1、數字設計原理與實踐課程設計1組合邏輯設計設計者： 201204302XXXX 設計、調試程序 201204302XXXX 撰寫報告設計題目一（一）設計要求：設計電路實現2個4位有符號數（原碼表示）的加減運算，結果用原碼表示，另有一個控制信號select選擇加法運算或減法運算，若有溢出則產生溢出指示信號。（包含4組仿真波形結果，兩組加法，兩組減法，并且包含至少一組溢出結果）。（二）設計過程：1設計思路：設計題目中涉及到進行4位有符號數的加減運算，利用已學知識可以想到在進行減法運算時可以將減去一個數變為加上一個數的負數的補碼，這樣就可以統一用加法來實現運算。故想到利用74X283芯片來實現4位加法

2、運算。而在輸入端口可以通過4個異或門和select控制信號來實現對一個數字的取反加一。計算結果經過輸出端口輸出后為補碼表示，為了將其轉換為原碼表示，可以再次利用其最高位，異或門和一片74X283來實現轉換。溢出指示信號是通過第三位上的進位是否出現來判斷的。分析：select為1時實現減法運算，為0時實現加法運算。輸出s1,s2,s3,s4為二進制補碼,正數二進制原碼與補碼相同，故不需要改變，只要使負數補碼變為符號-數值碼，用3個異或門改變當二進制補碼為負數時使補碼取反，最后二進制結果再通過一個74x283實現使負數補碼取反后加1變為二進制符號數表示。2實驗電路最終設計的實驗電路圖如下3仿真結果

3、及分析選取4+4（0100+0100）、4-3（0100-0011）、1+2（0001+0010）、1-2（0001-0100）四組數據進行仿真實驗，其中4+4組應出現溢出信號，其余三組得出正常運算結果。注：（1）select為0表示加法運算，為1表示減法運算。（2）overflow為1代表溢出，為0 代表未溢出。（3）實驗中在執行減法時為A-B。<1>、"4+4"組結果：給出overflow信號，與預期相符。<2>、"4-3組"結果：給出結果0001，結果正確。<3>、"1+2"組結果：給出結果0

4、010，結果正確。<4>、"1-2"組結果：給出結果1001，結果正確。4、仿真結論：通過74X283和異或門可以實現加法、減法電路，還可以實現二進制補碼與符號-數值碼的轉化。設計題目二一、設計要求：邏輯函數發生器，要求分別用兩種器件和一些基本門完成右邊的函數發生器： § （1）譯碼器 § （2）選擇器 §二、設計過程1、設計思路：要用譯碼器完成對電路邏輯功能的選擇需要添加三態緩沖器，而通過選擇器控制電路邏輯功能則需要把功能電路的結果輸入選擇器輸入端。而電路功能可以通過簡單的門電路完成。分析：在74x151的選擇輸入端A、B分別接S

5、0,S1,C端接地。利用S0S1控制選擇器的輸出。在輸入端D0到D3分別接入A與B,A或B,A異或B,A非門電路的輸出端，D4到D7接地。當S0 S1輸入為00時，輸出A與B，當S0S1輸入01時輸出A或B，當s0s1輸入為10時輸出A異或B，當S0S1輸入11時，輸出A非。2、實驗電路3、仿真結果及分析S1S0=00時,實現Y=A·B S1S0=01時，實現Y=A+B S1S0=10時，實現Y=AÅB S1S0=11時，實現Y=A' 4結論：通過譯碼器和三態門的組合或是選擇器都可以對函數功能進行選擇性輸出。設計題目三一、設計要求采用比較器件完成對3個4位數A(a3

6、a2a1a0), B(b3b2b1b0), C(c3c2c1c0)的比較電路的設計，要求該電路能夠給出Fequal, FAmax, FAmin 三個輸出結果。Fequal =1 表明 A=B=C; FAmax =1 表明 A 是三者中最大的; FAmin =1 表明 A 是三者中最小的。（若需要其他基本門電路，可根據需要使用）。二、設計過程1、設計思路：要進行4位二進制數的比較需要用到74X85，因為要求是要比較出A是最大的或最小的或相等，故使用兩片74X85分別將A與B、C比較后，將相同的輸出用與門與在一起，即可得到所需的功能。分析:將A（a0、a1、a2、a3）分別輸入到第一個74X85和

7、第二個74X85的輸入端，而在兩個芯片的另一組輸入端分別加上B（b0、b1、b2、b3）、C（c0、c1、c2、c3）信號輸入。將兩芯片的AEBI端接高電平表示前端相等。將兩芯片的相同輸出端用與門與在一起，可得到三組輸出Fequal，Famax，Famin。2、實驗電路3、仿真結果及分析（1）當ABC均輸入0001時，輸出Fequal為高電平。（2）當ABC輸入分別為0100、0010、0001時，輸出Famax為高電平。（3）當ABC輸入分別為0001、0010、0100時，輸出Famin為高電平。三、實驗結論：通過74X85可以進行兩個4位二進制數的比較，對三個4位二進制數的比較則可以通過兩片74X85分別比較后通過與門實現。心得體會：1、通過課程設計了解了部分74 系列芯片的功能，以及學習了如何用74X13