数字电路课程设计串行数字比较器.doc

串行数字比较器
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串行数字比较器
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摘要 1
1绪论 1
2需求分析 1
3硬件设计 1
3.1电路原理 1
3.2芯片选择 5
3.3线路连接 9
4调试与分析 9
5结论 9
6结束语 10
7参考文献 10

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X>Y，则Zx为1，Zy为0；若X<Y，则Zx为0，Zy为1；若X=Y，则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：
x
y

1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
N/A
0
1
0
1
N/A
0
1
0
1
N/A
0
1
0
1
N/A
0
1
1
0
N/A
1
0
1
0
N/A
1
0
1
0
N/A
1
0
1
0
N/A
1
0
图1, 真值表
3.1.2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

3.1.4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：

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所示

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

3.2.2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

3.2.4芯片型号4
（1） 名称74LS74
（2） 功能 三态反相八D锁存器

（3）引脚图

3.2.5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

3.2.6芯片型号6
1. 名称74LS161
2. 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7
1. 名称74LS32
2. 功能 2输入端四或门
3. 引脚图
4.

3.3线路连接

4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,┅,xn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0；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１，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，2005
[2]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

完成日期：2012年03月27日

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
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