1、实 验 报 告课程名称： 数字电路实验 第 3 次实验实验名称： 全加器应用 实验时间： 2012 年 4 月 1 日 实验地点： 组号 学号： 姓名： 指导教师： 评定成绩： 一、实验目的：1了解算术运算电路的结构。2掌握 74LS283 先行进位全加器的逻辑功能和特点。3学习全加器的应用。二、实验仪器：序号 仪器或器件名称 型号或规格 数量1 逻辑实验箱 12 万用表 13 74LS283 24 74LS04 15 74LS86 16 74LS00 17 74LS10 1三、实验原理：算术运算电路是脉冲与数字电路的核心部件之一，工作模式有加、减、乘、除等运算，尤其以加法为最基本，其电路构成
2、既有组合逻辑，也有时序逻辑。本实验采用的逻辑器件4 位全加器为 TTL 双极型数字集成电路 74LS283，是组合逻辑电路，它的特点是先行进位，因此运算速度很快，其外形为双列直插，引脚排列如图 3-1 所示，逻辑符号如图 3-2 所示。它有两组 4 位二进制数输入 A4A3A2A1、B4B3B2B1，一个向最低位的进位输入端 CI，有一组二进制数输出 S4S3S2S1，一个最高位的进位输出端 CO，算术加法运算关系式见左所列。利用 74LS283可以实现一些算术运算。（1）两个 4 位二进制数相加因为 74LS283 本身是全加器，所以可以直接进行 4 位二进制数加法，例如令：A4A3A2A1
3、=1001，B4B3B2B1=1101 ，CI=0，则输出为 C4S4S3S2S1=10110。有些码组变换存在加法关系，如 8421BCD 码转换至余 3 码，只要在 8421BCD 码基础上加 3（0011）即可实现变换。（2）两个 1 位 8421BCD 码相加1 位 BCD 码要用 4 位二进制数来表示，但是 4 位二进制数与 1 位 BCD 码并不完全相应。例如对 4 位二进制数 1001，若加 1 则为 1010，而对 8421BCD 码 1001（9）再加 1 后则为 10000（10 D） ，即用 4 位二进制数表示 1 位 8421BCD 码时禁止出现 10101111 这六
4、个码组。因此，用 74LS283 二进制全加器进行 BCD 码运算时需要在组间进位方式上加一个校正电路，使原来的逢 16 进 1 自动校正为逢 10 进 1。所以，进行 BCD 码加法时，分为两步，第一步将 BCD 码按二进加法运算规则进行，第二步对运算结果进行判断，若和数大于 9 或有进位 CO=1 则电路加 6（0110） ，并在组间产生进位，若和数小于或等于 9，则保留该运算结果，保留该运算结果即加 0（0000） 。二进制数 6 和 0 只有中间两位不同，可以设为 0FF0，用校正电路使 F=0 或 1 来产生 0 或 6，F 的设计如下，由表 3-1 得到卡诺图，见图 3-3，经化简
5、得到表达式：F=S4S3+S4S2+C4由此得到逻辑电路见图 3-4，输出低 4 位是 L4L3L2L1，高 4 位用 L5 表示，因为两个 1 位BCD 码相加最大是 18，高位不会大于 1。其中，74LS10 引脚排列如图 3-5 所示，逻辑符号如图 3-6 所示。（3）两个 4 位二进制数相减两个 4 位二进制数相减可以看做两个带符号的 4 位二进制数相加，即原码的相减变为补码的相加，而正数的补码就是本身，负数的补码是反码加 1，这样，A-B=A+（-B） ，就可利用 74LS283 实现减法运算。 A 数照常输入，B 数通过反相器输入，加 1 可以使 CI=1得到，这样输出的结果就是两
6、数之差，但是这个结果为补码，要通过 CO 来判别结果正负。例如 7-3（原码 0111-0011）转化为补码相加 0111+1101=10100 这里 CO=1，结果为正数，补码 0100 等于原码，即结果为+4；而 3-7（原码 0011-0111）转化为补码相加0011+1001=01100 这里 CO=0，结果为负数，补码 1100 还要再求补一次才能得到正确的原码，1100 求补为 0100，即结果为-4。按习惯，把 CO 通过非门作为符号位。逻辑电路见图3-7。其中，74LS86 引脚排列如图 3-8 所示，逻辑符号如图 3-9 所示。四、实验内容：1实现两个 4 位二进制数的加法直
7、接利用 74LS283 器件，分别用 9 个开关表示输入 A、B 及 CI，这 9 个开关按次序从左到右代表 A4A3A2A1、B4B3B2B1、CI（下面几个实验也是如此） ，输出分别接 5 个指示灯，也是按次序从左到右代表 C4S4S3S2S1。改变开关状态，观察 5 个指示灯的变化，记录五组数据：（注意：保留此电路，下一个实验还要用）答：电路图：数据：A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 10 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0
8、 00 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1（2）实现码组转换利用上个实验的电路，把 A 当做 8421BCD 码输入，B 和 CI 选取适当值。输出为S4S3S2S1，要求是余 3 码。依此改变 A，观察指示灯的变化，记录：答：只要取 3 的二进制码输入到 B1B4 中，再按照电路输出即可。8421BCD 码 余 3 码0 0 0 0 0 0 1 10 0 0 1 0 1 0 00 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 1 1 00 1 0 0 0 1 1 10 1 0 1 1 0 0 00 1 1 0 1 0 0
9、10 1 1 1 1 0 1 01 0 0 0 1 0 1 11 0 0 1 1 1 0 0（3）实现两个 1 位 8421BCD 码的加法答：电路如图 3-4：用两块 74LS283 及门电路完成联接，输入用 9 个开关，输出用 5 个指示灯，改变开关状态，观察 5 个指示灯的变化，记录五组数据：A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 11 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 00 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 00 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 00
10、 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1（4）实现两个 4 位二进制数的减法用两块 74LS283 及门电路完成联接，输入用 9 个开关，输出用 5 个指示灯，改变开关状态，观察 5 个指示灯的变化，记录： A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 CI C4 S4 S3 S2 S10 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 00 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 10 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 11 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1电路就按下面的图 3-7 接：五、实验思考：1如何实现余 3 码至 8421BCD 码的转换？答：如下图中，A1A4 接余 3 码，B1B4 接-3 的补码，把 S1S4 输出即可。2如何实现两个 1 位 8421BCD 码的减法？答：用下面的电路，把 B1B4 取补码输入，A1A4 正常输入，输出 L1L5，其中L5=1 时，得数为负值。由于只做一位 8421BCD 码的减法，因而不涉及-6 的转换。
