不会大于1。其中，74LS10引脚排列如图3-5所示，逻辑符号如图3-6所示。 （3）两个4位二进制数相减 两个4位二进制数相减可以看做两个带符号的4位二进制数相加，即原码的相减变为补码的相加，而正数的补码就是本身，负数的补码是反码加1，这样，A-B=A+（-B），就可利用74LS283实现减法运算。A数照常输入，B数通过反相器输入，加1可以使CI=1得到，这样输出的结果就是两数之差，但是这个结果为补码，要通过CO来判别结果正负。例如7-3（原码0111-0011）转化为补码相加0111+1101=10100这里CO=1，结果为正数，补码0100等于原码，即结果为+4；而3-7（原码0011-0111）转化为补码相加0011+1001=01100这里CO=0，结果为负数，补码1100还要再求补一次才能得到正确的原码，1100求补为0100，即结果为-4。按习惯，把CO通过非门作为符号位。逻辑电路见图3-7。其中，74LS86引脚排列如图3-8所示，逻辑符号如图3-9所示。 四、实验内容： 1．实现两个4位二进制数的加法 直接利用74LS283器件，分别用9个开关表示输入A、B及CI，这9个开关按次序从左到右代表A4A3A2A1、B4B3B2B1、CI（下面几个实验也是如此），输出分别接5个指示灯，也是按次序从左到右代表C4S4S3S2S1。改变开关状态，观察5个指示灯的变化， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 五组数据： （注意：保留此电路，下一个实验还要用） 答：电路图： 数据： A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1         （2）实现码组转换 利用上个实验的电路，把A当做8421BCD码输入，B和CI选取适当值。输出为S4S3S2S1，要求是余3码。依此改变A，观察指示灯的变化，记录： 答：只要取3的二进制码输入到B1~B4中，再按照电路输出即可。 8421BCD码 余3码 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0     （3）实现两个1位8421BCD码的加法 答：电路如图3-4： 用两块74LS283及门电路完成联接，输入用9个开关，输出用5个指示灯，改变开关状态，观察5个指示灯的变化，记录五组数据： A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1         （4）实现两个4位二进制数的减法 用两块74LS283及门电路完成联接，输入用9个开关，输出用5个指示灯，改变开关状态，观察5个指示灯的变化，记录： A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1         电路就按下面的图3-7接： 五、实验思考： 1．如何实现余3码至8421BCD码的转换？ 答：如下图中，A1~A4接余3码，B1~B4接-3的补码，把S1~S4输出即可。 2．如何实现两个1位8421BCD码的减法？ 答：用下面的电路，把B1~B4取补码输入，A1~A4正常输入，输出L1~L5，其中L5=1时，得数为负值。由于只做一位8421BCD码的减法，因而不涉及-6的转换。