数字电路与自动化课程设计报告设计题目：数字加法显示器
姓名：张何桂
班级：10应电（一）班
学号：1006010147
小组成员：张何桂、黄道平
设计时间：2011/11/8
一、设计目的
1 掌握组合逻辑电路的基本设计过程与方法。

2 了解基本电子芯片的使用及结构。

3 掌握电路板的初级焊接技术。

4 实现掌握组合逻辑电路的基本设计过程与方法；组合逻辑电路设计的理论与实际相结合。

5 掌握逻辑门的工作和使用方法。

6 为以后电路设计打下基础。

二、设计要求
用加法器，比较器，译码器与七段数码管设计一个四位数字加法显示电路。

要求功能：使用加法器输入两个四位二进制的和，通过与比较器比较，同时用逻辑门把加法器的共同控制数码显示器，实现电子屏幕只能够显示小于10的数字。

三、方案论证与比较
1方案论证
方案1如下
图1方案1
如图1，八个开关通过控制高低电平信号，输入到全加器，输出的信号传输
的进位输出端输出的高低电平通过非门和与非门输出的高低电平来控制7段译码显示器的共阴极高低电平，进而来控制数字大于10的和小于10的亮与不亮。

方案2如下
图2方案2
如图2，八个开关通过控制高低电平信号，输入到全加器，输出的信号传输给比较器，跟十进制的数字10比较，然后输出结果为高低电平，同时和全加器的进位输出端输出的高低电平通过译码器4511的灭灯端BI高低电平来控制7段译码的显示，进而来控制数字大于10的和小于10的亮与不亮。

方案3如
图3方案3
如图3，八个开关通过控制高低电平信号，输入到全加器，输出的信号传输
进位输出端输出的高低电平通过或门输出的高低电平来控制7段译码显示器的共阴极高低电平，进而来控制数字大于9的和小于9的亮与不亮。

2方案比较
由于方案1和方案2多了一个逻辑门，增加了电路的线路和复杂程度，这样会使焊接过程中更容易出错，不利于检测单个元器件是否能够正常运行。

而方案三中，少了一个逻辑门电路，便于电路板的布局、焊接与控制，同时也更容易在制作完成后的调试，故选择方案3。

四、设计原理和电路图
1 设计原理
74283并行进位加法器输入信号为两个四位二进制的高低电平A4~A1和B4~B1。

当输入为A4为高电平，其A3~A1为低电平，B4~B1为低电平（即十进制的8+0），这时通过加法器的四位并行全加器相加输出为结果sum4为高电平，sum3~sum1为低电平（即1000）。

然后通过7485比较器的输入端为A3~A0信号输入1000与B3~B0输入信号1001比较为8<9，则比较器的输出端OAGTB为低电平，同时74283加法器没有进位，输出端也为低电位，通过7432逻辑或门输出为低电位传输给数码显示器的共阴极，与此同时4511译码器把加法器的输出结果进行译码为OA~OG为高电位给数码显示器，这时的译码器为正常译码，使其数码管的a~g段亮，为数字8。

当输入信号为1000+0010（即十进制数字8+2），通过加法器，比较器和译码器与8+0的原理一样，这时的译码器也为正常译码，但比较器中10>9,则比较器的输出为高电平，信号传输给7432逻辑或门输出端输出为高电平来控制数码显示器的公共端为高电平，会使其数码显示器灭灯。

当输入信号为数字十进制的8+8时，加法器、比较器和译码器工作原理与上相同，这时的译码器不正常译码，因为这时相加的结果为16进了一位，则全加器的进位输出端C4为高电位，比较器的结果为16>9,即比较器的输出端也为高电位，通过7432逻辑或门输出结果为高电平，这时的数码显示器的公共端为高电位，因为4511是共阴极的译码显示器，则数码显示器灭灯。

2 电路图如图3
五、硬件制作与调试
1 实验材料
电路板，插槽，七段显示器，加法器（74283），比较器（7485），显示译码器（4511），逻辑或门（7432），8个开关，7个500欧电阻。

2 制作过程
首先用仿真软件ms10对电路图进行仿真，根据仿真好的电路框架结构图，在有限的电路板进行合理的排布元器件。

然后，依据设计原理对照元器件参数合理的连接。

其中，焊接时尽可能保证一次焊接，不能直接焊接的点就进行线路跳线焊接。

3 调试
制作完成后，把电源线和地线引出接到5v的直流稳压电源上，然后打开关闭开关进行对数字0到9相加的结果小10的显示是否成功，如果不成功的数字就进行相关线的检测，和元器件的调试是否损坏。

然后用万能表测有关元件是否有损坏，对电路的线路检测有没有虚焊和短焊，对芯片的管脚对接进行认真的检查，看看是否有接错或者有没有管脚相接。

最后，如果还是没有显示要求的结果，就要对电路的高低电平检测有没有符合要求的TTL芯片高低电平。

六、设计小结
在本次试验中，我与黄道平同学合作，我们从中学习到很多的在课堂上不能学到的知识。

比如，我从图书馆中找到很多的电路设计方法和方式，然而我的伙伴就收集了我们实验的材料，然后就共同焊接了电路图，这样让我懂得了分担与合作的好处，。

同时，在本次试验中，使我感受到原来一点点这样小的芯片就能有如此大作用，从其他书籍中学到了许多的电路设计方法和芯片的使用方法。

通过这次实验，使我对《数字电路设计基础》这门课程有更深入的了解，知道了译码显示电路的设计方法，还有全加器和比较器设计电路的方法，还有逻辑门的设计和使用方法，让我懂得了在焊电路过程中时刻要认真和仔细，一部错就就会导致全电路的出错；懂得理论需与实际相结合的道理；懂得团队合作的精神以及在今后的学习中应抓住重点，以及个人在设计电路能力提高的重要性。

七、参考书目
1 潘明，潘松. 《数字电子技术基础》——科学出版社2007.
2 曹林根.《数字逻辑》——上海交通大学出版社2007.
3 庄燕滨.《数字电子技术与逻辑设计教程》——电子工业出版社2003.
4 孙余凯，吴鸣山等编辑著. ——《数字电路基础与技能实训教程》电子工业出版社2006
5侯建军《数字电路实验一体化教程》——清华大学出版社，北京大学出版社2005
参考网址：
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