原创：8位数值比较器的设计

1数字电路课程设计报告书课题名称8位数值比较器的设计姓名张龙学号0812501*04院、系、部物理与电信工程系专业电子科学与技术指导教师张学军2010年07月07日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2008级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计2一、设计任务及要求：设计任务：设计一个8位数值比较电路，并为该比较器设计一个稳压电源电路。要求：①设计一个直流稳压电源电路，高电平对应输出为逻辑1，低电平对应输出为0；②通过单刀双掷开关实现高低电平的转换，对任意一组输入信号进行比较；③设计并画出工作总图，论述其工作原理；采用Multisim10.0进行仿真实验并且完善电路设计。指导教师签名：2010年7月7日二、指导教师评语：指导教师签名：2010年07月日三、成绩验收盖章2010年07月日38位数值比较器4585电路的设计1设计目的（1）学习数值比较器在组合电路中的应用及数值比较器功能的拓展；（2）熟悉数值比较电路的工作原理；（3）熟悉数码管的使用；（4）了解直流稳压电源的结构。（5）了解简单数字系统实验、调试以及故障排除方法。2设计思路（1）设计一个8位二进制数值的输入电路；（2）设计一个反馈电路显示输入的8位二进制数值的大小；（3）通过比较器对所输入的数值进行比较。3设计过程3.1方案论证图18位数值比较器设计框图如图1所示，比较所得的结果可从数码管处验证，故设计可行。3.2芯片功能分析4585BD是一个四位数值比较器。信号输入稳压电源比较器LED显示电路4图24585BD引脚图表14585BD功能表输入输出A3B3A2B2A1B1A0B0AGTBAEQBALTBOAGTBOAEQBOALTBA3B3×××LHLHLLA3B3×××LHLLLHA3=B3A2B2××LHLHLLA3=B3A2B2××LHLLLHA3=B3A2=B2A1B1×LHLHLLA3=B3A2=B2A1B1×LHLLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0B0LHLHLLA3=B3A2=B2A1=B1A0B0LHLLLHA3=B3A2=B2A1=B1A0=B0LHLLHL××××HHH×××××××HHL×××××××LHH×××××××LLL×××××××HLL×××××××LLH×××××××HLH×××（1）由4585BD功能表可知，当AGTB、AEQB、ALTB分别接低电平、高电平、低电平时，比较器正常工作。用A3、A2、A1、A0输入第一个数a；用B3、B2、B1、B0输入第二个数b。当数a大于数b时，输出端OAGTB为高电平，输出端OAEQB、OALTB为低电平；当数a等于数b时，输出端OAEQB为高电平，输出端OAGTB、OALTB为低电5平；当数a小于数b时，输出端OALTB为高电平，输出端OAEQB、OAGTB为低电平。反之，当输入端AGTB、AEQB、ALTB不能满足分别接低电平、高电平、低电平时比较其不能正常工作。（2）若仅需对4位数值进行比较时应对AGTB、AEQB、ALTB进行适当处理，即AGTB=ALTB=0，AEQB=1。（3)若需对4585数值比较器进行位数拓展，可使输入端AGTB、AEQB、ALTB分别接入下级比较器输入端OAGTB、OAEQB、OALTB，构成8位数值比较器，如下图3所示。图34585数值比较器的拓展两个4585数值比较器串联而成为一个8位的数值比较器。对于这两个8位数，若高4位相同，它们的大小则由低4位的比较结果确定。因此低4位的比较结果应作为高4位的条件（高4位再进行比较），即低4位比较器的输入端OAGTB、OAEQB、OALTB应分别与高4位比较器的AGTB、AEQB、ALTB端相连接。通过拓展，U2中的输出为高4位输入，U1中的为低4位输入。3.3译码驱动及显示单元图4译码驱动显示单元电路图4所示为显示单元电路。通过单刀双掷开关实现逻辑电平0、1之间的转6换，A、B、C、D输入对应红色数码显示管，E、F、G、H对应蓝色数码显示管。3.4数值比较器结果判别电路图5三个数码管其中，三个数码管（如图5所示）为X1、X2和X3，分别连接比较器的输出端OAGTB、OAEQB和OALTB。X1、X2和X3分别对应于红灯、绿灯和蓝灯。打开电源开关，用A、B、C、D、E、F、G、H输入第一个数a，并用红色数码管显示其数值；用I、J、K、L、M、N、O、P输入第二个数b，并用蓝色数码管显示其数值。当ab时，输出端OAGTB为高电平，红灯亮；当a=b时，输出端OAEQB绿灯亮；当ab时，输出端OALTB蓝灯亮。3.5电路的基本组成与工作原理电路的基本组成原理总图所下图6示。主要由两片4位4585数值比较器、四个数码管、三个显示灯、16个单刀双掷开关及一个5V电源组成。7图68位数值比较器4585电路总图4仿真结果及分析（1）根据电路设计图在仿真软件中进行仿真。（2）仿真结果仿真结果如下图7所示：8图7-1当a=b时，绿灯亮。图7-2当ab时，红灯亮。9图7-3当ab时，蓝灯亮。(3)仿真结果分析按下一个单刀双掷开关即产生另一组信号输入，产生不同种结果。5主要仪器与设备软件Multisim10.14585BD数值比较器2片、数码管DCD_HEX2个，DCD_HEX_BLUE2个、数码管3个、单刀双掷开关6个及+5V电源1个.6设计体会与建议6.1设计体会a.这次实验，使我对这个数字电路实验设计有了进一步的认识，理论很重要，实践更重要，这是我通过这次实验得到的体会。学好理论是实践的基础。理论联系实际。b.这次实验，我接触到了以前不很熟知的元器件4585数值比较器，这就要求同学具有一定的知识迁移能力，要求能结合书上所给实例分析其逻辑功能，作为对课本知识的延伸。c.针对设计过程中的一些失误要学会分析，并逐步使之完善。d.思考数值比较器的进一步拓展，及如何设计32位、64位甚至更多位数的数值比较电路。6.2对设计的建议希望老师多多给与我们指导。10参考文献[1]赵春华、张学军主编.Multisim9电子技术基础仿真实验.北京：机械工业出版社，2008.3