数字电路与自动化 课程设计报告
设计题目：数字加法显示电路
姓 名：刘 丽 萍
班 级：10应用电子技术3
学 号：1006020124
小组成员：刘丽萍、陈玉青
设计时间：2011年12月05日~2011年12月25日
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目 录
一、 设计目的------------------------------------------2
二、 设计要求------------------------------------------2
三、 方案论证与比较---------------------------------2
四、 设计原理和各元器件的原理------------------3
五、 硬件制作与调试---------------------------------5
六、 设计小结------------------------------------------7
七、 参考书目------------------------------------------7
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数字加法显示电路
一、 设计目的
通过设计一个四位加法显示电路，充分了解掌握组合逻辑电路的设计过程，达到以下目的：
1、掌握电路板的焊接技术。
2、掌握基本电路的应用，了解用简单门电路实现控制逻辑的方法。 3、了解了基本电子芯片的功能和使用。 4、实现了理论和实际相结合。 5、进一步学会电路设计与调试。
6、掌握全加器、比较器及译码器设计电路的方法。
二、 设计要求
用全加器、比较器、译码器和七段数码管设计一个四位加法显示电路。 要求：输入两个数，使用全加器进行两个的个位十进制相加，通过与比较器比较，如果小于10则正常显示，反而不显示。
完成所设计电路的仿真；数字加法显示电路的焊接的排版、安装和调试；书写设计报告上交电路并进行答辩。
三、 方案论证与比较
方案一：
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此方案是在拨动开关输入两个二进制数，这时只经过全加器（74ls83D）、比较器（74ls85D）、译码器（74ls47）后直接输出该数并在数码管上输出。例如:输入0100和0010则数码管输出6；输出为大于等于10小于16时，非门和异或门控制译码器使译码器不输出，数码管不显示。例如0011和1000等于11大于10译码器不输出，数码管不显示。输出大于或等于16时，加法器将会有进位，此时非门和与门控制译码器的使能端使译码器不工作而不输出。例如:输入1011和0111等于于16，此时有进位而不输出。
方案二：
此方案当拨动开关输入两个二进制数经过全加器相加后与比较器比较大于或等于0小于10，在数码管输出；大于或等于10小于16时非门和与门而控制译码器使译码器U2工作而不输出。例如：输入1000和0010等于11大于10而不输出;当拨动开关输入两个二进制数经过全加器相加后与比较器比较大于或等于16时，加法器将会有进位，此时非门和与门控制译码器的使能端使译码器不工作而不输出。例如:输入1010和0111等于17大于16，此时有进位而不输出。
方案一和方案二都可以实现设计要求，它们的区别在译码器，方案一译码器（74ls47）是驱动共阳的数码管，而方案二译码器使驱动共阴的数码管。
四、设计原理和各元器件的原理
设计原理：用八个单刀双掷开关通过高低电平控制全加器的输入，实现两
个四位二进制的输入，经过全加器（74ls283）输出两数之和，输出结果与比较器（74ls85）进行比较，结果小于10则由显示译码器（74ls248）传递数据给七段数码管显示输出数字；若输出结果大于等于10，小于16，通过与比较器进行 比较，大于等于10，小于16不输出。则不显示；若输出结果大于等于16时，
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因有进位，则不参加比较。
非门（74ls04）主要是用于全加器的进位即当数大于16不输出，与门（74ls08）主要是当数小于10时要将数输给译码器（74ls248）。
元器件原理：全加器（74ls283）可进行两个四位二进制的加法运算，每位有和输出Σ1~Σ4，进位由第四位得到 C4，C0为低位进位。 引出端符号:
A1–A4 运算输入端，B1–B4 运算输入端，C0 进位输入端，Σ1–Σ4 和输出端，C4 进位输出端。 74ls283的外接端口如下图：
比较器74ls85可进行二进制码的比较，对两个四位字的比较结果由三个输出端FA>B,FA=B,FAA0—A3，B0—B3，字A、B输入端：A>B,A=B,AB,FA=B,FA译码器74ls248输出端（a~g）为低电平有效，可直接共阴的七段数码管。 当~BI/为低电平，不管其它输入端状态如何，a~g均为低电平。当~RBI和地址端（A—D）均为低电平，并且灯测试（~LT）为高电平时，
a~g均为低电平。
当~BI为高电平开路时，/LT的低电平可使a~g为高电平。 引出端符号：
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A,B,C,D为译码地址输入端：~BI/RBI为消隐输入端；~LT为测试端；~RBI为灭零端；a~g段输出。 外接端口如下图：
一个七段数码管内部是由八个发光二极管组成的，其中七个发光二极管构成字型“8”的各个笔画（a~g），另一个发光二极管作为小数点（dp），外部结构如图所示：
以我所用的共阴级数码管为例，其中公共端接低电平（0），当在某一段（如d）上施加正向电压（1）时，该段发光二极管被点亮；不加电压则为暗。为了保护各段LED不因电流过大而损坏，需在各个段上外加限流电阻保护，阻值大约为200~500欧。
五、 硬件制作与调试
课程设计所需的元器件：一个4.5V的电源、电路板、五个插槽、一个全加器（74ls283）、一个比较器（74ls85）、一个译码器（74ls248）、一个七段数码管、一个非门（74ls04）、一个与门（74ls08）、八个单刀双掷开关、七个270欧的电阻。
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制作过程：先设计电路，再通过Multisim虚拟仿真，确定电路可以完成所 要求的。根据设计仿真好的电路框架结构图，在限有的万用板进行合理的排版。 在焊接前，要用万用表测试各个元器件是否有损坏。依据设计原理对照元器件参数合理的连接。在接数码管之前要先用万用表的电阻档进行测量，找出各个引脚。焊接时最好保持一次焊接，需要跳线的就进行跳线。
焊接时，为了防止各芯片在焊接过程中烧坏，所以先焊上插槽，再将芯片插在上面。焊接时，将所用的VCC连在一起然后引一条外接线出来作为整块电路板的电源线，将所有接地部分，包括开关接地及芯片的GND接在一起然后再引一条外接线出来作为整块电路板的地线。
调试：完成电路板的焊接工作后，进行检查电路，我们对照原图对连线焊接进行检查。并用万用表的电阻档对各条连线进行测量，检查各条连线是否有焊接。检查到全加器74ls283和非门74ls04的地线没有接到总底线上，补焊上，通过仔细检查一遍已焊的焊点的质量，并对有一些虚焊的焊点进行了补焊。
通过仔细检查过后，确认无误时。接上电源后，一开始发现数码管不显示，通过检查发现是开关全拨动到电源正极，通过拨动开关，开关全拨动到电源负极是，数码管显示为0，拨动开关，数码管正确显示0~9状态，大于等与10数码管不显示。
通过设计、排版、焊接、检查、调试此电路有按要求完成，就此数字加法显示电路最终成功。
电路存在的问题及其改进 1、电路会有跳线易短路 2、管脚没有全弄清楚 3、经常出现漏焊 改进方法:
1、 在焊之前把每个管脚大概要走的路线都要弄清楚，这样跳线会比较少。 2、 焊的时候要细心，减少漏焊。
3、 弄清管脚，并对其检测避免焊错。 焊接完的电路图:
电路正面
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电路反面
六、 设计小结
通过此次设计加法显示电路，并焊接和调试，深刻感受到咯无论做什么事都要有一丝不苟的精神，由于距离上一次焊电路板有一些时间，所以焊的过程中还是遇到了一些困难，通过这次设计电路也得到了不少收获。以前都是看着 原电路图焊电路，比较容易，也很少像这次用多个芯片。芯片的管脚很多需要跳线的也很多，在焊的过程中也遇到很多问题。例如，开始的时候没有排好器件的位置，导致有些连跳线都没地方引。
通过此次设计数字加法显示电路，使我加深了对本章组合逻辑电路知识的 结合与巩固，从而我了解到学习中如果能更好的抓住重点，这样可以大大得提高学习质量。通过焊电路板，使我更加理解平时所说的只学专业的理论的知识是远远不够的，因为实际上的元器件跟我们在课本上所看到的有一定的区别。 例如，在书上，比较器的八个输入端都在芯片的左侧，三个输出端都再电路的右侧。而实际器件就不像书上那样，而是5、6、7端为输出的三个端，就没有输入和输出分别在不同边。
刚开始听到设计要求，一点思路都没有，后面通过上网查资料，在书上查资 料，还有向同学学习我不懂的知识。才对老师要求设计的电路有所了解，通过此次我深刻感受到了自身知识的缺乏，在今后的学习中，我要多问，多去查资料，这样才能更好巩固知识。
七、参考书目
1、《数字电子技术》————科学出版社 2、《数字设计完全手册》——— 国防工业出版社 3、《电子设计从零开始》———清华大学出版社出版 4、《Multisim 10虚拟仿真和业余制版实用技术》——电子工程出版社 5、www.wenku.baidu.com 6、 alldatasheet.com
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