四位加法器的电路图

武汉大学教学实验报告

信息管理学院信息管理与信息系统专业2015年9月14 日

指导教师王先兵

实验名称

设计四位二进制加法器的详细电路图

姓名仝晶晶年级2013级学号2013302330031 成绩

一、预习部分

1．实验目的

2．实验基本原理

3．主要仪器设备（含必要的元器件、工具）

实验目的：

更透彻的了解加法器的工作原理及电路图。

实验内容：

查阅相关资料分析设计出四位二进制加法器的详细电路图。

实验要求：

结合四位二进制加法器74283的引脚图，仔细查阅资料，分析设计出四位二进制加法器的详细电路图。

二、实验操作部分

1. 实验数据、表格及数据处理

2. 实验操作过程（可用图表示）

3. 结论

一、半加器

两个一位二进制数相加，叫做半加，实现半加操作的电路，称为半加器。所谓“半加”，就是只考虑两个加数本身的求和，而没有考虑地位来的进位数。

半加器逻辑图及符号

二、全加器

全加器可用两个半加器和一个或门组成，如图所示。A i和B i在第一个半加器中相加，得出的和再跟C i-1在第二个半加器中相加，即得出全加和S i。两个半加器的进位数通过或门输出作为本位的进位数C i。

全加器逻辑图及符号

三、74238

74283为4位超前进位加法器，不同于普通串行进位加法器由低到高逐级进位，超前进位加法器所有位数的进位大多数情况下同时产生，运算速度快，电路结构复杂。

四位超前进位加法器真值表：

进而可得各位进位信号的逻辑表达如下：（来自参考资料）

电路图如下（来自参考资料）

四、四位二进制串行进位加法器逻辑图

五、四位二进制串行进位加法器电路图如下

三、实验效果分析（包括仪器设备等使用效果）

实验总体效果较好，实验结果较为理想。实验内容很有难度，查阅了很多资料，对于这方面知识掌握的并不是很透彻。

教

师

评

语

指导教师年月日

实验一四位串行进位加法器的设计实验报告

实验一四位串行进位加法器的设计 一、实验目的 1.理解一位全加器的工作原理 2.掌握串行进位加法器的逻辑原理 3.进一步熟悉Quartus软件的使用，了解设计的全过程， 二、实验内容 1.采用VHDL语言设计四位串行进位的加法器 2.采用画原理图的方法设计四位串行进位加法器 三、实验步骤 1、使用VHDL语言设计 1.打开File—>New Project Wizard输入文件名adder4保存在D盘内，打开File—>New—>VHDL File,从模版中选择库的说明，use语句的说明，实体的说明，结构体的说明，编写VHDL代码，然后保存、编译。打开File—>New—>Other File—>Vector Waveform File,查找引脚，从Edit中选择End Time 输入40、ns 保存。从Assignments—>Settings—>Simulator Settings —>Functional 然后Processing—>Generate Functional Simnlation Netlist —>确定。选择Start Simulation保存最后的波形图，打开File —>close关闭工程。 底层文件： LIBRARY ieee;

USE fadder IS PORT ( a, b,cin : IN STD_LOGIC; s, co : OUT STD_LOGIC ); END fadder; ARCHITECTURE arc1 OF fadder IS BEGIN s<=a xor b xor cin; co<=((a xor b)and cin)or(a and b); END arc1; 顶层文件： LIBRARY ieee; USE adder4 IS PORT ( c0: IN STD_LOGIC; a,b : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); s : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); c4 : OUT STD_LOGIC );

实验一 4位全加器的设计

实验一4位全加器的设计 一、实验目的： 1 熟悉QuartusⅡ与ModelSim的使用； 2 学会使用文本输入方式和原理图输入方式进行工程设计； 3 分别使用数据流、行为和结构化描述方法进行四位全加器的设计； 4 理解RTL视图和Technology Map视图的区别； 5 掌握简单的testbench文件的编写。 二、实验原理： 一个4位全加器可以由4个一位全加器构成，加法器间的进位可以串行方式实现，即将低位加法器的进位输出cout与相邻的高位加法器的进位输入信号cin相接。 三、实验内容： 1.QuartusII软件的熟悉 熟悉QuartusⅡ环境下原理图的设计方法和流程，可参考课本第4章的内容，重点掌握层次化的设计方法。 2.设计1位全加器原理图 设计的原理图如下所示：

VHDL源程序如下（行为描述）：-- Quartus II VHDL Template -- Unsigned Adder library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity f_add is port ( a : in std_logic; b : in std_logic; ci : in std_logic; y : out std_logic; co : out std_logic ); end entity; architecture rtl of f_add is begin (co,y)<=('0',a)+('0',b)+('0',ci); end rtl;

实验一-加法器的设计与实现讲解

实验项目二：简单计算器设计与实现基本要求： 1. 能够实现加减运算 2. 能够实现乘法运算 扩展要求： 1.能够实现除法运算 一、实验目的 利用原件例化语句完成一个8位加法器的设计。 二、实验环境 Quartus II 开发系统 三、实验内容 1、掌握层次化设计的方法； 2、掌握一位全加器工作原理； 3、掌握用VHDL文本输入法设计电子线路的详细流程； 4、掌握元件例化语句用法； 5、熟悉软硬件设计验证方法。 四、实验过程 设计思想： 8位二进制加法器可以由8个全加器通过级联的方式构成。根据全加器级联的原理，用VHDL设计一个8位二进制数的加法器，可以先设计一个一位全加器，然后利用一位全加器采用元件例化的方式实现加法器。 实验步骤： 1、设计一个全加器 新建工程，建立源文件，输入VHDL设计文件，如下图所示：

完成设计文件输入后，保存文件，对文件进行编译、仿真，以下是仿真结果，如图所示： 由图可知仿真结果正确。 2、元件例化 把VHDL设计文件转为原理图中使用的元件。在文件菜单File中选择Creat/Update选项，单击Create Symbol File for Current File 选项，系统自动生成相应的元件标号。 重复新建文件的操作，选择Block Diagram/Schmatic File 选项，新建一个原理图文件，在添加元件列表中可以看到自动生成的元件，选择full_adder这个元件添加到原理图中，如下图所示：

3、完成顶层图的设计 用生成的元件标号，完成顶层图的设计。这里有两种方法，一种是直接用原理图设计，根据原理图设计工具的使用方法，完成顶层文件的设计，这个方法比较复杂，所以这里选择另一种方法，通过VHDL设计文件。 继续建立源文件，输入VHDL设计文件，如下图所示： 依照上述步骤，保存文件，对文件进行编译、仿真，以下是仿真结果，如图所示：

全加器构成十进制加法器

上海 xxx 学院 《硬件系统设计》上机实验报告（五） 姓名：学号：班级：成绩： 实验名称：全加器及其应用实验地点： 实验设备：（计算机型号）（生产商）设备号： 使用软件： Multisim 10.0 实验时间：年月日星期，时分至时分 一、实验原理：（简述----用自己的理解） 两个一位十进制数相加，若考虑低位来的进位，其和应为0～19，8421BCD 码加法器 的输入、输出都采用8421BCD 码表示，其进位规律为逢十进一，而74HC283D 是按两个 四位二进制数进行运算的，其进位规律为逢十六进一，故二者的进位关系不同，当和数 大于9时，8421BCD 码应产生进位，而十六进制还不可能产生进位。为此应对结果进行 修正，当结果大于9 时，需要加6(0110B)修正。故修正电路应含一个判9 电路，当结果 大于9 时对结果加0110，小于等于9 时加0000。 大于9 的数是最小项的m10～m15，除了上述情况大于9 时外，如相加结果产生了进 位位，其结果必定大于9，因此大于9 的条件为 F = C + SUM4? SUM3+ SUM4? SUM2 = C ? SUM4? SUM3? SUM4? SUM2 全加器74HC283D 的A4A3A2A1、B4B3B2B1 为两个四位二进制数输入端，SUM1、SUM2、 SUM3、SUM4 为相加的和，C0 为低位来的进位，C4 为向高位产生的进位。

二、实验内容（步骤）： 选择一个74HC283D_2v，二输入与非门7400N和三输入与非门7410N芯片，Word Genvertor（字信号发生器），构成8421BCD 码加法电路，电路图如下： 对Genvertor（字信号发生器）进行相关设置如下： 在Controls 中选择Cycle 按钮，选择循环输出方式。在Trigger 区，点击按钮Internal，选择内部触发方式。在Controls-Setting 按钮填出的选项卡中，Pre-set Patterns 中选择在Up Counter 选项，即按逐个加1 递增的方式进行编码。在Display Type 中选择Hex，在Buffer Size 中输入0009，在Initial Pattern 中选择00000000。

四位超前进位加法器原理

超前进位加法器原理 74283为4位超前进位加法器，不同于普通串行进位加法器由低到高逐级进位，超前进位加法器所有位数的进位大多数情况下同时产生，运算速度快，电路结构复杂。其管脚如图1所示： 图1 74283管脚图 其真值表如下所示： 表1 4位超前进位加法器真值表

由全加器的真值表可得S i 和C i 的逻辑表达式： 定义两个中间变量G i 和P i ： 当A i ＝B i ＝1时，G i ＝1，由C i 的表达式可得C i ＝1，即产生进位，所以G i 称为产生量变。若P i ＝1，则A i ·B i ＝0，C i ＝C i-1 ，即P i ＝1时，低位的进位能传 送到高位的进位输出端，故P i 称为传输变量，这两个变量都与进位信号无关。 将G i 和P i 代入S i 和C i 得： 进而可得各位进位信号的逻辑表达如下：

根据逻辑表达式做出电路图如下： 逻辑功能图中有2输入异或门，2输入与门，3输入与门，4输入与门，2输入或门，3输入或门，4输入或门，其转化成CMOS晶体管图如下：

电路网表如下： *xor 2 .subckt xor2 a b c d f mxorpa 1 a vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpb f d 1 vdd pmos l=2 w=8 mxorpc 2 b vdd vdd pmos l=2 w=8 mxorpd f c 2 vdd pmos l=2 w=8 mxorna f a 3 0 nmos l=2 w=4 mxornb 3 b 0 0 nmos l=2 w=4 mxornc f c 4 0 nmos l=2 w=4 mxornd 4 d 0 0 nmos l=2 w=4 .ends xor2 *and2 .subckt and2 a b f mandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=4 mandnb 1 b 0 0 nmos l=2 w=4 .ends and2 *and3 .subckt and3 a b c f mandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=6 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=6 mandnc 2 c 0 0 nmos l=2 w=6 .ends and3 *and4 .subckt and4 a b c d f mandpa f a vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpb f b vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpc f c vdd vdd pmos l=2 w=4 mandpd f d vdd vdd pmos l=2 w=4 mandna f a 1 0 nmos l=2 w=8 mandnb 1 b 2 0 nmos l=2 w=8 mandnc 2 c 3 0 nmos l=2 w=8 mandnd 3 d 0 0 nmos l=2 w=8 .ends and4

EDA FPGA设计实例 四位加法器(含源程序)

EDA FPGA 四位加法器设计说明：程序使用原件例化语句编写。 半加器程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY bjq IS PORT(A,B:IN STD_LOGIC; Y,Co:OUT STD_LOGIC); END bjq; ARCHITECTURE bjqbehv OF bjq IS SIGNAL c,d:STD_LOGIC; BEGIN c<=A OR B; d<=A NAND B; Co<=NOT d; Y<=c AND d; END bjqbehv; 全加器程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY qjq IS

PORT(Ci,A,B:IN STD_LOGIC; S,Co:OUT STD_LOGIC); END qjq; ARCHITECTURE qjqbehv OF qjq IS BEGIN S<=A XOR B XOR Ci; Co<=(A AND B) OR (A AND Ci) OR (B AND Ci); END qjqbehv; 加法器例化程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY jfq4 IS PORT(A,B:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Co:OUT STD_LOGIC); END jfq4; ARCHITECTURE jfq4behv OF jfq4 IS COMPONENT qjq PORT(Ci,A,B:IN STD_LOGIC; S,Co:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; COMPONENT bjq PORT(A,B:IN STD_LOGIC; Y,Co:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; SIGNAL C0,C1,C2:STD_LOGIC; BEGIN u1:bjq PORT MAP(A(0),B(0),Y(0),C0); u2:qjq PORT MAP(C0,A(1),B(1),Y(1),C1); u3:qjq PORT MAP(C1,A(2),B(2),Y(2),C2); u4:qjq PORT MAP(C2,A(3),B(3),Y(3),Co); END ARCHITECTURE jfq4behv; 兄弟加qq 352995783，技术交流。 暮落 2011年12月2日

四位二进制加法器 课程设计报告

《电工与电子技术基础》课程设计报告 题目 4位二进制加法器 学院（部） 专业 班级 学生姓名 学号 5月日至 6月日共周

目录 技术要求·2 摘要·2 第一章系统概述 1、总体设计思想·2 2、系统框图·3 3、工作原理·3 第二章单元电路设计及分析 1、加法器的选择·4 2、译码器Ⅰ的选择·8 3、译码器Ⅱ的选择·11 4、数码管的选择·13 第三章系统综述及总体电路图 1、系统综述·14 2、总体电路图·15 3、仿真结果·15 第四章结束语 收获与体会·16 鸣谢·17 附录 1、元件材料清单·17 2、部分元器件引脚图·17 参考文献··17

4位二进制加法器 课题名称与技术要求 课题名称： 四位二进制加法器设计 技术要求： 1)四位二进制加数与被加数输入 2)二位数码管显示 摘要 本设计通过八个数据开关将A4,A3,A2,A1和B4,B3,B2,B1信号作为加数和被加数输入四位二进制并行进位加法器相加，将输出信号S4,S3,S2,S1和向高位的进位C4通过译码器Ⅰ译码，再将输出的X4,X3,X2,X1和Y4,Y3,Y2,Y1各自分别通过一个 74248J译码器，最后分别通过数码管HVH实现二位显示。 本设计中译码器Ⅰ由三部分组成，包括一个2输入四与非门(74LS08D)、一个4位二进制全加器(74LS283N)和一个3输入或门(4075BD_5V)。信号S4,S3,S2,S1和向高位的进位C4输入译码器Ⅰ，将得到的两组4位BCD码输出，将这两组4位BCD码分别输入BCD－7段译码／升压输出驱动器(74248J),使电路的后续部分得以执行。 第一章系统概述 1、总体设计思想 设计思路：两个4位二进制数的输入可用八个数据开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是5位二进制数。而本题要求用两位数码管分别显示求和结果的十进制十位和各位，因此需要两个译码器Ⅱ分别译码十位和个位。综上所述，需要设计一个译码器Ⅰ，能将求和得到的五位二进制数译成8位BCD码，其中4位表示这个5位二进制数对应十进制数的十位，另4位表示个位。而译码器Ⅱ有现成的芯片可选用，此处可选74LS248，故本课题设计重点就在译码器Ⅰ。

四位二进制加法器电工电子课程设计

长安大学 电子技术课程设计 4位二进制加法器 专业车辆工程 班级22010901 姓名韩塽 指导教师顾樱华 日期2011、6、26

目录 一、技术要求 (2) 二、摘要 (2) 三、总体设计方案的论证及选择 (2) 1、加法器的选取 (2) 2、译码器的选取 (2) 3、数码管的选取 (3) 四.设计方案的原理框图，总体电路图，接线图及说明 (3) 1、总体原理图 (3) 2、总体接线图 (4) 五.单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算 (4) 1、逻辑开关 (4) 2、加法器设计 (5) 3、译码器设计 (7) 4、数码管设计 (9) 六、收获与体会 (10) 七、参考文献 (11) 八、附件（元器件清单） (12) 评语 (13)

一.技术要求 1.四位二进制加数与被加数输入 2.二位数码管显示 二.摘要 该设计主要包括两个部分：一是用加法器实现四位二进制加数与被加数的输入，二是将相加产生的二进制和数用二位数码管显示，在此设计中加法器是重点，数码显示是难点。数码显示采用计数器，译码器七段译码显示管来实现。加法器分为半加器和全加器，半加器只能实现两个一位二进制数的相加，其只考虑两个加数本身的求和而不考虑低位来的进数位。目前使用最广泛的二进制加法器是二进制并行加法器。 三.总体设计方案的论证及选择 1.加法器的选取 二进制并行加法器是一种能并行产生两个n位二进制算术和的组合逻辑电路。按其进位方式的不同，可分为串行进位二进制并行加法器和超前进位二进制并行加法器两种类型。所以根据加法器的工作速度选取超前进位加法器。这里供选取的超前进位加法器有74LS283，CT74LS283，SN74LS283，DM74LS283，HD74LS283，M74LS283 可供选择。由于我们是非电专业，对电子器件的选取要求不高，为使设计简单起见所以选74LS283加法器。 2.译码器的选取 译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，在显示译码器的选择上有七段译码器和八段译码器。此

四位二进制加法器课程设计

课题名称与技术要求 课题名称： 四位二进制加法器设计 技术要求： 1)四位二进制加数与被加数输入 2)二位数码管显示 摘要 本设计通过八个开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入四位串行进位加法器相加，将输出信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位 C3通过译码器Ⅰ译码，再将输出的Y3,Y2,Y1,Y0和X3,X2,X1,X0各自分别通过一个74LS247译码器，最后分别通过数码管BS204实现二位显示。 本设计中译码器Ⅰ由两部分组成，包括五位二进制译码器和八位二进制输出器。信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位C3输入五位二进制-脉冲产生器，将得到的n（五位二进制数码对应的十进制数）个脉冲信号输入八位二进制输出器，使电路的后续部分得以执行。 总体论证方案与选择 设计思路：两个四位二进制数的输入可用八个开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是五位二进制数。本题又要求用两个数码管分别显示求和结果的十进制十位和各位，因此需要两个译码器Ⅱ分别译码十位和

个位。综上所述，需要设计一个译码器Ⅰ，能将求和得到的五位二进制数译成八位，其中四位表示这个五位二进制数对应十进制数的十位，另四位表示个位。而译码器Ⅱ有现成的芯片可选用，此处可选74LS247，故设计重点就在译码器Ⅰ。 加法器选择 全加器：能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。或：不仅考虑两个一位二进制数相加，而且还考虑来自低位进位数相加的运算电路，称为全加器。 1)串行进位加法器 构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。 优点：电路比较简单。 最大缺点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，运算速度慢。 2)超前进位加法器 为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所消耗的时间，于是制成了超前进位加法器。 优点：与串行进位加法器相比，（特别是位数比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。 缺点：电路比较复杂。 综上所述，由于此处位数为4（比较小），出于简单起见，这里选择串行进位加法器。 译码器Ⅱ选择 译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含意“翻译”过来，给出相应的输出信号。译码器是使用比较广泛的器材之一，主要分为：变量译码器和码制译码器，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种最典型，使用十分广泛。显示译码器又分为七段译码器和八段

十进制加法器

十进制加法器 十进制加法器可由BCD码(二－十进制码)来设计,它可以在二进制加法器的基础上加上适当的 “校正”逻辑来实现,该校正逻辑可将二进制的“和”改变成所要求的十进制格式。 n位BCD码行波式进位加法器的一般结构如图2.3(a)所示,它由n级组成,每一级将一对4位的 BCD数字相加,并通过一位进位线与其相邻级连接。而每一位十进制数字的BCD 加法器单元的逻辑 结构示于图2.3(b)。 图2.3 十进制加法器 在十进制运算时,当相加二数之和大于9时,便产生进位。可是用BCD码完成十进制数运算时,

当和数大于9时,必须对和数进行加6修正。这是因为,采用BCD码后,在二数相加的和数小于等于 9时,十进制运算的结果是正确的；而当相加的和数大于9时,结果不正确,必须加6修正后才能得 出正确的结果。因此,当第一次近似求值时,可将它看成每一级是一个4位二进制加法器来执行, 就好像ｘ i 和ｙ i 是普通4位二进制数一样。设S' i 代表这样得到的4位二进制数 和,C' i＋1 为输出 进位,而S i 代表正确的BCD和,C i＋1 代表正确的进位,那么当ｘ i ＋ｙ i ＋C i <10时, S i ＝S' i 当X i ＋Y i ＋C i ≥10时, S i ＝S' i ＋6 显然,当C' i＋1＝1或S' i ≥10时,输出进位C i＋1＝1。因此,可利用C i＋1的状态来产 生所要求的 校正因子:C i＋1＝1时校正因子为6;C i＋1 ＝0时校正因子为0。在图2.3(b)中,4位 行波式进位的二 进制加法器计算出和S' i ,然后S' i 经过第二级二进制加法器加上0或6,则产生最 终结果S i 。

实验二一位8421BCD码加法器的设计

实验二一位8421BCD码加法器的设计 一、实验目的 1. 理解四位加法器7483和四位比较器7485的工作原理及使用 2. 掌握一位8421BCD码加法器的工作过程 3. 进一步熟悉Quartus软件的使用，了解设计的全过程， 二、实验内容 1.采用画原理图的方法设计一位8421BCD码加法器。要求使用四位 加法器7483和四位比较器7485及必要的逻辑门电路。 三、分析过程 7483是四位二进制加法器，其进位规则是逢16进1。而8421BCD 码表示的是十进制数，进位规则是逢10进1。用7483将两个1位BCD码相加时，当和小于等于9时，结果正确；当和大于9时，需加6进行修正。 实验中要求使用7483、7485及必要的逻辑门完成。由于7483通过输出引脚C4 S3 S2 S1 S o输出二进制的和，7485是四位比较器，关键在于如何通过7483及7485的输出判断何时应对结果修正以及如何修正。 由于两个1位十进制数相加时，和的取值范围是0—18,将该范围内各数值对应的二进制数和8421BCD码列表，以便寻找何时应对结果修正以及如何修正

从表中分析可得出如下结论: 当7483输出的二进制数的和为0---9时，即S3 S2 S1 SO W 9时结果正确，不需修正；当和为10-----15时S3 S2 S1 S）> 9时，需加6 修正，此种情况可将7483的输出S3 S2 S1 S0送入7485的输入引脚A3 A2 A1 A0 ,将1001（即卩9）送入7485另一组输入引脚B3 B2 B1 B0, 若7485的输出A> B=1，则说明需加6修正；当和为16、17、18时，结果需加6修正。此种情况7483的输出S3 S2 S1 S）v 9,但C4=1。 综合以上分析，当7483输出的二进制数的和S3 S2 S1 S）> 9或 C4=1时结果需修正。此修正的条件可通过7485的输出A> B和7483 输出的C4通过逻辑或门（OR1获得。当OR1输出为1时需修正，当OR1输出为0时不需修正。（分析出何时应对结果修正）

四位串行进位加法器设计

集成电路CAD课程设计报告 四位串行加法器设计 1串行进位加法器简介 1.1加法器实现多为二进制数相加的电路，称为加法器。根据进位方式不同，有串行进位加法器和超前进位加法器之分。采用串行进位方式，优点是电路简单，连接方便；缺点是运算速度不高。 原理：把四个全加器（例如两片74LS183）依次级联起来，便可构成四位串行进位加法器。因此四位串行进位加法器的设计可以分以下两步进行：（1）全加器设计；（2）将全加器级联，构成四位串行进位加法器 （a）（b） 图（1）四位串行加法器7483 1.2 图2为四位串行加法器7483逻辑图

图（2）四位串行加法器 2 四位串行进位加法器的设计实现： 2.1 输出级电路设计 与TTL电路兼容驱动10个TTL ①输出高电平时｜IoH｜<=20ｕＡV oHmin=4.4V ②输出低点平时｜IoH｜<=20mＡV oHmax=0.4V ③输出级充放电时间tr=tf 计算电路如图3所示 ①以15个PF的电容负载代替10个TTL电路来计算tr、tf ②输入V为的前一级的输出被认为是理想的输出，即：

ViL=Vss,ViH=Vdd ③计算电流时，负载为电流负载，有拉电流的灌电流。 图3 （1）CMOS N 管（W/L ）N 的计算： 当输入为高电平时（Vi=Vdd ）,N 管导通后级TTL 电路有较大的灌电流输入，此时（表示成对称形式） 使方括号中的值和栅电容Cox 及电子迁移率un 为最小值: o u t 00f f [] 200200)()(2V V V V V V C L W I tn i s tn ox N n dsn -----? ?? ??=μm ax 0m in 2 ox SiO ox t C εε= 2 30m ax 0m in - ??? ? ? ?=T T n n μμ

vhdl通用十进制加法器

湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称：VHDL语言与EDA课程设计 设计题目：通用十进制加法器 系别：通信与控制工程系 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名: 学号: 起止日期: 指导教师: 教研室主任：

指导教师评语： 指导教师签名：年月日 成绩评定 项目权重 成绩 1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.2 2、课程设计质量与答辩0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度0.3 总成绩 教研室审核意见： 教研室主任签字：年月日教学系审核意见： 主任签字：年月日

摘要 随着科技的发展，通用十进制加法器的应用已广泛融入到现实生活中。EDA 技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革。本文采用EDA技术设计，并以VHDL语言为基础制作的通用十进制加法器。该系统借助于强大的EDA工具和硬件描述语言可实现两个一位以上的十进制数的加法，在输入两个十进制数之后，给出两个数的相加结果。本设计充分利用VHDL“自顶向下”的设计优点以及层次化的设计概念，提高了设计的效率。设计主要步骤：首先利用QUARTUS‖来编辑、编译、仿真各个模块；然后以原理图为顶层文件建立工程，再进行引脚锁定、编译、下载，最后采用杭州康芯电子有限公司生产的GW48系列/SOPC/EDA实验开发系统，进行硬件测试。 关键词：通用十进制加法器；EDA技术；VHDL语言; QUARTUS‖

目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3 方案的对比与选择 (2) 2、设计原理 (2) 3、通用十进制加法器的主要硬件模块 (3) 3.1 4位BCD码全加器模块 (3) 3.2八加法器的实现框图 (3) 4、调试与操作 (4) 4.1通用十进制加法器的功能仿真 (4) 4.2模式选择与引脚锁定 (4) 4.2.1模式选择 (4) 4.2.2引脚锁定 (5) 4.3设备与器件明细表 (6) 4.4调试 (6) 4.4.1软件调试 (6) 4.4.2硬件调试 (6) 5、总结与致谢 (7) 5.1总结与思考 (7) 5.2致谢 (7) 附录 (8) 附录一 (8) 附录二 (9) 参考文献 (11)

利用全加器电路创建四位二进制加法器

一.课程设计的目的： 1、学习并了解MATLAB软件。 2、尝试用Simulink建模。 3、实现对数字电路的防真设计。 4、利用全加器电路创建四位二进制加法器。 二.课程设计题目描述及要求： 利用所学的数字电路的基本知识和MUTLAB软件中Simulink的应用学习，完成对数字电路的仿真设计。用各种各样的组合逻辑电路设计全加器，输出曲线，再利用全加器设计电路创建四位二进制加法器电路图，给出输出。 三．MATLAB软件简介： MATLAB是MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的数值计算可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。MATLAB是由Matrix 和Laboratory单词的前三个字母组合而成的，其含义是矩阵实验室。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。它支持线性和非线性系统，连续时间、离散时间，或者两者的相结合的仿真，而且系统是多进程的。Simulink是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面，它把MATLAB的许多功能都设计成一个个直观的功能模块，把需要的功能模块连接起来就可以实现所需要的仿真功能。Simulink仿真应用于数字电路、数字信号处理、通信仿真、电力系统仿真、宇航仿真等领域。由于数字系统中高低电平分别用0和1表示，因此数字电路问题往往可以转化为一个数字上的逻辑问题。MATLAB提供了逻辑运算模块和各种触发器模块，可以方便的进行数字电路的设计和仿真。借助于组合电路仿真常用模块Logic and Bit Operations子库中的Local Operator模块，将其拖到所建的untitled窗口中，然后鼠标左键双击该模块弹出的Block Parameters/Logical Operator对话框，按Operator栏后的黑三角来选择所需要的门电路标识符，如：AND、OR、NAND、NOR、XOR、NOT中的一个，并依次设置所需的输入、输出端子个数，之后按OK 键确定。利用这些基本门电路组成加法器逻辑电路。 四．课程设计的内容： 1、1位全加器的设计。 所谓全加器，就是带进位输入和进位输出的加法器。1位全加器有3个输入，分别是加

多位十进制数加法器实验-2014

实验三多位十进制数加法器设计 1、实验目的 （1）继续熟练掌握在PC机上建立、汇编、链接、调试和运行8088汇编语言程序的过程; （2）学习数据传送和算术运算指令的用法; （3）掌握子程序设计方法; （4）掌握宏汇编设计方法; （5）掌握键盘输出的DOS功能调用方法。 2、实验内容 （1）将两个多位十进制数相加。要求被加数、加数均以ASCII码形式各自按高位高地址的规律分别顺序存放在以DATAl和DATA2为首的5个内存单元中(低位在前)，结果送回结果变量DATA3处，并屏幕显示结果。 （2）在以上程序基础上，设计一个多位十进制数加法器，键盘输入十进制加数和被加数，将输入和输出结果以竖式形式显示在屏幕。 3、提示： （1）算法说明：以４２１３６与１２５４７相加为例，首先将两个数中的每一位都以ＡＳＣＩＩ码存入相应的内存单元，然后将每一位数都减去３０Ｈ，并将被加数DATA1和加数DATA2相对应位相加（BCD码加法及其十进制调整，要考虑低位向高位的进位），存入相应的结果DATA3存储单元中，最后将该单元中的每一位数转换成相应的ＡＳＣＩＩ码，调用ＤＯＳ系统功能调用的显示字符指令，显示两数相加的结果。 （2）部分程序代码： DATA SEGMENT ;数据段 …;补充必要的代码，定义被加数、加数和结果变量 DATA ENDS STACK SEGMENT STACK ;堆栈段 STA DB 64 DUP(0) SP_TOP DB 0 STACK ENDS CODE SEGMENT ; 代码段 …;补充必要的代码 ;显示回车换行功能用宏定义CRLF实现，放在代码段最前面 CRLF MACRO MOV DL,0DH ;回车（0DH为回车的ASCII 码） MOV AH,02H ; 送DOS 的中断调用功能号 INT 21H ; DOS 的中断调用

VLSI课内实验——RTL级并行前缀加法器设计

VLSI课内实验 RTL级并行前缀加法器设计 班级： 学号： 姓名：

RTL 级并行前缀加法器设计 一、加法器简介 算术逻辑部件主要处理算术运算指令和逻辑运算指令，它的核心单元是加法器。这个加法器是影响算术逻辑部件整体性能的关键部分，因为几乎所有的算术运算和逻辑运算，都要通过它来完成。 加法器结构包括串行进位加法器(Carry Ripple Adder ，CRA)、进位跳跃加法器(Cany Skip Adder ，CKA)，以及较高速度的进位选择加法器(carry select Adder ，CSA)、超前进位加法器(Carry Look ahead Adder ，CLA)和并行前缀加法器(Parallel Prefix Adder)等。 除上述五种加法器结构外，还有采取多加法器并联的流水线加法器和专用的加法器，如支持向量的快速加法器等等，本设计主要是用VHDL 描述一个RTL 级并行前缀加法器。 二、原理及设计思路 并行前缀加法器是超前进位的一种改进结构，它将n 位加法器的进位传播信号层次化地分解为m 位子组合，并将进位产生和进位传播组织成递归的树型结构。并行前缀加法器使用一种特殊的方式产生各位的进位输出，这种方式称为“前缀运算(Prefix Compution)”。所有进位产生和传播信号并行地通过前缀运算单元进行运算，同时输出进位信号。各个前缀运算单元通过递归的方式连接起来，即可形成整个加法器。 对于并行前缀加法器，有以下定义： 两个操作数：110......A -=n i a a a a ，110......B -=n j b b b b 。其中1,0-<

EDA课程设计 十进制加法器

燕山大学 课程设计说明书题目：十进制加法计数器 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：

燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：电子实验中心 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

目录 第1章摘要 (4) 第2章十进制加法器设计说明 (5) 2.1 设计思路 (5) 2.2 流程图 (5) 2.3 模块介绍 (6) 2.4 真值表 (6) 第3章原理图分析 (11) 3.1 整体原理图 (11) 3.2 输入转换部分设计 (12) 3.3 蜂鸣器部分 (12) 3.4 加法器部分 (13) 3.5 B-BCD（二进制转换为BCD码） (13) 3.6 动态数码管部分 (14) 第4章波形仿真图及结果分析 (16) 第5章管脚锁定及硬件连线 (21) 第6章总结 (22) 参考文献 (23) 燕山大学评审意见表 (24)

摘要 十进制加法器可由BCD码(二－十进制码)来设计,它可以在二进制加法器的基础上加上适当的“校正”逻辑来实现,该校正逻辑可将二进制的“和”改变成所要求的十进制格式。n位BCD码行波式进位加法器由n级组成,每一级将一对4位的BCD数字相加,并通过一位进位线与其相邻级连接。在十进制运算时,当相加二数之和大于9时,便产生进位。用BCD码完成十进制数运算时,当和数大于9时,必须对和数进行加6修正，由加法器和比较器完成功能的实现。加法器的加数和被加数若大9则蜂鸣器警报5秒，数码管显示为0，由比较器和计数器控制。动态数码管由计数器、数据选择器、译码器完成显示功能。 关键词：十进制加法器、动态数码管显示、蜂鸣器警报

四位超前进位加法器

1.课程设计名称 四位超前进位加法器 2.课程设计内容 设计一个四位加法器，要求要有超前进位，减小输出的延迟，采用0.13um 工艺设计。 3.课程设计目的 训练学生综合运用学过的数字集成电路的基本知识，独立设计相对复杂的数字集成电路的能力。 4.课程设计要求 4.1、按设计指导书中要求的格式书写，所有的内容一律打印； 4.2、报告内容包括设计过程、仿真的HSPICE网表，软件仿真的结果及分析、延时的手工计算； 4.3、要有整体电路原理图，仿真的波形图； 4.4、软件仿真必须要有必要的说明；要给出各个输入信号的具体波形和输出信号的测试结果。 4.5、写出对应的HSPICE设计网表，网表仿真结果符合设计要求。把仿真图形附在报告上。 4.6、设输入端的电容为C ，输出端的负载电容为5000C inv，从输入到输出任意找一通 inv 路，优化通路延时，手工计算确定通路中每个门对应的晶体管的尺寸。每组三个同学选择不能为同一通路。此部分的计算参数可采用书中第六章的参数。 4.7、各种器件的具体结构可参考阎石的《数字电子技术基础》一书。不允许有完全一样的报告，对于报告完全相同者，记为不及格。 5.使用软件 软件为HSPICE和COSMOS-SCOPE。 6.课程设计原理 由全加器的真值表可得S i和C i的逻辑表达式：

定义两个中间变量G i和P i： 当A i＝B i＝1时，G i＝1，由C i的表达式可得C i＝1，即产生进位，所以G i 称为产生量变。若P i＝1，则A i·B i＝0，C i＝C i-1，即P i＝1时，低位的进位能传送到高位的进位输出端，故P i称为传输变量，这两个变量都与进位信号无关。将G i和P i代入S i和C i得： 进而可得各位进位信号的逻辑表达如下： 根据逻辑表达式做出电路图（如图）：

一位十进制加法器设计报告

一位十进制加法器设计报告成员：

一位十进制加法器 一、实验目的： 1、进一步学习组合逻辑电路的设计方法； 2、学习相关芯片的使用； 3、学一位十进制加法器的原理，并设计一个一位十进制加法电路。 二、设计原理： 利用74HC283芯片，可以实现4为二进制数的相加运算，因此，对两个一位十进制数进行加运算时，应先把十进制数转化成二进制数，即进行编码，然后进行加运算，编码采用了两个8线-3线编码器串联组成的16线-4线编码器。对求和结果进行输出时，当结果是一位十进制数时，可以直接输出，而求和结果为二位十进制数时，需要将结果分成十位数字和个位数字，分别显示在两个七段数码显示器上，这就需要对输出结果进行处理，设计时用对要输出结果加六，并取后四位作为个位输出，十位输出为1。 下面分介绍电路各个部分的设计方法与功能。 1、译码部分： 电路设计如图一，CD4532为8线-3线译码器，输入和输出端均为高电平有效，即可以把0~7的十进制数转化为相应的二进制数输出。设计时用两片CD4532组成16线-4线译码器，当要是入一个十进制数时，在相应的输入端加高电平即可。 图一 2、求和部分： 求和部分电路设计如图二，74HC283为四位二进制加法器，输入和输出端均为高电平有效，可以对输入的两个十进制数转化为的二进制数进行求和，其中，C4为进位输出端，当输出结果超过15时，输出高电平。

图二 3、结果处理输出部分： 结果处理输出部分电路设计如图三，CD4585为四位二进制比较电路，输入和输出端均为高电平有效，用两片CD4585组成8位二进制比较电路，将求和结果与9比较。当结果小于9时，输出端输出为低电平，即输出为零，利用74HC283，将结果直接输出；当大于9时输出为1，对输出结果加6，并取后四位作为个位输出。当输出结果为10~15时，用作加六运算的74HC283的C4端输出为1；当结果为16~18时，用作求和的电路C4端输出为1；当结果为0~9时，二者输出均为0；以此可以控制十位输出1还是0。 图三 4、显示部分：

四位全加器设计

四位全加器设计 The design of 4 bit full_adder4 摘要通过EDA软件，利用VHDL硬件描述语言，与原理图来完成四位全加器设计，此设计由简单到复杂，先合成一个半加器，再通过元件例化语句编写一位全加器，然后用四个全加器采用原理图便可合成此设计，并进行时序仿真，硬件下载 Abstrct Making use of VHDL and EDA soft-ware complete a four-f_adder design,It is a simple way tranffering to a complex way.At first,we are able to make up a h_adder,then making full use of it and an component sentence carry out a f_adder,at last ,we can adopt the picture of theory,then the design is on my eyes. 关键词 VHDL语言、半加器、全加器、原理图四位全加器设计 Key words VHDL language ,h_adder,f_adder,principium_ picture,full_adder4 引言VHDL于1983年由美国国防部发起创建，由IEEE进一步发展,从此,VHDL 成为硬件描述语言的业界标准之一, VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力,能从多个层次对数字系统进行描述和建模,从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率和可靠性,现今已得到广泛应用,此时利用它的优势来实现四位全加器设计. 1 掌握基本知识 1.1电路的VHDL描述有两大部分组成 1.1.1以关键词ENTITY引导，END ENTITY mux21a结尾的语句部分，称为实体。VHDL的实体描述了电路器件的外部情况及各信号端口的基本性质. 1.1.2以关键词ARCHITECTURE引导，END ARCHITECTURE one 结尾的语句部分，成为结构体。结构体负责描述电路器件的内部逻辑功能或电路结构。 1.2原理图的相关知识 这是一种类似于传统的原理图编辑输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完成特定功能的电路原理图。原理图由逻辑器件