设计一款十进制加法计算器：任务实施

一位十进制加法计算器的功能是：输入0～9之间两个任意自然数，并将输入的数字和计算结果显示在屏幕上。

1.功能框图设计

因为要输入数字，所以该加法器应该有10个数字输入按键，又由于数据是先后两次输入的，因此电路中应有数码寄存电路将输入的数据寄存起来，以便后续相加。由于十进制数不能直接通过数字电路相加，需借助二进制加法器相加，因此该加法器中应有二进制编码器和二进制加法器。由于要将二进制加法的结果显示出来，因此应该有译码驱动和显示电路。根据以上分析，一位加法计算器应由输入电路、编码电路、数码寄存电路、加法计算电路、译码驱动电路和显示电路组成，其组成功能框图如图2-23所示。

图2-23 一位十进制加法计算器的组成功能框图

2.单元电路设计

(1)输入电路的设计

输入数字采用按键代替，按键按下时将数值输入。为了与编码电路配合，选择按键按下为低电平时有效，非按下时接高电平。为此，将按键的动合触点接地，另一个触点接+5V电源，如图2-24所示。

图2-24 输入编码电路

(2)编码电路的设计(www.xing528.com)

由于输入按键代表的是十进制数字，而后续加法器使用的是二进制加法器，因此此处的编码器选用二—十进制编码器。查阅所有二—十进制编码器，也为了引导学生应用前述已学过的编码器，此处选用二—十进制优先编码器74LS147。由于74LS147是低电平输入有效，同时是反码输出，考虑到后续寄存器输入信号是高电平代表输入的二进制数(此二进制数表示十进制数)，要对优先编码器74LS147的输出信号进行反相，因此在74LS147的输出端加上非门。由于加法器要两次输入数据，因此编码电路输出端分两路输出信号，分别送往后续寄存器，将两个数据分别存在不同的寄存器中。所设计编码电路如图2-24所示。

(3)数码寄存器电路的设计

由于加法器需要两个数码相加，而输入数据只能先后进行，因此数码寄存电路选用两个数码寄存器。由于74LS194功能强大且使用灵活，也为了让学生将前述所学寄存器知识应用于实际，因此这里选用74LS194作为数码寄存器件。此处选用74LS194的置数功能完成数据的存储，并在被加数寄存器的输出端外加与门实现被加数向加法器传送数据显示与运算的两次控制。通过非门实现被加数寄存器与加数寄存器的分时数据存储。寄存器清零信号和操作模式控制端的控制信号通过开关接+5V电源或地来分别获得高电平1和低电平0。所设计的数码寄存器电路如图2-25所示。

图2-25 数码寄存器电路

(4)加法计算电路的设计

查找二进制加法计算电路资料可知，集成BCD加法器CC14560正好满足两个4位二进制的运算，故选用加法器CC14560。因无进位输入信号，所以CC14560的进位端接地。运算结果送往译码电路。所设计的加法计算电路如图2-26所示。

图2-26 加法计算电路及译码驱动显示电路

(5)译码驱动显示电路的设计

所有8421BCD码译码器均可选用，在选用时要做到低电平输出的译码器要与共阳极数码管配合使用，高电平输出的译码器要与共阴极数码管配合使用，此处选用CC4511译码器。为了对数码管进行限流保护，同时也为了防止译码器过载，在译码器的输出端加限流电阻，限流电阻取300Ω。为了使CC4511能译码，其LE端接地，端和端接+5V电源作为高电平1。所设计的译码驱动显示电路如图2-26所示。