Sumador de 4 Bits con Compuertas Lógicas

Construye un sumador binario completo de 4 bits usando ICs de compuertas lógicas discretas — ¡encadena sumadores completos para sumar números del 0 al 15!

Overview

Un sumador de 4 bits puede sumar dos números de 4 bits (0-15) más un acarreo de entrada opcional, produciendo un resultado de 5 bits (0-31). Este proyecto encadena cuatro sumadores completos en una configuración de acarreo en cascada. El acarreo de salida de cada sumador completo se conecta al acarreo de entrada de la siguiente etapa. ¡Así es como funciona la aritmética dentro de los procesadores de computadoras — solo escalado a 32 o 64 bits!

Components Needed

  • 1x SN74HC86 IC (XOR)
  • 2x CD4081 IC (AND)
  • 2x SN74LS32 IC (OR)
  • 5x LED
  • muchosx Cables

Instructions

  1. Reúne tus Componentes

    Este proyecto requiere múltiples ICs: un SN74HC86 (contiene 4 compuertas XOR), dos CD4081 (8 compuertas AND en total) y dos SN74LS32 (8 compuertas OR en total). También necesitarás 5 LEDs, muchos cables e idealmente la herramienta de interruptores de 4 bits de un proyecto anterior.

  2. Referencia: Herramienta de Interruptores de 4 Bits

    Para una entrada conveniente, usa la herramienta de interruptores lógicos de 4 bits de un proyecto anterior. Proporciona dos filas de 4 interruptores cada una, dándote control fácil sobre ambos números de entrada de 4 bits.

  3. Referencia: Display BCD de 7 Segmentos (Opcional)

    Para ver los resultados como números decimales en lugar de LEDs binarios, puedes conectar la salida al proyecto de display BCD de 7 segmentos. ¡Esto hace mucho más fácil verificar tus sumas!

  4. Cablea el Sumador de 4 Bits

    Construye cuatro etapas de sumador completo. Conéctalas en serie: el acarreo de salida del bit 0 va al acarreo de entrada del bit 1, y así sucesivamente. El acarreo de salida del bit 3 se convierte en el 5to bit de salida (LED). Cada sumador completo necesita: 2 compuertas XOR, 2 compuertas AND y 1 compuerta OR.

  5. Conecta la Herramienta de Interruptores

    Conecta la herramienta de interruptores de 4 bits para proporcionar las entradas. Los interruptores de la fila superior son el número A (A3,A2,A1,A0), la fila inferior es el número B (B3,B2,B1,B0). Cada par de interruptores alimenta una etapa del sumador completo.

  6. Prueba: 0000 + 0000 = 00000

    Todos los interruptores APAGADOS. Sumando 0+0=0. Los cinco LEDs deben estar APAGADOS.

  7. Prueba: 0001 + 0000 = 00001

    Fila superior: 0001 (decimal 1), Inferior: 0000 (decimal 0). Resultado: 00001 (decimal 1). Solo el LED más a la derecha se enciende.

  8. Prueba: 0010 + 0010 = 00100

    Superior: 0010 (decimal 2), Inferior: 0010 (decimal 2). Resultado: 00100 (decimal 4). El tercer LED se enciende.

  9. Prueba: 1011 + 1010 = 10101

    Superior: 1011 (decimal 11), Inferior: 1010 (decimal 10). Resultado: 10101 (decimal 21). ¡Nota que el 5to bit (acarreo) está activado!

  10. Prueba: 1111 + 1111 = 11110

    Superior: 1111 (decimal 15), Inferior: 1111 (decimal 15). Resultado: 11110 (decimal 30). ¡Suma máxima de 4 bits!

  11. Opcional: Agregar Display de 7 Segmentos

    Conecta los 4 bits de suma (no el acarreo) al display BCD de 7 segmentos para ver los resultados en decimal. Nota: el display solo muestra 0-9, así que para resultados superiores a 9, el display muestra caracteres especiales.

Challenges

  • Construye un sumador de 8 bits encadenando dos sumadores de 4 bits
  • Agrega resta invirtiendo una entrada y configurando el Cin inicial=1
  • Compara el rendimiento con el IC sumador dedicado SN74LS83
  • Diseña detección de desbordamiento para aritmética de números con signo