实验(2) 加法器(半加器和全加器)

本科学生实验报告

学号114090316 姓名李魁

学院物电学院专业、班级11应电班

实验课程名称电子设计自动化（EDA实验）

教师及职称罗永道副教授

开课学期2013 至2014 学年下学期填报时间2014 年 5 月 6 日

云南师范大学教务处编印

实验序号 2 实验名称加法器

实验时间2014年5月6日实验室同析楼114

一．实验预习

1.实验目的:

(1) 掌握半加器和全加器的工作原理；

(2) 掌握VHDL编程语言的使用；

(3) 熟悉Quartus II软件的使用。

(1) 半加器

半加器（设此模块的器件名称是h_adder）的电路原理图如图1所示，半加器对应的逻辑真值表如图2所示。此电路模块由两个基本逻辑门元件构成，即与门和异或门。图中的a和b是是加数和被加数的数据输入端口；so是和值的数据输出端口；co则是进位数据的输出端口。根据图1的电路结构，很容易获得半加器的逻辑表述是

=?

⊕；co a b

so=a b

图1 半加器的电路结构

a b so co

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

图2 半加器的真值表

（2）全加器

全加器可以由两个半加器和一个或门连接而成，其经典的电路结构如图3所示。此图右侧是全加器的实体模块，它显示了全加器的端口情况。看来，设计全加器之前，必须首先设计好半加器和或门电路，把它们作为全加器的元件，再按照全加器的电路结构连接起来。最后获得的全加器电路可称为顶层设计。全加器所对应的真值表如图4所示。

图3 全加器的电路结构

a b ci so co

0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

图4 全加器的真值表

2．实验设备及材料

电脑一台，QuartusII 实验平台

3．实验方法步骤及注意事项

实验方法步骤：

（1）打开计算机；

（2）打开Quartur II软件，编写和调试实验代码，然后进行试验仿真。

注意事项：

实验过程中认真分析实验原理编写代码，防止书本、书包等物品与实验设备接触，以免造成不必要的麻烦。

二．实验内容

1．实验现象与结果

（1）半加器实验代码为：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity h_adder is

port (a,b:in std_logic;

co,so:out std_logic);

end entity h_adder;

architecture fh1 of h_adder is

begin

so<=not(a xor (not b)) ; co<=a and b; end architecture fh1;

（2）半加器编译报告为：

（3）半加器仿真波形如下所示：

（4）半加器RTL图为：（5）半加器符号图为：

（6）全加器实验VHDL代码为：

LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.all;

LIBRARY work;

ENTITY f_adder IS

port

(

ain : IN STD_LOGIC;

bin : IN STD_LOGIC;

cin : IN STD_LOGIC;

sun : OUT STD_LOGIC;

cout : OUT STD_LOGIC

);

END f_adder;

ARCHITECTURE bdf_type OF f_adder IS

component h_adder

PORT(a : IN STD_LOGIC;

b : IN STD_LOGIC;

co : OUT STD_LOGIC;

so : OUT STD_LOGIC

);

end component;

signal SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC; signal SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC; signal SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;

BEGIN

b2v_inst : h_adder

PORT MAP(a => ain,

b => bin,

co => SYNTHESIZED_WIRE_2,

so => SYNTHESIZED_WIRE_0);

b2v_inst1 : h_adder

PORT MAP(a => SYNTHESIZED_WIRE_0,

b => cin,

co => SYNTHESIZED_WIRE_1,

so => sun);

cout <= SYNTHESIZED_WIRE_1 OR SYNTHESIZED_WIRE_2; END;

（7）全加器编译报告为：

（8）全加器其仿真波形如下所示：

（9）全加器RTL图为：（10）全加器符号图为：

2．对实验现象、实验结果的分析及其结论

1.创建VWF文件

2.设定“End Time”为20us

3.在VWF文件中添加Node OR Bus

4.编辑波形

5.仿真

6.画出仿真结果

由波形仿真图可以看出，用原理图输入的方法仿真电路图，时序仿真存在延时和毛刺现象，更加接近真实电路，而功能仿真不存在这些现象。至此一位全加器的设计和仿真就此完成。

1.为什么在实验步骤3中，将半加器保存为half_adder，可否保存为full_adder？

答:不能保存为full_adder，因为VHDL语言中，要求程序名与实体名一致，否则会出现错误；而且这个程序是生成半加器模块的程序，统一命名对模块理解也容易得多。

教师评语及评分：

签名：年月日

半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告[精品文档]

一、实验目的 1、学习和掌握半加器全加器的工作原理和设计方法。 2、熟悉EDA工具Quartus II的使用，能够熟练运用Vrilog HDL语言在 Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。 3、掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中的图形输入方法及文本输入方法， 掌握层次化设计方法。 4、掌握半加器、全加器采用不同的描述方法。 二、实验内容 1、完成半加器全加器的设计，包括原理图输入，编译、综合、适配、仿真等。并将半加器电路设 置成一个硬件符号入库 2、建立更高层次的原理图设计，利用1位半加器构成1位全加器，并完成编译、综合、适配、仿 真并硬件测试 3、采用图形输入法设计1位加法器分别采用图形输入和文本输入方法，设计全加器 4、实验报告：详细叙述1位全加法器的设计流程，给出各层次的原理图及其对应的仿真波形图， 给出加法器的上时序分析情况，最后给出硬件测试流程和结果。 三、实验步骤 1、建立一个Project。 2、编辑一个VHDL程序，要求用VHDL结构描述的方法设计一个半加器 3、对该VHDL程序进行编译，修改错误。 4、建立一个波形文件。（根据真值表） 5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真 四、实验现象 任务1：半加器真值表描述方法 代码如下： 半加器是只考虑两个加数本身，而不考虑来自低位进位的逻辑电路 S=A B+A B CO=AB

代码如下: LIBRARY IEEE; --行为描述半加器 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder; Architecture FH1 OF h_adder IS Signal abc:STD_LOGIC_vector(1 downto 0); Begin abc<=a&b; --并 Process(abc) --进程 begin case abc is WHEN "00"=>SO<='0';CO<='0'; WHEN "01"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "10"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "11"=>SO<='0';CO<='1'; WHEN OTHERS =>NULL; END CASE; END PROCESS; END ARCHITECTURE FH1; 结果如下： 逻辑图

集成计数器及寄存器的运用 实验报告

电子通信与软件工程 系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级: 姓名: 学号: 成绩: 同组成员: 姓名: 学号: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 实验名称:集成计数器及寄存器的运用 二、实验目的: 1、熟悉集成计数器逻辑功能与各控制端作用。 2、掌握计数器使用方法。 三、 实验内容及步骤: 1、集成计数器74LS90功能测试。74LS90就是二一五一十进制异步计数器。逻辑简图为图8、1所示。 四、 五、 图8、1 六、 74LS90具有下述功能: ·直接置0(1)0(2)0(.1)R R ,直接置9(S9(1,·S,.:,＝1) ·二进制计数(CP 、输入QA 输出) ·五进制计数(CP 2输入Q D Q C Q B 箱出) ·十进制计数(两种接法如图8.2A 、B 所示) ·按芯片引脚图分别测试上述功能,并填入表 8、1、表8、2、表8、3中。

图8、2 十进制计数器 2、计数器级连 分别用2片74LS90计数器级连成二一五混合进制、十进制计数器。 3、任意进制计数器设计方法 采用脉冲反馈法(称复位法或置位法)。可用74LS90组成任意模(M)计数器。图8、3就是用74LS90实现模7计数器的两种方案,图(A)采用复位法。即计数计到M异步清0。图(B)采用置位法,即计数计到M一1异步置0。 图8、3 74LS90 实现七进进制计数方法 （1）按图8、3接线,进行验证。 （2）设计一个九进制计数器并接线验证。 （3）记录上述实验的同步波形图。 四、实验结果:

半加器和全加器及其应用

实验二半加器和全加器及其应用 一、实验目的 1.掌握全加器和半加器的逻辑功能。 2.熟悉集成加法器的使用。 3.了解算数运算电路的结构。 二、实验设备 1.数字电路试验箱； 2.74LS00，74SL86。 三、实验原理 半加器(m =0半加，m=1为半减） 能实现两个一位二进制数的算术加法及向高位进位，而不考虑低位进位的逻辑电路。 它有两个输入端，两个输出端。 半加器电路是指对两个输入数据位进行加法，输出一个结果位和高位的进位，不考虑输入数据的进位的加法器电路。 是实现两个一位二进制数的加法运算电路。数据输入A 被加数、B加数，数据输出S和数（半加和）、进位C0。 同理,能对两个1位二进制数进行相减不考虑低位来的借位求得差及借位的逻辑电路称为半减器.设减数和被减数分别用A和B,表示差用S，表示向高位的借位用C0。

全加器，全减器(m =0为全加，m=1为全减) 全加器是实现两个一位二进制数及低位来的进位数相加（即将三个一位二进制数相加），求得和数及向高位进位的逻辑电路。根据全加器功能，其真值表如下表所示。表中A及B分别代表被加数及加数，C1是低位来的进位，S代表相加后得到的和位，C0代表向高位的进位。图中C1是进位输入端，C0是进位输出端。 同理,能对两个1位二进制数进行相减并考虑低位来的借 位求得差及借位的逻辑电路称为全减器.设减数和被减数 分别用A和B表示低位来的借位用C1,表示差用S，表 示向高位的借位用C0。 四、实验内容 实验一、实现半加器，半减器，当M为0时实现逻辑 变量A、B的半加功能，当M为1时实现逻辑变量A、 B的半减功能。 实验二、实现全加器，全减器，当M为0时实现逻辑 变量A、B的全加功能，C i为进位值。 当M为1时实现逻辑变量A、B的全减功能，C i为借 位值。 五、实验数据 1实现半加、半减器 （1）真值表

实验六计数器及其应用

实验六计数器及其应用 一、实验目的 1、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成1/N分频器 二、实验原理 1、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接。 图1 四位二进制异步加法计数器 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图2所示。 图2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD—置数端 CP U —加计数端 CP D —减计数端

CO—非同步进位输出端BO—非同步借位输出端 D 0、D 1 、D 2 、D 3 —计数器输入端 Q 0、Q 1 、Q 2 、Q 3 —数据输出端 CR—清除端 CC40192（同74LS192，二者可互换使用）的功能如表9－1，说明如下： 表9－1 3、计数器的级联使用 图3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U 端构成的加数级联图。 图3 CC40192级联电路 4、实现任意进制计数 (1) 用复位法获得任意进制计数器 假定已有N进制计数器，而需要得到一个M进制计数器时，只要M＜N，用复位法使计数器计数到M时置“0”，即获得M进制计数器。如图4所示为一个由CC40192 十进制计数器接成的6进制计数器。 (2) 利用预置功能获M进制计数器 图4 六进制计数器

三、实验设备与器件 1、＋5V直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、单次脉冲源 5、逻辑电平开关 6、逻辑电平显示器 7、译码显示器 8、 CC4013×2（74LS74）、CC40192×3（74LS192）、CC4011（74LS00） CC4012（74LS20） 四、实验内容 1、用CC4013或74LS74 D触发器构成4位二进制异步加法计数器。 (1) 按图9－1接线，R D 接至逻辑开关输出插口，将低位CP 端接单次脉冲源， 输出端Q 3、Q 2 、Q 3 、Q 接逻辑电平显示输入插口，各S D接高电平“1”。 (2) 清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录 Q 3～Q 状态。 (3) 将单次脉冲改为1HZ的连续脉冲，观察Q 3～Q 的状态。 (4) 将1Hz的连续脉冲改为1KHz，用双踪示波器观察CP、Q 3、Q 2 、Q 1 、Q 端波 形，描绘之。 5) 将图9－1电路中的低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，构成减法计 数器，按实验内容2)，3)，4)进行实验，观察并列表记录Q 3～Q 的状态。 2、测试CC40192或74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能 (1) 清除：CR=1 (2) 置数：CR＝0，数据输入端输入任意一组二进制数，令LD= 0，观察计数译码显示输出。 (3) 加计数：CR＝0，LD＝CP D ＝1，CP U 接单次脉冲源。 (4) 减计数：CR＝0，LD＝CP U ＝1，CP D 接单次脉冲源。 3、图9－3所示，用两片CC40192组成两位十进制加法计数器，输入1Hz连续计数脉冲，进行由00—99累加计数，记录之。 4、按图4电路进行实验，记录之。

实验二 组合逻辑电路(半加器、全加器)

《数字电子技术B》实验报告 班级：姓名学号： 实验二组合逻辑电路（半加器、全加器） 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的功能测试。 2.验证半加器和全加器的逻辑功能。 3.学会二进制数的运算规律。 二、实验仪器及材料 74LS00 二输入端四与非门 3片 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS54 四组输入与或非门 1片 三、实验内容（如果有可能，附上仿真图） 1.组合逻辑电路功能测试。 （1）.用2片74LS00组成图2.1所示逻辑电路。为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 （2）.图中A、B、C接电平开关，Y1，Y2接发光管电平显示。 （3）.接表2.1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1，Y2逻辑表达式。 （4）.将运算结果与实验比较。 表2.1

Y1=A+B Y2=(A’*B)+(B’*C) 2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可有一个集成异或门和二个与非门组成如图2.2。 图2.2 （1）.在实验仪上用异或门和与门接成以上电路。A、B接电平开关K，Y，Z接电平显示。（2）.按表2.2要求改变A、B状态，填表。 表2.2 3. （1）.写出图2.3电路的逻辑表达式。 （2）.根据逻辑表达式列真值表。

表2.3 （5）按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表2.4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致。 4. 测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能。 全加器可以用两个半加器和两个与门一个或门组成，在实验中，常用一块双异或门、一个与或非门和一个与非门实现。 （1）.画出用异或门、与或非门和非门实现全加器的逻辑电路图，写出逻辑表达式。 （2）.找出异或门、与或非门和与门器件按自己画出的图接线。接线时注意与或非门中不用的与门输入端接地。 （3）.当输入端A i、B i及C i-1为下列情况时，用万用表测量S i和C i的电位并将其转为逻辑状态填入下表。 表2.4

全加器与半加器原理及电路设计

全加器与半加器原理及电路设计 在数字系统中，加法器是最基本的运算单元。任何二进制算术运算，一般都是按一定规则通过基本的加法操作来实现的。 1．二进制 十进制中采用了0，1，2，…，9十个数码，其进位规则是“逢十进一”。当若干个数码并在一起时，处在不同位置的数码，其值的含义不同。例如373可写成 二进制只有0和1两个数码，进位规则是“逢二进一”，即1+1=10(读作“壹零”，而不是十进制中的“拾”)。0和1两个数码处于不同数位时，它们所代表的数值是不同的。例如10011这个二进制数，所表示的大小为 这样，就可将任何一个二进制数转换为十进制数。 反过来，如何将一个十进制数转换为等值的二进制数呢？由上式可见 ，，，，分别为相应位的二进制数码1或0。它们可用下法求得。 19用2去除，得到的余数就是；其商再连续用2去除，得到余数，，，，直到最后的商等于0为止，即 2 1 9 余数 ……………………………….余1(d0) ………………………………余1(d1) ……………………………….余0(d2) ……………………………….余0(d3) 0 …………………………… …余1(d4) 所以 可见，同一个数可以用十进制和二进制两种不同形式表示，两者关系如表8-13所示。 表8-13 十进制和二进制转换关系

由表8-14可直接写出 半加器可以利用一个集成异或门和与门来实现，如图8-40(a)所示。图8-40(b)是半加器的逻辑符号。 表8-14 半加器真值表 1101 由真值表可分别写出输出端Si和Ci的逻辑表达式 和的逻辑表达式中有公用项，因此，在组成电路时，可令其共享同一异或门，从而使整体得到进一步简化。一位全加器的逻辑电路图和逻辑符号如图8-41所示。 图8-41 全加器逻辑图及其逻辑符号 多位二进制数相加，可采用并行相加、串行进位的方式来完成。例如，图8-42所示逻辑电路可实现两个四位二进制数和的加法运算。

计组-加法器实验报告

半加器、全加器、串行进位加法器以及超前进位加法器 一、实验原理 1.一位半加器 A和B异或产生和Sum，与产生进位C 2.一位全加器 将一位半加器集成封装为halfadder元件，使用两个半加器构成一位的全加器 3.4位串行进位加法器 将一位全加器集成封装为Fulladder元件，使用四个构成串行进位加法器

4.超前进位加法器（4位） ⑴AddBlock 产生并行进位链中的ti(即Cthis)和di（即Cpass），以及本位结果Sum ⑵进位链（Cmaker） 四位一组并行进位链，假设与或非门的级延迟时间为1.5ty，与非门的延迟时间为1ty，在di和ti产生之后，只需2.5ty就可产生所有全部进位

⑶超前进位加法器 将以上二者结合起来即可完成，A和B各位作为各个AddBlock的输入，低一位的进位Ci-1作为本位AddBlock的C-1的输入。各个AddBlock输出的C_this和C_pass作为对应的Cmaker的thisi和passi的输入。

二、实验器材 QuartusII仿真软件，实验箱 三、实验结果 1.串行进位加法器结果 2.超前进位加法器结果

四、实验结果分析 1.实验仿真结果显示串行加法器比超前进位加法器快，部分原因应该是电路结构优化 不到位。另外由于计算的位数比较少，超前进位加法链结构较复杂，所以优势没体现出来，反倒运作的更慢一点。当位数增加的时候，超前进位加法器会比串行的更快。 2.波形稳定之前出现上下波动，应该与“竞争冒险”出现的情况类似，门的延迟和路径 的不同导致了信号变化时到达的时间有先有后，因此在最终结果形成前出现了脉冲尖峰和低谷；另外也可能部分原因由于电路结构优化的不到位所致

半加器和全加器的设计

实验一.半加器，全加器的设计1，半加器的设计， 方法一 library ieee ; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder1 is port(a,b :in std_logic; c,s :out std_logic); end entity h_adder1; architecture one of h_adder1 is begin s<=a xor b;c<=a and b; end architecture one; 运行结果： 方法二： 运行结果：

2，全加器的设计 方法一： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity f_adder1 is port(a,b,cin :in std_logic; sum,cout :out std_logic); end entity f_adder1; architecture arch of f_adder1 is component h_adder1 port( a,b :in std_logic; s,c :out std_logic); end component; component or23 port (a,b :in std_logic; c: out std_logic); end component; signal x:std_logic_vector(0 to 2); begin u1: h_adder1 port map(a,b,x(1),x(0)); u2: h_adder1 port map(x(1),cin,sum,x(2)); u3: or23 port map(a=>x(0),b=>x(2),c=>cout); end arch; 运行结果： 方法二：

实验九-可逆计数器的功能测试及应用电路

实验九可逆计数器的功能测试及应用电路 实验目的： （1）掌握可逆计数器74LS191、74LS191、74LS192、74LS193的逻辑功能及使用方法。 （2）熟悉可逆计数器实现任意进制的数码倒计时电路的工作原理。 实验仪器与器件： 实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。 74LS191、74LS191、74LS191或74HC48、74LS00和74LS04。 实验内容： 1测试74LS190和74LS191的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-4一致，分别画出各单元的电路图，写出各自的状态 实验原理：单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表如下： 表2-9-4 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器的功能表 单时钟74LS191二进制同步加/减计数器是十进制的，其他功能与74LS191一样。它的有效状态为0000~1001. 实验电路： 如图所示是减计数时当计数器的状态变为0时的电路状态：RCO=0，MAX/=1； MIN

实验现象与结果： 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时，A B C D Q Q Q Q 的 波形图； 该结果是当CTEN =0，D L =1，D U /=1时， RCO 与MIN MAX /的波形图

需要说明的是：当CTEN= D L=1时，电路保持原来的状态。 2测试74LS192和74LS193的逻辑功能，并用数码管显示，验证是否与表2-9-3及2-9-5一致。画出测试电路图。 实验原理： 双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表如下表所示，74LS192是十进制计数器。 表2-9-3双时钟74LS192同步十进制可逆计数器的功能表 输入输出工作 状态 U CP UP D CP DOW N CLR D L DCBA A B C D Q Q Q Q U TC D TC ＊＊H H ＊＊＊＊0000 H H 异步 清零＊＊L L 1001 1001 H H 异步 置数 H ↑L H ＊＊＊＊1001→ 0001→ 0000H H H L 减法 计数 ↑H L H ＊＊＊＊0000→ 1000→ 1001H L H H 加法 计数 双时钟74LS193二进制同步加/减法计数器的功能表如下表所示，74LS193是一个十六进制的计数器。

半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告样本

一、实验目 1、学习和掌握半加器全加器工作原理和设计办法。 2、熟悉EDA工具Quartus II使用，可以纯熟运用Vrilog HDL语言在 Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。 3、掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中图形输入办法及文本输入办法， 掌握层次化设计办法。 4、掌握半加器、全加器采用不同描述办法。 二、实验内容 1、完毕半加器全加器设计，涉及原理图输入，编译、综合、适配、仿真等。并将半加器电路设 置成一种硬件符号入库 2、建立更高层次原理图设计，运用1位半加器构成1位全加器，并完毕编译、综合、适配、仿真 并硬件测试 3、采用图形输入法设计1位加法器分别采用图形输入和文本输入办法，设计全加器 4、实验报告：详细论述1位全加法器设计流程，给出各层次原理图及其相应仿真波形图，给出加 法器上时序分析状况，最后给出硬件测试流程和成果。 三、实验环节 1、建立一种Project。 2、编辑一种VHDL程序，规定用VHDL构造描述办法设计一种半加器 3、对该VHDL程序进行编译，修改错误。 4、建立一种波形文献。（依照真值表） 5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真 四、实验现象

任务1：半加器真值表描述办法 代码如下： 半加器是只考虑两个加数自身，而不考虑来自低位进位逻辑电路 S=A B+A B CO=AB 代码如下: LIBRARY IEEE ； --行为描述半加器 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder ； Architecture FH1 OF h_adder IS Signal abc:STD_LOGIC_vector(1 downto 0)； Begin abc<=a&b ； --并 Process(abc) --进程 begin case abc is 逻辑图 半加器真值表 A i B i S i C i 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1

实验五 74LS90计数器及其应用

实验五 74LS90计数器及其应用 吴宇 2009302301 9294 一、 实验目的 （1） 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 （2） 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法 （3） 熟练掌握利用74LS90计数器设计其他进制计数器的方法 二、 实验设备 数字电路实验箱，数字万用表，74LS90，函数信号发生器，74LS47及数码管 三、 实验原理 计数是一种最简单的基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲信号个数进行计数，以实现测量、计数和控制功能，同时兼有分频的功能。计数器按计数进制分有二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按技术单元中触发器所接受计数脉冲和翻转顺序分有异步计数器、同步计数器；按计数供能分忧加法计数器，减法计数器，可逆计数器等。 1. 异步清零二——五——十进制异步计数器 74LS90 74LS90是一块二五十进制异步计数器，外形为双列直插。计数脉冲由单次脉冲源提供， 如果从1CP 端输入，从0Q 端输出，则是二进制计数器；如果从2CP 端输入，从321Q Q Q 输出，则是异步五进制加法计数器。 四、 实验内容 (1).用74LS90实现十进制，并用数码管显示 用BCD8421码实现十进制，时钟信号从1CP 端输入，0Q 端为最低位输出信号 ，并作为进位信号输入2CP 端，321Q Q Q 输出，由高到低排列。

十进制仿真实现图： (2).用74LS90实现六进制，并用数码管显示 复位法： 原理：先将74LS90连成十进制，然后连出进位信号至复位端进位。即当输出为0110时，输出复位信号。可以把21Q Q 练到0102R R 得到复位信号，仿真如图： 六进制仿真实现图：

组合逻辑电路设计之全加器半加器

班级姓名学号 实验二组合电路设计 一、实验目的 (1)验证组合逻辑电路的功能 (2)掌握组合逻辑电路的分析方法 (3)掌握用SSI小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法 (4)了解组合逻辑电路集中竞争冒险的分析和消除方法 二、实验设备 数字电路实验箱，数字万用表，74LS00, 74LS86 三、实验原理 1 ?组合逻辑概念 通常逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路的过去状态无关。因此，组合电路的 特点是无“记忆性”。在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。 组合电路的输入信号和输出信号往往不只一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表，卡诺图和逻辑图等几种。 实验中用到的74LS00和74LS86的引脚图如图所示。 00 四2输入与非门 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 2?组合电路的分析方法。 组合逻辑电路分析的任务是：对给定的电路求其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。分析一般分为

(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式，简历输入和输出之间的关系。 (2)列出真值表。 (3)根据对真值表的分析，确定电路功能。 3?组合逻辑电路的设计方法。 组合逻辑电路设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。 一般设计的逻辑电路的过程如图 (1)通过对给定问题的分心，获得真值表。在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个 输出变量直接的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而过得真值表或简化真值表。 (2)通过卡诺图化简或逻辑代数化简得出最简与或表达式，必要时进行逻辑式的变更，最后画出逻辑图。 (3)根据最简逻辑表达式得到逻辑电路图。 四?实验内容。 1?分析，测试半加器的逻辑功能。 (1 )用74LS00组成半加器电路如图所示。写出逻辑表达式，验证逻辑关系。 (2 )用异或门74LS86和74LS00组成半加器，自己画出电路，将测试结果填入自拟表格中, 验证逻辑关系。 所以的卡诺图为:

实验四 计数器及其应用

实验四计数器及其应用 一、实验目的 l、学习用集成触发器构成计数器的方法 2、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法 3、运用集成计数计构成l位分频器 二、实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 l、用D触发器构成异步二进制加／减计数器 图4-1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D 触发器接成T’触发器，再由低位触发器的Q端和高—位的CP端相连接。 图4-1 四位二进制异步加法计数器 若将图4-l稍加改动，即将低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，即构成了一个4位二进制减法计数器。 2、中规模十进制计数器 CC40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，具引脚排列及逻辑符号如图4-2所示。

图4-2 CC40192引脚排列及逻辑符号 图中LD一置数端CP L一加计数端CP D一减计数端 CO一非同步进位输出端BO一非同步借位输出端 D0、D1、D2、D3一计数器输入端 Q0、Q1、Q2、Q3一数据输出端CR一清除端 CC40192(同74LS192，二者可互换使用)的功能如表4-1，说明如下：表4-1 当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。 当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。 当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。执行加计数时，减计数端CP D接高 电平，计数脉冲由CP U输入;在计数脉冲上升沿进行842l码十进制加法计数。执行减计数时，加计数端CPu接高电平，计数脉冲由减计数端CP D输入，表4-2为8421码十进制加、减计数器的状态转换表。 表4-2 3、计数器的级联使用 一个十进制计数器只能表示0～9十个数，为了扩大计数器范围，常用多个十进制计数器级联使用。 同步计数器往往设有进位(或借位)输出端，故可选用其进位(或借位)输出信号驱动下一级计数器。 图4-3是由CC40192利用进位输出CO控制高一位的CP U端构成的加数级联图。

半加器和全加器

《电子技术基础》实验报告 年级专业姓名学号 实验一数字钟实验 一、实验目的 1、初步了解数字电路的基本组成。 2、初步认识什么是数字信号、逻辑电平和逻辑关系，以及某些逻辑元件的基本逻辑功能。 3、初步接触数字电路的调试过程，以达到对数字电路有一个大体的感性认识。 二、实验任务 1、用74LS161型中规模计数器连接成一个十进制和一个六进制计数器。并 连接成一个六十进制的秒、分计数器。再用两片74LS161连接成一个二十 四进制计数器。与译码器、显示电路连接后将六十进制和二十四进制器连接 起来，完成能显示分、时的数字钟。 2、掌握译码器和计数器的大致工作原理 3、实验记录数码管的亮暗关系表，计数器、译码器输出与脉冲关系；并总结实验过程，绘 制好实验图表，体会译码器和计数器的大致工作原理，认真作好实验报告。 三、实验过程过程与结果 1、绘制数字钟电路：

实验二组合逻辑实验 实验目的： 1、掌握组合逻辑电路的功能测试方法及设计方法 2、熟悉几种典型组合逻辑电路的工作原理。 实验任务： 1、用与非门和非门（74LS00和74LS05型）设计一个半加器电路。只考虑被加数和加数的相应位相加，而不考虑相邻低位的进位，这种二进制数相加称为半加。因此，电路输入为被加数Ａ和Ｂ加数，而输出为半加和Ｓ和向高位的进位Ｃ。要求设计出一个半加器单元。 2、用与非门和与－或－非门（74LS00和74LS54型）设计一个全加器电路。全加器与半加器相比较，输入信号多了一个低位的进位Ci-1,输出仍为全加和和向高位进位。设计一个全加器单元。 3、实验结束写出实验报告，必须包括各实验的电路图，测试后的真值表及有关数据。 三、实验过程过程与结果 1．绘制半加器电路和全加器电路： 半加器电路 全加器电路

实验十一 同步计数器的逻辑功能测试及应用

实验十一计数器74LS161的逻辑功能测试及应用 一、实验目的 1、熟悉集成计数器触的逻辑功能和各控制端作用。 2、掌握集成计数器逻辑功能测试方法。 3、掌握计数器使用方法。 二、实验设备与器件 1、实验设备：DLBS系列数字逻辑实验箱1个，MF47型万用表１台。 2、实验器件：74LS161集成同步计数器×2片，四二输入与非门74LS00×1块。 三、实训器件说明 1、 74LS161集成同步计数器 74LS161是一种同步四位二进制同步加法计数器，计数范围是0～15，具有异步清零、同步置数、保持和二进制加法计数等逻辑功能。图11.1所示为74LS161的管脚图和逻 辑功能示意图。图中CR端是异步清零控制端，当CR=0时，输出Q3Q2Q1Qo全为零，实现异步清除功能。LD是同步置数控制端，当CR=1，LD=0，且CP=CP↑时，输出 Q3Q2Q1Qo=D3D2D1Do,实现同步预置数功能。CTP和CTT是计数控制端，CP是上升沿有效的时钟脉冲输入端，D0～D3是并行数据输入端，Q0～Q3是计数输出端，CO是进位输出端，且进位输出信号CO=CTt=Q3Q2Q1Qo ，它可以用来实现电路的级联扩展。 74LS161的逻辑功能如表6.9所示。表中各控制输入端按优先级从高到低的次序排列， 依次为CR、LD、CTp和CTt，其中CR优先级最高。计数输出Q3为最高位，Qo为最低 位。 输入输出 CR LD CTp CTt CP D3 D2 D1 Do Q3 Q2 Q1 Qo 0 ××××××××0 0 0 0 1 0 ××↑D3 D 2 D1 D0 D 3 D2 D1 D0 1 1 0 ××××××保持 1 1 ×0 ×××××保持 1 1 1 1 ↑××××二进制加法计数

实验一 半加器和全加器的设计

实验一 半加器和全加器的设计 一、 实验目的 1、掌握图形的设计方式； 2、掌握自建元件及调用自建元件的方法； 3、熟练掌握MAXPLUS II 的使用。 二、实验内容 1、熟练软件基本操作，完成半加器和全加器的设计； 2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑； 3、综合下载，进行硬件电路测试。 三、实验原理 1、半加器的设计 半加器只考虑了两个加数本身，没有考虑由低位来的进位。 半加器真值表： 半加器逻辑表达式：B A B A B A S ⊕=+=；AB C = LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT( A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC;

SO:OUT STD_LOGIC; CO:OUT STD_LOGIC ); END ENTITY h_adder; ARCHITECTURE fh1 OF h_adder IS BEGIN SO <= A XOR B; CO <= A AND B; END ARCHITECTURE fh1; A：60ns B：30ns 2.全加器的设计 全加器除考虑两个加数外，还考虑了低位的进位。全加器真值表：

全加器逻辑表达式： 1-⊕⊕=i i i i C B A S ；AB C B A C i i i i +⊕=-1)( 3、利用半加器元件完成全加器的设计 （1）图形方式 其中HADDER 为半加器元件。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_adder IS PORT(ain,bin,cin:IN STD_LOGIC; cout,sum:out STD_LOGIC); END ENTITY f_adder; ARCHITECTURE fd1 OF f_adder IS COMPONENT h_adder PORT( A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC;

数字电路实验报告——24进制计数器逻辑功能及其应用

24进制计数器逻辑功能及其应用 一、实验目的： 1. 熟悉中等规模集成电路计数器74LS160的逻辑功能，使用方法及应用。 2. 掌握构成计数器的方法。 二、实验设备及器件： 1. 数字逻辑电路实验板1片 2. 74HC90同步加法二进制计数器2片 3. 74HC00二输入四与非门1片 4. 74HC04 非门1片 三、实验原理： 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器。根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列，就能正确地运用这些器件。 集成计数器74HC90是二-五-十进制计数器，其管脚排列如图。

四、实验内容

实验电路图： 用74HC00与非门和74HC04的非门串联，构成与门。74HC00的引脚图和真值表如图：

74HC04的引脚图与真值表如图： 按实验电路图，参照各个芯片的引脚图和真值表，连接电路。其中Q0到Q3分别连到数码管的对应的D0到D3，CP0端接到时钟脉冲，然后检查电路无误后，加电源，观察现象。实验结果：个位数码管随时间显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，十位数码管显示个位进位计数结果，按0、1、2变化，当数字增加到23后，数码管自动清零，又从零开始变化。 五、实验心得： 本次实验，通过对计数器工作过程的探索，基本上了解了数码计数器的工作原理，以及74HC160的数字特点，让我更进一步掌握了如何做好数字电子数字实验，也让我认识到自身理论知识的不足和实践能力的差距，以及对理论结合实践的科学方法有了更深刻理解。

组合逻辑电路的设计及半加器、全加器

实验四组合逻辑电路的设计及半加器、全加器 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计与测试方法 2.掌握半加器、全加器的工作原理。 二、实验原理和电路 1、组合逻辑电路的设计 使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。设计 组合电路的一般步骤如图1.4.1所示。 图1.4.1 组合逻辑电路设计流程图 根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。最后，用实验来验证设计的正确性。 1.半加器 根据组合电路设计方法，首先列出半加器的真值表，见表1.4.1。 写出半加器的逻辑表达式 S=AB+AB=A⊕B C=AB 若用“与非门”来实现，即为 半加器的逻辑电路图如图1.4.2所示。 在实验过程中，我们可以选异或门74LS86及与门74LS08实现半加器的逻辑功能；也可用全与非门如74LS00反相器74LS04组成半加器。

(a)用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器 图1.4.2 半加器逻辑电路图 2.全加器 用上述两个半加器可组成全加器，原理如图1.4.3所示。 图1.4.3由二个半加器组成的全加器表1.4.2 全加器逻辑功能表 表1.4.1 半加器逻辑功能 三、实验内容及步骤 1.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，相加的和Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图1.4.4。 图1.4.4 用一个集成异或门和二个与非门组成半加器 ⑴在实验仪上用异或门和与门接成以上电路。A、B接逻辑开关，Y、Z接发光二极管显示。 ⑵按表1.4.3要求改变A、B状态，将相加的和Y和进位Z的状态填入下表中。 输入端 A 0 1 0 1 输入输出 C1-1 B A S i C i 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 00 10 1 0 0 1 10 0 1 0 1 1 1 输入和进位 A B S C 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1

西工大数电实验报告——计数器及其应用

计数器及其应用 班级：03051001班 学号： 姓名： 同组成员： 一、 实验目的 1. 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。 2. 掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理和使用方法。 3. 运用集成计数器构成1/N 分频器。 二、 实验设备 数字电路试验箱、函数信号发生器、数字双踪示波器、74LS90 三、 实验原理 计数是一种最简单基本运算，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器按计数进制有：二进制计数器，十进制计数器和任意进制计数器；按计数单元中触发器所接收计数脉冲和翻转顺序分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，可逆（双向）计数器等。 目前，TTL 和CMOS 电路中计数器的种类很多，大多数都具有清零和预置功能，使用者根据器件手册就能正确地运用这些器件。实验中用到异步清零二-五-十进制异步计数器74LS90。 74LS90是一块二-五-十进制异步计数器，外形为双列直插，引脚排列如图（1）所示，逻辑符号如图（2）所示，图中的NC 表示此脚为空脚，不接线，它由四个主从JK 触发器和一些附加门电路组成，其中一个触发器构成一位二进制计数器；另三个触发器构成异步五进制计数器。在74LS90计数器电路中，设有专用置“0”端 ) 1(0R 、 ) 2(0R 和置“9”端 ) 1(9S 、 ) 2(9S 。其中 ) 1(0R 、 ) 2(0R 为两个异步清零端， ) 1(9S 、 ) 2(9S 为两个异步置9端，CP1、CP2为两个 时钟输入端，Q0~Q3为计数输出端，74LS90的功能表见表（1），由此可知：当R1=R2=S1=S2=0时，时钟从CP1引入，Q0输出为二进制；时钟从CP2引入，Q3输出为五进制；时钟从CP1引入，而Q0接CP2 ，即二进制的输出

组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算) 实验报告

电子通信与软件工程系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级：姓名：学号：成绩： 同组成员：姓名：学号： ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、实验名称：组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） 二、实验目的：1、掌握组合逻辑电路的功能调试 2、验证半加器和全加器的逻辑功能。 3、学会二进制数的运算规律。 三、实验内容： 1．组合逻辑电路功能测试。 （1）．用2片74LS00组成图4.1所示逻辑电路。为便于接线和检查．在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 （2）．图中A、B、C接电平开关，YI，Y2接发光管电平显示． （3）。按表4。1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1，Y2逻辑表达式．（4）．将运算结果与实验比较． 2．测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能．根据半加器的逻辑表达

式可知．半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图4.2． （1）．在学习机上用异或门和与门接成以上电路．接电平开关S．Y、Z接电平显示．（2）．按表4．2要求改变A、B状态，填表． 3．测试全加器的逻辑功能。 （1）．写出图4．3电路的逻辑表达式。 （2）．根据逻辑表达式列真值表． （3）．根据真值表画逻辑函数S i 、Ci的卡诺图． （4）．填写表4．3各点状态 （5）．按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表4．4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致．