Basteln mit integrierten Schaltungen Teil 4 – Rechnen und Ausgabe

In Teil 3 habe ich den Aufbau eines 4-Bit-Speichers mit dem Baustein 74HC173 ausführlich beschrieben. In diesem Teil geht es nun um den Aufbau einer einfachen Einheit nach dem EVA-Prinzip (Eingabe/Verarbeitung/Ausgabe), eines grundlegenden Prinzips der Datenverarbeitung moderner Computer.

Diese Einheit soll zwei Werte aufnehmen, addieren und ausgeben – also eine Art simpler Taschenrechner (der aber nur addieren kann).

  • Die Eingabe erfolgt über zwei 4-Bit-Register A und B, z.B. aus der Schaltung aus Teil 3 mittels 4-D-Flipflop 74HC173. Die Eingabe erfolgt z.B. über Taster in Binärform (von 0000-1111) und wird über rote LEDs angezeigt.
  • Für die Verarbeitung ist der 4-Bit Volladdierer 74HC283 zuständig. Dieser nimmt die Eingabewerte aus Register A und B auf, addiert diese und gibt sie an einem 4-Bit Datenausgang wieder aus. Das binäre Ergebnis wird mit grünen LEDs angezeigt.
  • Die Ausgabe soll für Menschen lesbar in Dezimalform erfolgen. Für die Umwandlung des binären Ergebnisses des Volladdierers ins Dezimalformat ist der BCD zu 7-Segment-Dekoder 74HC4511 zuständig. Dessen Ausgabe erfolgt abschließend auf einem 7-Segment-Display.

Der Aufbau ist zur Verdeutlichung des Prinzips bewusst einfach gehalten. Aus diesem Grund erfolgt die Ausgabe auch nur auf einem einstelligen Display.

Aufbau 4 – Rechnen und Ausgabe mit 74HC283 & 74HC4511

Wenn das Grundprinzip verstanden wurde, lässt sich die Schaltung unter Verwendung weiterer Bausteine erweitern und damit z.B. eine zweistellige Digitalausgabe realisieren, indem der Übertrag (Carry) des Volladdierers 74HC283 genutzt wird. Desweiteren können z.B. anstelle einer binären Eingabe-LED-Anzeige auch weitere Dekoder 74HC4511 mit 7-Segmentanzeigen versehen werden, um die Eingabe benutzerfreundlicher darzustellen.

Hier nun Fotos meiner Versuchsaufbauten (hier auch Kombinationen früherer Aufbauten) in verschiedenen Eingabesituationen:

Viel Spaß beim Nachbau!

One thought on “Basteln mit integrierten Schaltungen Teil 4 – Rechnen und Ausgabe

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