1、 目录一、内容摘要 2二、 技术指标 31、系统结构要求 32、电气指标 33、设计条件 4三、主要芯片 41、排阻 42、发光二极管 53、数码管 64、74283 75、4511 译码器 .86、八位拨码开关 9四、方案设计 9五、完整电路设计 151.布线 .152.布局 .153、完整电路及简要说明 164、单元电路设计 165、电路设计图： 176、自己完成的实物图： 18六、安装与调试 18（一）使用的主要仪器仪表： 18（二）调试电路的方法和技巧： 19（三）测试数据 19（四）调试中出现的故障、原因及排除方法 19七、电路特点及方案优缺点 20八、元件清单 20九、心得体会 2
2、0十、 参考文献 21十翻二运算电路设计一、内容摘要关键字 ：十翻二运算、全加器、BCD 码人们在向计算机输送数据时，首先把十进制数变成二十进制数码即 BCD 码， 运算器在接受到二一十进制数码后，必须要将它转换成二进制数才能参加运算。这 种把十进制数转换成二进制数的过程称为“十翻二”运算。本报告主要介绍十翻二电路的设计思路，实现方法与调试过程。包括系统设计，方案比较，系统框图，单元模块分析与设计，完整电路图，电路工作原理，运行说明，调试方法与技巧，故障分析与解决方法，以及对电路的改进等。2、 技术指标1、系统结构要求系统结构方框图所示2、电气指标1具有十翻二功能。2能完成三位数十进制数到二进
3、制数的转换。3能自动显示十进制数及二进制数。4具有手动和自动清零功能。3、设计条件1.电源条件：直流稳压电源提供+5V 电压。2.实验仪器和材料：名 称 备 注仪器 实验室配备万用表 一个面包板 1 块剪刀 一把镊子 一把各色导线 若干三、主要芯片1、排阻排阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由 n个电阻构成的，那么它就有 n+1 只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。2、发光二极管发光二极管，就是在半导体 p-n 结或与其类似结构上通以正向电流时，能发射可见或非可见辐射的半导体发光器
4、件。注意发光二极管是一种电流型器件，虽然它的两端直接接上3V的电压后能够发光，但容易损坏，在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号不同一般为1mA到3OmA。另外，由于发光二极管的导通电压一般为17V 以上，所以一节15V的电池不能点亮发光二极管。同样，一般万用表的R1档到 R1K档均不能测试发光二极管，而R 10K档由于使用15V的电池，能把有的发光管点亮。 用眼睛来观察发光二极管，可以发现内部的两个电极一大一小。一般来说，电极较小、个头较矮的一个是发光二极管的正极，电极较大的一个是它的负极。若是新买来的发光管，管脚较长的一个是正极。3、数码管(1)管脚图以 A3A2A1A0 表示显
5、示译码器输入的 BCD 代码， 以 YaYg 表示出的 7 位二进 制代码， 并规定用 1 表示 数码管中线的点亮状态， 用 0 表示线 段的熄 灭状态。(2)七段显示译码器的真值表输 入 输 出数字 A3 A2 A1 A0 Ya Yb Yc Yd Ye Yf 字形Yg0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 01 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 02 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 13 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 14 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 15 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 16 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 17 0
6、1 1 1 1 1 1 0 0 0 08 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 19 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 110 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 111 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 112 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 113 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 114 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 115 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 04、 74283四位超前进位并行加法器管脚排列图 所谓超前进位加法器是指，为了提高运算速度，在电路结构中通过逻辑电路事先得出每一位全加器的进位输入信号，而无需再从最低位开始向高位逐位
7、传递进位 信号的多位加法器。(1)全加器 实现一位二进制数加法输入：被加数Ai、加数Bi、低位的进位Ci-1输出：和Si、向高位的进位CiSi=AiBi Ci-1Ci =AiBi+(AiBi)Ci-1(2)超前进位：各位的进位输出不经过低位加法器传输，直接由所有低位的加数、被加数产生。Ci =AiBi+(AiBi)Ci-1=Gi+PiCi-1产生变量： Gi =AiBi 传输变量： Pi =AiBiC1 = G1 +P1C 0 C2 =G2+P2G1 +P2P1 C0 C3 = G3+P3G2+P3P2G1 +P3P2P1C0 C4 = G4+P4G3+P4P3G2 +P4P3P2G1 +P4
8、P3P2 P1 C 0各进位信号同时产生，运算速度快，但电路复杂。5、4511 译码器4511 是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下：具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。6、八位拨码开关八位拨码开关，每一个部分多是一个独立的开关电路，开路拨向ON 的一方，开关导通，否则就是断开。在此电路中拨码开关的作用则是输入 BCD 码。四、方案设计用加法器实现BCD 码至二进制数的转换基于这样的事实：将BCD 码字中各个为 “1”的位所代表的权值的等值二进制数相加，即可获得该B
9、CD 码的等值二进制数。例如：十进制数36，BCD码为00110110，其中为“1” 的位从高到低的权值依次为20、10、4、2.20 -1010010 -010104 -001002 -00010 相加-36 -100100 （25+22 ）实际进行加法运算时，最低位不必进行。最低位可以直接以BCD码字的最低二进制输出。至于最低位以外的各个二进制位，也只需要将相同位置的“1”及相邻低位来的进位相加（次低位无最低位来的进位） ，而对于“0”则不必去将其相加。相同位置的“1”的个数越少，所需要的加法次数也就越少，需要的加法器越少，实现的电路也越简单、经济。（1）一片74283加法器构成的BCD码
10、/6位二进制数变换电路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1 b3=D03+D10+C2b4=D11+C3b5=C4（2）两片74283加法器构成的BCD码/7位二进制数变换电路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+D12+C2b4=D11+D13+C30+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5由于加法器的任一位仅允许三个加法输入（被加数、加数、相邻低位来的进位） ，所以b3、b4的逻辑值必须经过两次加法运算才能获得。将b3、b4的表达式进行分组：产生进位C30 产生进位C40b3=（D03+D10+C2）+D12
11、 b4=（D11+C30）+D13+C31产生部分和S30 产生部分和S40产生和b3及进位 C31 产生和b4及进位C41b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+C1b3=D03+D10+C2+D12b4=D11+C30+D13+C31b5=D12+C40+C41b6=D13+C5（3）三片74283加法器构成的BCD码/10位二进制数变换电路：b0=D00b1=D01+D10b2=D02+D11+D20+C1b3=D03+D10+D12+D21+C20+C21b4=D11+D13+D22+C30 +C31+C32b5=D12+D20+D23+C40+C41b6=D13+D20
12、+D21+C50+C51b7=D21+D22+C60+C61+C62b8=D22+D23+C70+C71b9=D23+C80五、完整电路设计1.布线 导线颜色 电源正（红色） ，地线（黑色） 信号总线（用不同的颜色，方便测试与查错） 导线走向 横平竖直（不同于 PCB 设计） 不架“天桥” ，不走“地沟” 导线尽可能短， 长线不能分成一段一段（故障率高） 。 符合电气规则2.布局 集成电路缺口方向保持一致。 元件布局疏密合理。 元件位置合理 显示（上端） ，按键（下端） ，接口（左端） 电路结构合理，按模块（单元电路）布局 模拟数字分开，大小信号分开，信号源独立 电源线和地线接法 单点接地与多
13、点接地 双回路供电 设置测试点 便于走线3、完整电路及简要说明接入+5V 高电位后，经过公共端置 1，此时在拨码开关上从低位到高位拨 0-9 之间的数（从右到左，分别为个位，十位，百位） ，经过 4511 译码器在数码管上显示十进制数；并经过 5 位全加器74283，实现十进制转换成二进制，在 LED 上显示。4、单元电路设计 输入部分：用拨码开关 1-12 位，输入 BCD 码。与排阻串联。四位代表一个十进制数。拨码拨下开关 1，表示 2 的 0 次方，2 表示 2的 1 次方，3 表示 2 的 2 次方，4 表示 2 的 3 次方。 显示部分：二进制数字的显示可以用 LED 发光二极管指示
14、，十进制数字的显示用七段数码管显示。 十翻二计算部分：全加器 可选用 74LS283 全加器。用加法器实现 BCD 码到二进制数的转换。全加器 16 脚接高电位，7，8 脚接低电位。5、电路设计图：6、自己完成的实物图：六、安装与调试（一）使用的主要仪器仪表：万用表，实验箱。（二）调试电路的方法和技巧：1、分模块连接、调试，待到各模块调试成功后，再将各模块连接起来同一调试。2、分模块调试时，时钟部分先用实验箱上固定频率进行调试，待调试成功后，再将时钟模块连接好进行调试。3、当出现错误时，先使用较低频率（1Hz）作为时钟，利用LED灯对出现错误部分的前级进行测验，对比设计逻辑以便找出错误所在。4
15、、连线时对时钟线、复位线、电源线、地线、数据线用不同颜色的电线连接以便于检查。（三）测试数据输入值（十进制） 255 127 252输出值（二进制） 1111 1111 0111 111 1111 1100（四）调试中出现的故障、原因及排除方法故障一：数码管显示不正确。原因是数码管的3、4管脚未接高电位、5、8管脚未接低电位，不能以输入的信号控制数码管，连接后问题解决。故障二：二极管显示不正确。原因没有合理考虑进位问题。原先是用四块74283实现的，考虑进位后，采用了五块74283解决了该问题。七、电路特点及方案优缺点此电路由于分模块设计，所以功能清晰，并易于分块调试，且接法相对简单，但由于既
16、要供电于数码管，又要供电给十翻二电路，译码器电流不足，会导致数码管显示偶数正常而奇出现问题。可在拨码开关和 4511 之间加门电路增加译码器的驱动能力解决该问题。八、元件清单九、心得体会这次电路设计让我了解了电子电路的一些基本知识，实验的课题为“十翻二运路电路” 。由于，在之前的学习中，没有接触过电路方面的知识，刚开始觉得设计很困难，从每个元器件的作用，到运算电路的算法的设计，每一步都很困难。后来，通过去图书馆找资料和网上搜索的知识对整个电路设计的过程，有了很大的了解。当然，器件型号 数 量4511 374283 5共阴极数码管 3拨码开关 2发光二极管 10100电阻 10300电阻 31K
17、排阻 2这也要感谢同学和老师的帮助。完成了电路图设计后就是实际操作，这是很困难的一步，因为连线很复杂，同时又要考虑到电路的布局，所以在连线的过程中，也就是考验我们细心和耐心的时候。跟着电路图来，一步步的连线，争取做到每步都对。不然，会对后面的排错带来很大的困难。所以细心是非常重要的。总之，通过此次实验，我对电子电路的知识有了一定的了解，同时也很好的考验了我的耐心，所以此次课程设计对我影响很大。十、 参考文献张 豫 滇 电 子 电 路 课 程 设 计 南 京 ： 河 海 大 学 出 版 社 ， 2008 韩 广 兴 新 编 电 子 电 路 实 用 手 册 电 子 工 业 出 版 社 ， 2010
