數(shù)電組合邏輯電路設(shè)計(jì)

數(shù)電組合邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)四位二進(jìn)制無(wú)符號(hào)數(shù)乘法計(jì)算學(xué) 號(hào) 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 通信工程 日 期 2017.4.29 一、設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一個(gè)乘法器，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)的乘法。兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)分別是被乘數(shù)和乘數(shù)。被乘數(shù)和乘數(shù)這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)分別由高低電平給出。乘法運(yùn)算的結(jié)果即乘積由兩個(gè)數(shù)碼管顯示。其中顯示低位的數(shù)碼管是十進(jìn)制的；顯示高位的數(shù)碼管是二進(jìn)制的，每位高位片的示數(shù)都要乘以16再與低位片相加。所得的和即是被乘數(shù)和乘數(shù)的乘積。做到保持乘積、輸出乘積，即認(rèn)為實(shí)驗(yàn)成功，結(jié)束運(yùn)算。二、設(shè)計(jì)思路 將乘法運(yùn)算分解為加法運(yùn)算。被乘數(shù)循環(huán)相加，循環(huán)的次數(shù)是乘數(shù)。加法運(yùn)算利用雙四位二進(jìn)制加法器74LS283實(shí)現(xiàn)，循環(huán)次數(shù)的控制利用計(jì)數(shù)器74LS161、數(shù)碼74LS85比較器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算結(jié)果的顯示有數(shù)碼管完成，顯示數(shù)字的高位（進(jìn)位信號(hào)）由計(jì)數(shù)器74LS161控制。 以為例。被乘數(shù)是5，輸入0101；乘數(shù)是4，輸入0100.將輸入到加法器的A端，與B端的二進(jìn)制數(shù)相加，輸出的和被送入74LS161的置數(shù)端（把這個(gè)計(jì)數(shù)器成為“置數(shù)器”）。當(dāng)時(shí)鐘來(lái)臨，另一個(gè)74LS161（被稱(chēng)之為“計(jì)數(shù)器”）計(jì)1，“置數(shù)器”置數(shù)，返回到加法器的B端，再與被乘數(shù)相加當(dāng)循環(huán)相加到第四個(gè)時(shí)鐘的時(shí)候，“計(jì)數(shù)器”計(jì)4，這個(gè)4在數(shù)碼比較器74LS85上與乘數(shù)比較，結(jié)果是相等，A=B端輸出1，經(jīng)過(guò)反相器后變?yōu)?返回到被乘數(shù)輸入電路，截?cái)嗯c門(mén)。至此，被乘數(shù)變?yōu)?000，即便是再循環(huán)相加，和也不變。這個(gè)和，是多次循環(huán)相加的和，就是乘積。高位顯示電路較為獨(dú)立，當(dāng)加法器產(chǎn)生了進(jìn)位信號(hào)，CA端輸出了一個(gè)高電平脈沖，經(jīng)過(guò)非門(mén)變?yōu)橄陆得}沖驅(qū)動(dòng)74LS161計(jì)一次數(shù)，這個(gè)數(shù)可以通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。但是由于二進(jìn)制數(shù)是滿(mǎn)足8421排列的，進(jìn)位的數(shù)是10000，即是10進(jìn)制數(shù)的16。三、儀器設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)74LS85 （一個(gè)） 74LS161 （三個(gè)）74LS283 （一個(gè)） 74LS08 （兩個(gè)）非門(mén) （兩個(gè)） 數(shù)碼顯示管（兩個(gè)）四、實(shí)驗(yàn)電路圖說(shuō)明：左下角的D1C1B1A1為被乘數(shù)的輸入端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)向上是“1”，向下時(shí)“0”。左側(cè)的D2C2B2A2是乘數(shù)的輸入端。被乘數(shù)經(jīng)過(guò)中間靠右的“加法器低位片”循環(huán)相加，相加的結(jié)果經(jīng)過(guò)右上方的“置數(shù)器”返回到加法器?！爸脭?shù)器”和“計(jì)數(shù)器”共用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)“計(jì)數(shù)器”所計(jì)的數(shù)與乘數(shù)相等的時(shí)候，最上方的數(shù)碼比較器輸出“1”，經(jīng)過(guò)非門(mén)變?yōu)椤?”，“0”返回到4雙輸入與門(mén)中將與門(mén)封死，輸出0000.同樣是這個(gè)“0”信號(hào)，將“計(jì)數(shù)器”的使能端EP置為“0”，使計(jì)數(shù)器保持輸出，達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。當(dāng)“加法器低位片”有進(jìn)位時(shí)，輸出一個(gè)上升沿，經(jīng)過(guò)非門(mén)后變?yōu)橄陆笛?，?qū)動(dòng)“進(jìn)位信號(hào)計(jì)數(shù)器”計(jì)數(shù)，其結(jié)果被“高位顯示”顯示出來(lái)?！案呶伙@示”的示數(shù)都要乘以16才可以變?yōu)?0進(jìn)制的數(shù)。最后的乘積可由兩個(gè)數(shù)碼管顯示出來(lái)。讀數(shù)方法：“高位顯示”字形所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)*16+“低位顯示”字形所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。計(jì)算結(jié)束，目的達(dá)成。五、仿真分析結(jié)果仿真結(jié)果1被乘數(shù)1000，乘數(shù)1000，結(jié)果：4*16=64。具體情況請(qǐng)看圖中的方框。仿真結(jié)果2被乘數(shù)0011，乘數(shù)1100，結(jié)果：2*16+4=36。具體情況請(qǐng)看圖中的方框。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析所設(shè)計(jì)乘法器工作良好、結(jié)果與預(yù)想情況相同。七、心得體會(huì)通過(guò)這一段時(shí)間的緊張學(xué)習(xí)，最后完成了我的設(shè)計(jì)任務(wù)四位二進(jìn)制乘法器的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我深深的體會(huì)到設(shè)計(jì)課的重要性和目的性所在。本次設(shè)計(jì)課不僅僅培養(yǎng)了我們實(shí)際操作能力，也培養(yǎng)了我們靈活運(yùn)用課本知識(shí)完成工作的能力。乘法器雖然是比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)課程，但它給了我一個(gè)鍛煉的機(jī)會(huì)和檢驗(yàn)的