1、串行数字比较器目录串行数字比较器xxx目录摘要 11 绪论 .12 需求分析 .13 硬件设计 .13.1 电路原理 .13.2 芯片选择 .53.3 线路连接 .94 调试与分析 .95 结论 .96 结束语 .107 参考文献 .10串行数字比较器1摘要研究事物或者现象最常用的手法莫过于比较， 比 较 是 认 识 对 象 间 的 相 同点 或 相 异 点 的 逻 辑 方 法 。 这 次 课 程 设 计 的 目 的 就 是 比 较 两 个 二 进 制 数 的 大 小 。设 计 实 验 主 要 是 采 用 同 步 时 序 逻 辑 电 路 来 完 成 ， 通 过 串 行 输 入 的 方 式 ，从
2、 高 位 到 低 位 逐 位 对 两 组 二 进 制 数 进 行 比 较 ， 并 输 出 比 较 结 果 。本文从需求分析、硬件设计调试与分析的几个方面详细的介绍这一次课程设计的实现过程。并在最后对所设计电路的总体情况进行了总结。1 绪论比较是一种常用的科学手段，有利于了解事物的本质，这一次实验的目的是比较两个数字的大小设计一个能对两个串行输入的二进制数 X=X1X2.Xn 和Y=Y1Y2.Yn 进行比较的电路。比较从 X1，Y1 开始，依次进行到 Xn，Yn。电路有两个输出端 Zx,Zy，若比较结果 XY，则 Zx 为 1，Zy 为 0；若 XY，则 Zx 为0，Zy 为 1；若 X=Y，则
3、 Zx 和 Zy 都为 1。2 需求分析串行输入并比较两个二进制数的大小，一定要有高位到底位，逐位进行比较，如实中途比较出现结果，则显示比较的最终结果。通过输出端显示。若是需要比较的数值在没有比较出结果之前。应不予显示。直到每一位的数字均已经比较结束。则显示最后结果。上述此类功能可以通过一个同步时序逻辑电路来实现，使用部分逻辑门运算和触发器完成。3 硬件设计3.1 电路原理3.1.1 真值表经分析并根据题意得到真值表如图 1 所示：串行数字比较器2x y1 1 0 0 1 11 1 1 1 1 11 1 0 1 0 11 1 1 0 1 00 1 N/A 0 10 1 N/A 0 10 1 N
4、/A 0 10 1 N/A 0 11 0 N/A 1 01 0 N/A 1 01 0 N/A 1 01 0 N/A 1 0图 1, 真值表串行数字比较器33.1.2 状态转换图用两个 D 触发器，这两个触发器的输出就是电路的输出，其中 y 2表示 Zy， y 1表示 Zx。用 A、B、C 三个状态分别表示X=Y、 X Y、 X Y。根据题意得到状态转换图如下所示:图 2. 实验的状态转换图3.1.3 逻辑表达式令 A=11,B=01,C=10,得二进制状态表。.采用 D 触发器，经卡诺图化简得激励方程，卡诺图如图 3 所示：图 3. 为采用 D 触发器的卡诺图 2212yxyDii 1ii21
5、yx3.1.4 逻辑电路图根据激励方程得到比较部分的逻辑电路图如图 5 所示：串行数字比较器4U2A74LS04DU2B74LS04DU1A74LS08D U1B74LS08D U1D74LS08DU1C74LS08DU3A74LS32DU3B74LS32DU3C74LS32DU3D74LS32DU4A74LS74D1D21Q51Q61CLR 11CLK31PR4U4B74LS74D1D21Q51Q61CLR11CLK31PR 4125 6 7 8911101213 144315 16Zy ZxVCC5V VCC17cpXY图 5. 比较部分逻辑电路图根据需要制作结果输出控制电路图，如图 6
6、所示串行数字比较器5U1A74LS244N1Y1181Y2161Y3141Y4121A121A241A361A481G1U1B74LS244N1Y1181Y2161Y3141Y4121A121A241A361A481G1U2A74LS86DU4A74LS20DU5A74LS04DU5B74LS04DU374LS161DQA14 QB13QC12 QD11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10LOAD 9CLR 1CLK 21 234 56ZxZyX12.5 V X22.5 V 15VCC5VVCC137 U6A74LS74D1D21Q51Q61CLR 11CLK31PR4CP
7、一一一一一一一一一一一9VCC5VVCC8014X32.5 V U5D74LS04D16121011图 6. 控制部分逻辑电路图3.2 芯片选择3.2.1 芯片型号 1(1)名称 74LS04(2)功能 六反相器(3)引脚图串行数字比较器67 4 L S 0 41 2 3 4 5 6 71 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8v c cG N D3.2.2 芯片型号 2（1） 名称 74LS21（2） 功能 4 输入端双与门（3）引脚图3.2.3 芯片型号 3（1） 名称 74LS27（2） 功能 3 输入端三或非门（3）引脚图串行数字比较器73.2.4 芯片型号 4（1） 名称 74L
8、S74（2） 功能 三态反相八 D 锁存器（3）引脚图7 4 L S 7 41 2 3 4567891 01 11 21 31 4QC PDR DS DR D DC PS DQQQV C CG N D3.2.5 芯片型号 5（1） 名称 74LS244（2） 功能 八同相三态缓冲器/线驱动器（3）引脚图7 4 L S 2 4 412 3 4 5 6 7 9 1 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 08串行数字比较器83.2.6 芯片型号 61. 名称 74LS1612. 功能 可予制四位二进制异步清除计数器3. 引脚图3.2.7 芯片型号 71. 名称 74LS322.
9、 功能 2 输入端四或门3. 引脚图4.串行数字比较器93.3 线路连接U174LS04N1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCCU274LS21D1A1BNC1C1D1YGND2Y2D2CNC12B2AVCC U374LS21D1A1BNC1C1D1YGND2Y2D2CNC12B2AVCCU474HC161D_4VQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK2U574LS20D1A1BNC1C1D1YGND2Y2D2CNC12B2AVCCU674LS32D1A1B1Y2A2B2YGND3Y3A3B4
10、Y4A4BVCCU774LS74D1D21Q5 1Q61CLR11CLK3 1PR4GND7 2Q 82Q 92PR 102CLK 112D 122CLR 13VCC 14 U874LS74D1D21Q5 1Q61CLR11CLK3 1PR4GND7 2Q 82Q 92PR 102CLK 112D 122CLR 13VCC 14U974HC244_4V1A11A21A31A41OE 2A12A22A32A42Y11Y41Y3VCCGND1Y11Y2 2Y22Y32Y42OEU1074LS86D1A1B1Y2A2B2YGND3Y3A3B4Y4A4BVCCVCC5VX12.5 V X22.5 V
11、X32.5 V 31X Y425678910111213 4VCC5VVCC15161817236 27cp028292019Zx Zy overVCCU11DCD_HEX212224254 调试与分析按照原理图开始连接电路。但是在连线结束后并未出现预期效果，而是出现了很错误的显示。经检查发现 74LS74 芯片，发现有一个接口没有接到应该接得接口上，把两条导线加上之后，再进行操作输出端终于出现了预期的结果了。其次在连接过程中遇到 74LS74 芯片不能行使其功能了，因此更换了一个新的芯片。5 结论课程设计顺利完成，任务书中所提出的要求全部实现，设计出一个能对两个二进制数 X=x1,x2, x
12、n和 Y=y1, y 2, y n进行比较的同步时序电路，其中， X， Y 串行地输入到电路的 x， y 输入端。比较从 x1， y 1开始，依次进行到 xn， y n。电路有两个输出 Zx和 Zy，若比较结果 X Y，则 Zx为 1， Zy为串行数字比较器100； Zx灯亮。若 X Y，则 Zy为 1， Zx为 0； Zy灯亮。若 X=Y，连续输入十次，则Zx 和 Zy都为，灯同时亮，指示灯亮结束。要求用尽可能少的状态数作出状态图和状态表，并作尽可能的逻辑门和触发器来实现。6 结束语通过这次课程设计，我对于计算机组成原理这门课有了一个深刻的认识，也使我进一步明白了熟悉芯片信息的重要性。为期三
13、个星期的计算机组成原理电路的实验终于顺利完成，在这期间真正的学到了一些经验通过本次试验的历练，是自己的动手能力得到了一些提高。并通过实际操作巩固了所学的知识7 参考文献1 魏达,高强,金玉善,曹英晖.数字逻辑电路.科学出版社，20052白彦霞，张秋菊编 数字电子技术基础北京邮电大学出版社 2008 版3唐志宏，韩振振 数字电路与系统 北京邮电大学出版社 2008 版 4阎石主编 数字电子技术基础 清华大学出版社 2006 版串行数字比较器11完成日期：2012 年 03 月 27 日串行数字比较器12沈航北方科技学院课程设计说明书课程名称 数字电路课程设计 教 学 部 工学一部 专 业 计算机科学与技术 班 级 B041102 学 号 B04110233 学生姓名 周德金 指导教师 董 军 2012 年 3 月
