长沙学院课程设计说明书
题目补码变换器的设计
系(部) 电子与通信工程
专业(班级) 电气一班
姓名周鹏
学号 2010042113
指导教师谢明华、刘亮、瞿曌
起止日期 5.21—5.25
数字电子技术课程设计任务书(17) 系（部）：电子与通信工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：谢明华课题名称补码变换器的设计
设计内容及要求（1）课题内容：
①．设计一个4位的补码变换器，输入为4位的补码，采用2个数码管显示该补码的原码值。
②．数码管高位显示该补码的符号，如果该补码大于等于0，该符号位数码管显示“0”，反之，显示“一”；数码管低位显示该补码的原码值。
（发挥部分：设计8位的补码变换器）
（2）主要任务：完成该系统的硬件设计，调试好后并能通过仿真，最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。
设计工作量1、系统整体设计；
2、系统设计及仿真
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；
4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。
进度安排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第1天课题介绍，答疑，收集材料，设计方案论证
第2天系统设计
第3天系统设计及仿真
第4天系统设计及仿真
第5天系统验收，编写设计说明书
教研室
意见
年月日系（部）主
管领导意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名周鹏学号2010042
113 专业电气工程及其自动
化
班级一
设计题目补码变换器的设计指导教师谢明华指导教师意见：
评定等级：教师签名：日期：
答辩小组意见：
评定等级：答辩小组长签名：日期：
教研室意见：
教研室主任签名：日期：
系（部）意见：
系主任签名：日期：
说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；
目录
补码变换器 (5)
一、设计目的： (5)
二、设计要求和内容： (5)
三、设计思考： (5)
四、真值表及逻辑表达式： (6)
五、模块单元电路： (7)
六、总电路图： (8)
七、仿真截图： (9)
八、设计器材清单 (10)
九、结论与心得： (10)
十、参考文献： (11)
补码变换器
一、设计目的：
本次课程设计通过设计一个补码变换器，然后将其在multisim或者同类型的电子仿真软件上将其仿真出来，以此来引导我们提高自己的独立思维能力、动手能力和实际解决问题的能力，并且能加强我们对数字电子技术这门理论课程的理解和对相关芯片的认识和使用，等等。
数字电子技术课程设计是一个实践性教学环节，同“数字电子技术基础”理论课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“数字电子技术基础”课的基础上，进一步深化的实践环节。
课程设计目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。
另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。
通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。
通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。
二、设计要求和内容：
（1）课题内容：
①．设计一个4位的补码变换器，输入为4位的补码，采用2个数码管显示该补码的原码值。
②．数码管高位显示该补码的符号，如果该补码大于等于0，该符号位数码管显示“0”，反之，显示“一”；数码管低位显示该补码的原码值。
（2）主要任务：完成该系统的硬件设计，调试好后并能通过仿真，最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。
三、设计思考：
1、需要两个数码显示管来显示输出的高位和低位；
2、如何更有效的利用与非门来完成设计；
3、数码管需要用CD4511芯片来驱动以及该芯片的引脚图和功能是怎样的；
4、如何控制数码管显示在“—”和“0”之间的转换；
5、如何将二进制补码转换成二进制原码输出；
6、电路中各种元件的排版，怎样才会最整齐，美观。
四、真值表及逻辑表达式：
1、真值表
输入输出
CD4511输入端数码管X Y Z W D C B A 高位低位
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1 0 1
0 0 1 0 0 0 1 0 0 2
0 0 1 1 0 0 1 1 0 3
0 1 0 0 0 1 0 0 0 4
0 1 0 1 0 1 0 1 0 5
0 1 1 0 0 1 1 0 0 6
0 1 1 1 0 1 1 1 0 7
1 0 0 0 1 0 0 0 1 8
1 0 0 1 0 1 1 1 1 7
1 0 1 0 0 1 1 0 1 6
1 0 1 1 0 1 0 1 1 5
1 1 0 0 0 1 0 0 1 4
1 1 0 1 0 0 1 1 1 3
1 1 1 0 0 0 1 0 1 2
1 1 1 1 0 0 0 1 1 1
2、逻辑表达式
A=W
B= X Z+XZW+ZW
C=Y Z W+XY+XYZ+XYW
D=XY Z W
五、模块单元电路：
1、补码输入电路
该电路的y、z、w三个按钮能将三位补码从0到7输入到后续电路中，按钮x作为控制后面的数码显示管的符号位，并有控制输入—8的作用。
2、补码变换电路
该电路是根据逻辑表达式设置的补码变换电路，如此连接具有美化电路的效果，使电路看起来会比较清晰，其功能是将由开关控制输入的二进制补码变换成相应的二进制原码输出到CD4511译码器的输入端。
3、译码显示电路
通过CD4511译码器将从前面得到的二进制原码译成相应的十进制码，从而驱动七段数码显示管显示相应的原码，并通过开关X控制数码管“U7”显示“0”和“一”。
六、总电路图：
七、仿真截图：
1、X接到低电平时如下图所示（Y=Z=W=1）
2、X接到高电平时如下图所示（Y=Z=W=1）
由这两幅图可以看出，当X接到低电平时，数码管的符号位显示的是0，表明这时输入的补码表示的是一个正数；而当X接到高电平时，数码管符号位显示的是“一”，表明此时输入的补码是大于或等于8的，也就是说是一个负数，从而很成功的实现了补码变换器将补码变换成原码的功能。
八、设计器材清单
元件序号型号主要参数数量备注
1 74ls00D 3 2输入与非门
2 74LS20D 7 4输入与非门
3 74ls04D
4 非门
4 CD4511 1 七段显示译码器
5 key 1 单刀双控开关
6 key 3 单控开关
7 2 数码管
8 若干导线
9 2 +5V电源
九、结论与心得：
为期一个星期的课程设计，让我学会了很多数字电路设计的方法，也了解了很多关于各种芯片的引脚和功能，更锻炼了我的独立思考能力和实际操作能力，并学会了如何逐级检查电路的方法。
最主要的是我学会了multisim电路仿真软件的使用方法和安装方法，永远记得上学期做课程设计的时候，可以说就是整整装了我一个星期的软件，其他什么都没干，到最后居然还没有装好，这次总算把这个软件给征服了。
经过这次设计，我学会了许多东西，学会了严密的思考，构想及怎样把计划付诸于实际行动之中。
同时与社会的不断高速发展的步伐相比，我认识到自己所学的知识和技能还远远不足，有些实际性的问题还不能够解决，缺少很多有实际运用价值的知识储备，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏些高效利用及筛选大量资料的能力，缺乏资源共享及应有的团队合作精神，有待进一步提高，我应当学好自己的专业知识以适应不断发展的社会。
在这次课程设计中，我学会了如何有效的利用网络资源及图书馆的藏书，找到了几个很不错的专业网站，为以后查阅专业方面的信息和相互之间的交流打下了坚实的基础，学会了如何看电路图，识别电路图，提高了自己的专业技能，同时也培养了自己认真和严谨的科学态度，受到了很大的启发，也为以后的工作积累了宝贵的经验。
另外，还有很多缺点和错误，希望老师能提出改进意见，陪我们一起度过这个课程设计的指导老师们，助我们做完这些，谢谢老师的辛勤栽培，我以后会更加努力。
谢谢你们！
十、参考文献：
1、康光华电子技术基础（数字部分）华中科技大学电子技术课程组
2、彭介华. 电子技术课程设计指导[M]. 北京：高等教育出版社
3、高吉祥. 数字电子技术. 北京：电子工业出版社
4、梁宗善. 电子技术基础课程设计[M]. 武汉：华中理工大学出版社
5、李玲远，范绿蓉，陈小宇. 电子技术基础实验. 北京：科学出版社
11。