8位全加器
一、实验目的
用verilog语言编写一个8位全加器，并在modelsim软件上进行仿真。
二、代码
1、源代码：
module add8(sum,cout,in1,in2,cin);
input [7:0] in1,in2;
input cin;
output [7:0] sum;
output cout;
assign {cout,sum}=in1+in2+cin;
endmodule
2、激励：
`timescale 1ns/100ps
module add8_tb;
reg[7:0] A,B;
reg CIN;
wire [7:0] SUM;
wire COUT;
add8 ul(
.sum(SUM),
.cout(COUT),
.in1(A),
.in2(B),
.cin(CIN)
);
initial
begin
A=8'd0;B=8'd0;CIN=1'b0;
#10 A=8'd20;B=8'd129;CIN=1'b1;
#10 A=8'd27;B=8'd19;CIN=1'b0;
#10 A=8'd157;B=8'd29;CIN=1'b0;
#10 A=8'd37;B=8'd68;CIN=1'b0;
#10 A=8'd11;B=8'd69;CIN=1'b0;
#10 A=8'd54;B=8'd67;CIN=1'b1;
#10 A=8'd211;B=8'd0;CIN=1'b0;
#10 A=8'd87;B=8'd43;CIN=1'b1;
#10 A=8'd23;B=8'd171;CIN=1'b0;
#10 A=8'd12;B=8'd12;CIN=1'b1;
#10 A=8'd112;B=8'd115;CIN=1'b0;
end
endmodule
三、实验过程
1、上机过程
2、仿真波形
3、波形说明
波形图中，从上至下依次为：输入加数A、输入加数B、输入进位CIN、输出进位COUT、输出和SUM。该程序实现的是A+B+CIN=SUM+COUT。
0+0+0=0；
20+129+1=150；
27+19+0=46；
157+29+0=186；
37+68+0=105；
11+69+0=80；
54+67+1=122；
211+0+0=211；
87+43+1=131；
23+171+0=194；
12+12+1=25；
112+115+0=227；
四、实验过程中碰到的问题
1、对于modelsim软件太陌生，在开始实验的时候，经常做完了上一步就忘了下一步是什么，而且对老师反复强调的很多问题也在手忙脚乱间给忽略了，比如，实验一定要在计算机某一个盘里建立一个独立的文件夹，每次都是实验进行到这一步的时候才想起来还没有建这个文件夹，造成很多返工的情况。
2、开始的时候，由于C语言的习惯，程序的注解全部是用汉字写的，还有在实验刚开始时，将独立文件夹建在桌面上，使得程序在运行过程中出现了大量
的汉字，最终结果就是程序莫名其妙的报错，还完全找不到错在哪里，不注重细节导致浪费大量时间。
四、实验心得
本次试验带我进入了verilog的大门，虽然磕磕绊绊，但是我发现我还是挺喜欢这样一个过程，我希望自己能认真努力，让自己的学习更进一步，让之后的实验能顺利一点。
电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称EDA技术与应用 姓名:孙远 学号:2010021030002 指导教师:窦衡 电子科技大学教务处制表
实验一八位全加器的设计 一、预习内容 1.结合教材中的介绍熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 2.八位全加器设计原理。 二、实验目的 1.掌握图形设计方法； 2.熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 3.掌握全加器原理，能进行多位加法器的设计。 三、实验器材 PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干 四、实验要求 1、用VHDL设计一个四位并行全加器； 2、用图形方式构成一个八位全加器的顶层文件； 3、完成八位全加器的时序仿真。 五、实验原理与内容 1、原理： 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。但宽位加法器的设计是很耗费资源的，因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行级联加法器占用更多的资源，并且随着位数的增加，相同位数的并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。 实验表明，4 位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。这样，多位数加法器由4 位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。因此本实验中的8 位加法器采用两个4位二进制并行加法器级联而成。
2、实现框图： 1）四位加法器 四位加法器可以采用四个一位全加器级连成串行进位加法器，实现框图如下图所示，其中CSA为一位全加器。显然，对于这种方式，因高位运算必须要等低位进位来到后才能进行，因此它的延迟非常可观，高速运算肯定无法胜任。 通过对串行进位加法器研究可得：运算的延迟是由于进位的延迟。因此，减小进位的延迟对提高运算速度非常有效。下图是减少了进位延迟的一种实现方法。可见，将迭代关系去掉，则各位彼此独立，进位传播不复存在。因此，总的延迟是两级门的延迟，其高速也就自不待言。 2）八位加法器 用两个并行四位加法器实现一个八位加法器的框图如下：
龙岩学院实验报告 班级学号姓名同组人 实验日期室温大气压成绩 实验题目：基于原理图输入法的1位二进制全加器的设计 一、实验目的 1、学习、掌握QuartusⅡ开发平台的基本使用。 2、学习基于原理图输入设计法设计数字电路的方法，能用原理图输入设计法 设计1位二进制半加器、1位二进制全加器。 3、学习EDA-V型实验系统的基本使用方法。 二、实验仪器 装有QuartusⅡ软件的计算机一台、EDA系统实验箱、导线若干 三、实验原理 半加器只考虑两个1位二进制数相加，而不考虑低位进位数相加。半加器的逻辑函数 为 式中A和B是两个相加的二进制数，S是半加和，C是向高位的进位数。表1为半加器真值表。 表1 A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 显然，异或门具有半加器求和的功能，与门具有进位功能。 其逻辑图跟逻辑符号如下图：
全加器除了两个1位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加。表2为全加器的真值表。 表2 A i B i C I-1 C i S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 由真值表可得出逻辑函数式 式中，A i 和B i 是两个相加的1为二进制数，C i-1 是由相邻低位送来的进位数， S I 是本位的全加和，C I 是向相邻高位送出的进位数。其逻辑图跟逻辑符号如下图所示： 四、实验内容 1、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图（最终设计的是1位二进制全加器）。
目录 1 绪论 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 设计目标 (1) 2一位全加器电路原理图编辑 (2) 2.1 一位全加器电路结构 (2) 2.2 一位全加器电路仿真分析波形 (2) 2.3 一位全加器电路的版图绘制 (3) 2.4一位全加器版图电路仿真并分析波形 (3) 2.5 LVS检查匹配 (3) 总结 (4) 参考文献 (4) 附录一：电路原理图网表 (5) 附录二：版图网表 (6)
1 绪论 1.1 设计背景 Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows 平台的用于集成电路设计的工具软件。早期的集成电路版图编辑器L-Edit在国内已具有很高的知名度。Tanner EDA Tools 也是在L-Edit的基础上建立起来的。整个设计工具总体上可以归纳为电路设计级和版图设计级两大部分，即以S-Edit为核心的集成电路设计、模拟、验证模块和以L-Edit为核心的集成电路版图编辑与自动布图布线模块。Tanner软件包括S-Edit，T-Spice， L-Edit与LVS[1]。 L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。 1.2 设计目标 1.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑一位全加器电路原理图 2.用tanner软件中的TSpice对一位全加器的电路进行仿真并分析波形 3.用tanner软件中的版图编辑器L-Edit进行一位全加器电路的版图绘制，并进行DRC验证 4.用tanner软件中的TSpice对一位全加器的版图进行仿真并分析波形 5.用tanner软件的layout-Edit中的lvs功能对一位全加器进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度
实验1 原理图输入设计8位全加器 一、实验目的： 熟悉利用QuartusⅡ的原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行电子线路设计的详细流程。 二、原理说明： 一个8位全加器可以由8个1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与其相邻的高位加法器的最低进位输入信号cin相接。而一个1位全加器可以按照本章第一节介绍的方法来完成。 三、实验内容： 1：完全按照本章第1节介绍的方法与流程，完成半加器和全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真。 2：建立一个更高的原理图设计层次，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。 四、实验环境： 计算机、QuartusII软件。 五、实验流程： 实验流程： 根据半加器工作原 理，建立电路并仿 真，并将元件封装。 ↓ 利用半加器构成一位 全加器，建立电路并 仿真，并将元件封 装。 ↓ 利用全加器构成8位全 加器，并完成编译、综 合、适配、仿真。 图1.1 实验流程图
六、实验步骤： 1.根据半加器工作原理建立电路并仿真，并将元件打包。（1）半加器原理图： 图1.2 半加器原理图（2）综合报告： 图1.3 综合报告: （3）功能仿真波形图4： 图1.4 功能仿真波形图
时序仿真波形图： 图1.5 时序仿真波形图 仿真结果分析：sout为和信号，当a=1，b=0或a=0，b=1时，和信号sout为1，否则为0.当a=b=1时，产生进位信号，及cout=1。 （4）时序仿真的延时情况： 图1.6 时序仿真的延时情况 （5）封装元件： 图1.7 元件封装图 2. 利用半加器构成一位全加器，建立电路并仿真，并将元件封装。 （1）全加器原理图如图： 图2.1 全加器原理图
四位全加器 11微电子黄跃1117426021 【实验目的】 采用modelsim集成开发环境，利用verilog硬件描述语言中行为描述模式、结构描述模式或数据流描述模式设计四位进位加法器。 【实验内容】 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行级联加法器占用更多的资源，并且随着位数的增加，相同位数的并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。 实现多位二进制数相加的电路称为加法器,它能解决二进制中1＋1＝10的功能（当然还有 0＋0、0＋1、1＋0）. 【实验原理】 全加器 除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。图4为全 加器的方框图。图5全加器原理图。被加数A i 、加数B i 从低位向本位进位C i-1 作 为电路的输入，全加和S i 与向高位的进位C i 作为电路的输出。能实现全加运算 功能的电路称为全加电路。全加器的逻辑功能真值表如表2中所列。 信号输入端信号输出端 A i B i C i S i C i 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
表2 全加器逻辑功能真值表 图4 全加器方框图 图5 全加器原理图 多位全加器连接可以是逐位进位，也可以是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。 四位全加器 如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成： 图9 四位全加器原理图 【实验步骤】 (1)建立新工程项目： 打开modelsim软件，进入集成开发环境，点击File→New project建立一
实验二组合逻辑设计 一、实验目的 1、掌握组合电路设计的具体步骤和方法； 2、巩固门电路的运用和电路搭建能力； 3、掌握功能表的建立与运用； 4、为体验MSI（中规模集成电路）打基础。 二、实验使用的器件和设备 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 TDS-4数字系统综合实验平台1台 三、实验内容 1．测试四2输入异或门74LS86 一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 2．测试四2输人与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3．等价变换Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4．画出变换后的原理图和接线图。 四、实验过程 1、选择实验题目，分析逻辑功能 用门电路设计一位的全加器 一位全加器：在进行两个数的加法运算时不仅要考虑被加数和加数而且要考虑前一位(低位)向本位的进位的一种逻辑器件。 2、根据逻辑功能写出真值表；
3、根据真值表写出逻辑函数表达式； Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4、利用卡诺图法或布尔代数法对逻辑函数表达式进行化简； 不需化简 Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 5、将化简的逻辑表达式等价变换，统计出实验所需芯片； Si=Ai○十Bi○十Ci-1 所需芯片： 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 6、根据各芯片的引脚图，测试所有需用芯片的功能，画出各芯片的功能表； VCC VCC 74LS86接线图 74LS00接线图74LS 86芯片测试结果 74LS00 芯片测试结果
实验四：8位加法器设计实验 1.实验目的：熟悉利用quartus原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计方法。 2.实验原理：一个八位加法器可以由八个全加器构成，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最低进位输入信号cin相接。 3.实验任务：完成半加器，全加器，八位加法器设计，使用例化语句，并将其设计成一个原件符号入库，做好程序设计，编译，程序仿真。 1）编译成功的半加器程序： module h_adder(a,b,so,co); input a,b; output so,co; assign so=a^b; assign co=a&b; endmodule 2）编译成功的全加器程序： module f_adder(ain,bin,cin,cout,sum); output cout,sum;input ain,bin,cin; wire net1,net2,net3; h_adder u1(ain,bin,net1,net2); h_adder u2(.a(net1),.so(sum),.b(cin),.co(net3));
or u3(cout,net2,net3); endmodule 3）编译成功的八位加法器程序： module f_adder8(ain,bin,cin,cout,sum); output [7:0]sum; output cout;input [7:0]ain,bin;input cin; wire cout0, cout1, cout2 ,cout3, cout4,cout5,cout6; f_adder u0(.ain(ain[0]),.bin(bin[0]),.cin(cin),.sum(sum[0]),.cout(cout0)); f_adder u1(.ain(ain[1]),.bin(bin[1]),.cin(cout0),.sum(sum[1]),.cout(cout1 )); f_adder u2(.ain(ain[2]),.bin(bin[2]),.cin(cout1),.sum(sum[2]),.cout(cout2 )); f_adder u3(.ain(ain[3]),.bin(bin[3]),.cin(cout2),.sum(sum[3]),.cout(cout3 )); f_adder u4(.ain(ain[4]),.bin(bin[4]),.cin(cout3),.sum(sum[4]),.cout(cout4 )); f_adder
学院：计算机学院 专业：信息与计算科学 姓名：方荣华 学号：0908060223 班级：0902 全加器 一位全加器 全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路 一位全加器(FA)的逻辑表达式为： S＝A⊕B⊕Cin Co＝AB＋BCin＋ACin 其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出； 如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并 行快速相加可以用超前进位加法， 超前进位加法前查阅相关资料； 如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0 (3) 制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构 结构。 即 X＝f（A，B) Y＝f（A，B） 不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术 运算和逻辑运算。 半加器、全加器、数据选择器及数据分配器 1.验证半加器、全加器、数据选择器、数据分配器的逻辑功能。 2.学习半加器、全加器、数据选择器的使用。 3.用与非门、非门设计半加器、全加器。 4.掌握数据选择器、数据分配器扩展方法。 1.半加器和全加器 根据组合电路设计方法,列出半加器的真值表,见表7。逻辑表达式为： S =AB + AB= A⊕B C = AB 半加器的逻辑电路图如图17所示。 用两个半加器可组成全加器,原理图如图18所示。 在实验过程中,我们可以选异或门74LS86及与门74LS08来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。这里全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器74LS183。其管脚排列
南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 中兴101 实验类型：■ 验证 □ 综合 □设计 □ 创新 实验日期： 2012 9 28 实验成绩： 实验一 一位二进制全加器设计实验 一．实验目的 （1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计和原理图输入方法设计全过程； （2）熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果； （3） 熟悉设备和软件，掌握实验操作。 二．实验内容与要求 （1）在利用VHDL 编辑程序实现半加器和或门，再利用原理图连接半加器和或门完成全加器的设计，熟悉层次设计概念； （2）给出此项设计的仿真波形； （3）参照实验板1K100的引脚号，选定和锁定引脚，编程下载，进行硬件测试。 三．设计思路 一个1位全加器可以用两个1位半加器及一个或门连接而成。而一个1位半加器可由基本门电路组成。 (1) 半加器设计原理 能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。或：只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器。图1为半加器原理图。其中：a 、b 分别为被加数与加数，作为电路的输入端；so 为两数相加产生的本位和，它和两数相加产生的向高位的进位co 一起作为电路的输出。 半加器的真值表为 表1 半加器真值表 由真值表可分别写出和数so ，进位数co 的逻辑函数表达式为： b a b a b a so ⊕=+=- - （1） ab co = （2） 图1半加器原理图 (2) 全加器设计原理 除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。图2全加器原理图。全加器的真值表如下：
目录 一、设计目的和要求 (1) 1.课程设计目的 (1) 2.课程设计的基本要求 (1) 3.课程设计类型 (1) 二、仪器和设备 (1) 三、设计过程 (1) 1.设计内容和要求 (1) 2.设计方法和开发步骤 (2) 3.设计思路 (2) 4.设计难点 (4) 四、设计结果与分析 (4) 1.思路问题以及测试结果失败分析 (4) 2.程序简要说明 (5) 五、心得体会 (9) 六、参考文献 (9)
一、设计目的和要求 1.课程设计目的 设计一个带进位的八位二进制加法计数器：要求在MAX+plusⅡ10.2软件的工作平台上用VHDL语言层次设计出一个带进位的八位二进制加法器，并通过编译及时序仿真检查设计结果。 2.课程设计的基本要求 全加器与带进位输入8位加法器设计要求我们通过8位全加器的设计掌握层次化设计的方法，充分理解全加器的设计过程，掌握一位全加器的程序，熟悉MAX+plusⅡ10.2软件的文本和原理图输入方法设计简单组合电路。 课程设计过程中要求能实现同步和异步的八位二进制全加器的设计。 3.课程设计类型 EDA课程设计 二、仪器和设备 PC机、MAX+plusⅡ10.2软件 三、设计过程 1.设计内容和要求 方法一： 1.原理图输入完成半加器和1位全加器的设计，并封装入库 2.层次化设计，建立顶层文件，由8个1位全加器串联构成8位全加器 3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真 方法二： 1. 原理图输入完成一个四位全加器的设计 2.层次化设计，建立顶层文件，由2个4位全加器串联构成8位全加器 3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真
2.设计方法和开发步骤 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。但宽位加法器的设计是很耗费资源的，因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行级联加法器占用更多的资源，并且随着位数的增加，相同位数的并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。 实验表明，4 位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。这样，多位数加法器由4 位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。 因此这次课程设计中的8 位加法器可采用两个4位二进制并行加法器级联而成。此外我们还讨论了由八个一位全加器串联构成的八位二进制全加器。设计中前者设计为同步加法器，后者设计为异步加法器。 3.设计思路 方法一：异步八位全加器 设计流程图如下： 图 1异步八位流程图
存档资料成绩： 华东交通大学理工学院 课程设计报告书 所属课程名称计算机组成原理 题目一位全加器的设计 分院电信分院 专业班级 15计算机科学与技术3班 学号20150210440313 学生姓名张子辰 指导教师王莉 2016 年 12 月 19 日
课程设计（论文）评阅意见 评阅人 王莉 职称 讲师 2016年12月19日 序号 项 目 等 级 优秀 良好 中等 及格 不及格 1 课程设计态度评价 2 出勤情况评价 3 任务难度评价 4 工作量饱满评价 5 任务难度评价 6 设计中创新性评价 7 论文书写规范化评价 8 综合应用能力评价 综合评定等级
目录 引言 (2) 一.全加器的介绍 (2) 1.1 全加器的基本概念 (2) 1.2全加器仿真设计分析 (3) 1.3 全加器的原理 (3) 二.课程设计目的 (3) 三.不同方法的一位全加器设计 (4) 3.1用逻辑门设计全加器 (4) 3.2 用74LS38译码器设计全加器 (6) 3.3用74LS153D数据选择器设计全加器 (8) 四.观测仿真电路 (10) 4.1逻辑门仿真电路的分析 (10) 4.2 74LS138译码器仿真电路的分析 (12) 4.3 74LS153D数据选择器仿真电路的分析 (13) 五.两位全加器的实现 (15) 5.1.原理 (15) 5.2创建电路 (18) 5.3 仿真电路的输出信号分析 (19) 六.收获与心得 (19) 参考文献 (20)
一位全加器的设计 引言 MAX+PLUS II是一个专门用于电路设计与仿真的工具软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，迅速被推广应用。MAX+PLUS II仿真软件能将电路原理图的创建、电路的仿真分析及结果输出都集成在一起，并具有绘制电路图所需的元器件及其仿真测试的仪器，可以完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程，从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供一种全新的手段和便捷的方法。 数字系统的基本任务之一就是进行算术运算。而常见的加、减、乘、除等运算均可以利用加法运算来实现。所以，加法器就成为数字系统中最基本的运算单元，可广泛用于构成其它逻辑电路。 一.全加器的介绍 1.1 全加器的基本概念 加法器是一种常见的组合逻辑部件，有半加器和全加器之分。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，就是两个相加数最低位的加法运算。全加器不仅考虑两个一位二进制数相加，还要考虑与低位进位数相加的运算电路。两个数相加时，除最低位之外的其余各位均是全加运算
全加器设计实验报告 姓名： 班级： 学号：
实验目的： 1.熟悉QuartusⅡ原理图设计流程,学习简单电路的设计方法、输入步骤、层次化步骤。 2.掌握QuartusII的文本输入方式的设计过程，理解VHDL语言的结构级描述方法，学习元件例化语句的设计方法。 实验原理：一位全加器可以用两个半加器及一个或门连接而成。要求使用原理图输入的方法先进行底层半加器设计，再建立上层全加器设计文件，调用半加器和或门符号，连线完成原理图设计。 全加器可以用两个半加器和一个或门连接而成，在半加器描述的基础上，采用COMPONENT语句和PORT MAP语句就可以很容易地编写出描述全加器的程序。 一.原理图 1.半加器 实验步骤 1.打开Quartus Ⅱ软件，选择新建命令，在新建对话框中选择原理图文件编辑输入项，完成新建进入原理图编辑窗口。 2.在原理图编辑窗口任意位置右击鼠标，将出现快捷菜单，选择其中的输入元件项insert symbol，按照所设计的电路，放置器件，排版，连线，完成设计后选择另存为命令，命名为h_adder存放在指定文件夹中。
3.完成半加器的设计后，重复新建命令，开始进行全加器设计，在新建的原理图中，双击鼠标，在弹出的窗口中选择project选项，将之前存入的h_adder元件，放入原理图中。 2.全加器 实验步骤 1.新建工程，在新建的工程中建立VHDL语言编辑文件，在编辑窗口处，输入设计的半加器全加器程序。 2.将设计好程序进行编译，没有错误之后定义全加器五个引脚所对应耳朵硬件电路的引脚号。 3.烧录程序，调试，验证程序是否合理。
二.程序
集成电路设计基础 论文题目：CMOS全加器设计学院：信息科学与工程学院专业：集成电路工程 姓名：耿烨亮 学号：1311082135
CMOS全加器设计 摘要：现代社会随着电路的集成度越来越高，功耗和信号延迟成为超大规模集成电路的关键。加法运算是数字系统中最基本的运算，为了更好地利用加法器实现减法、乘法、除法等运算，需要对全加器进行功能仿真设计和分析。另外通过全加器可以对其它相关电路有所了解。因此只有深刻理解了全加器的性能才能进一步减小功耗和信号延迟[1]。本文用对一位全加器进行了全面的分析。并且通过使用Cadence公司的工具IC 5141与Hspice来实现全定制的整个设计流程。 关键词：全加器；全定制；Cadence
As the circuit’s integration is increasing in the modern society，Power consumption and signal delay is crucial to the design of high-performance very large scale integration circuits. Addition operation is the basic operation of the digital system, In order to achieve much better use of the adder subtraction, multiplication, division and other operations, The need for full adder functional simulation design and analysis is necessary .what’s more, we can understand the other related circuitry through the full adder , Therefore, only a deep understanding of the performance of the full adder can we reduce the power consumption and signal delay.The paper has a comprehensive analysis to the full adder. And through the use of Cadence tool IC 5141 and Hspice to achieve full custom throughout the design process. Key words: the full adder ; Full – Custom; Cadence
CMOS数字集成电路设计课程设计报告 学院：****** 专业：****** 班级：****** 姓名：Wang Ke qin 指导老师：****** 学号：****** 日期：2012-5-30
目录 一、设计要求 (1) 二、设计思路 (1) 三、电路设计与验证 (2) (一)1位全加器的电路设计与验证 (2) 1)原理图设计 (2) 2)生成符号图 (2) 3)建立测试激励源 (2) 4)测试电路 (3) 5)波形仿真 (4) (二)4位全加器的电路设计与验证 (4) 1)原理图设计 (4) 2)生成符号图 (5) 3)建立测试激励源 (5) 4)测试电路 (6) 5)波形仿真 (6) (三)8位全加器的电路设计与验证 (7) 1)原理图设计 (7) 2)生成符号图 (7) 3)测试激励源 (8) 4)测试电路 (8) 5)波形仿真 (9) 6)电路参数 (11) 四、版图设计与验证 (13) (一)1位全加器的版图设计与验证 (13) 1)1位全加器的版图设计 (13) 2)1位全加器的DRC规则验证 (14) 3)1位全加器的LVS验证 (14) 4)错误及解决办法 (14) (二)4位全加器的版图设计与验证 (15) 1)4位全加器的版图设计 (15) 2)4位全加器的DRC规则验证 (16) 3)4位全加器的LVS验证 (16) 4)错误及解决办法 (16) (三)8位全加器的版图设计与验证 (17) 1)8位全加器的版图设计 (17) 2)8位全加器的DRC规则验证 (17) 3)8位全加器的LVS验证 (18) 4)错误及解决办法 (18) 五、设计总结 (18)
1位全加器的设计 一、实验目的 1.熟悉QUARTUSII软件的使用； 2.熟悉实验箱的使用； 3.掌握利用层次结构描述法设计电路。 二、实验原理及说明 由数字电路知识可知，一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，其原理图如图1所示。该设计利用层次结构描述法，首先设计半加器电路，将其打包为半加器模块；然后在顶层调用半加器模块组成全加器电路；最后将全加器电路编译下载到实验箱，其中ain,bin,cin信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，并将输入的信号连接到红色LED管LEDR0,LEDR1,LEDR2上便于观察，sum,cout信号采用绿色发光二极管LEDG0,LEDG1来显示。 图1.1 全加器原理图 三、实验步骤 1.在QUARTUSII软件下创建一工程，工程名为full_adder，芯片名为EP2C35F672C6 注意工程路径放到指定的数据文件夹，不可放到软件安装目录中； 2.新建Verilog语言文件，输入如下半加器Verilog语言源程序； module half_adder(a,b,s,co); input a,b; output s,co; wire s,co;
assign co=a & b; assign s=a ^ b; endmodule 3.保存半加器程序为half_adder.v，进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性 4.选择菜单Fil e→Create/Update→Create Symbol Files for current file，创建 半加器模块； 5.新建一原理图文件，在原理图中调用半加器、或门模块和输入，输出引脚，按照图 1所示连接电路。并将输入ain,bin,cin连接到FPGA的输出端，便于观察。完成后另保存full_adder。 6.对设计进行全编译，如出现错误请按照错误提示进行修改。 7.分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能。 9.下载 采用JATG方式进行下载，通过SW0,SW1,SW2输入，观察的LEDR[0]，LEDR[1]，LEDR[2]，LEDG[0]，LEDG[1]亮灭验证全加器的逻辑功能。 四、思考题 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？ 2.对电路进行功能仿真与时序仿真时，发现二者有什么样的区别？ 3.为什么要进行引脚锁定？ 4.采用层次结构法描述电路有什么样的优点？
南昌航空大学实验报告 年月日 课程名称: EDA技术实验课程名称: 1位全加器原理图输入设计 班级:_09083114___姓名: 同组人:___________________________ 指导老师评定:___________________________签名:________________________ 实验目的 1、熟悉利用Quartus II的原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个全加器的设计把握利用EDA软件进行电子线路设计的详细步骤； 2掌握利用EDA工具进行原理图输入这几、仿真、综合的方法。 实验原理 1位全加器可由两个半加器及或门连接而成；多为全加器可以由多个1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最低进位输入信号cin相接。 实验步骤 1.要设计的半加器为h_adder，如图4-1所示，a为被加数，b为加数，so为何，co为进位输出。 图4-1 1为半加器原理图 原理图设计完成后进行编译，编译通过进行下一步操作。 2.波形仿真如图4-2
图4-2 半加器波形仿真图 由波形图可以看出，当a和b都为1是，产生进位，此时co为1，so为0，只有a或者b为1时，不产生进位，co为0，so为1，a和b 都为0时，co和so都为0。 3、1位全加器由两个半加器及或门连接而成，如图4-3所示，ain为被加数，bin 为加数，cin为进位输入，sum为和，cout为进位输出。 图4-3 1位全加器原理图 原理图设计完成后进行编译，编译通过进行下一步操作。 4、1位全加器波形仿真如图4-4所示 图4-4 1位全加器波形仿真图 由波形图的1位全加器的真值表如表4.1所示
基于原理图的8位全加器设计 实验目的:熟悉利用Quartus II的原理图输入方法设计简单的组合电路,掌握层次化设计的 方法,并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。 实验原理:一个8位全加器可以由8个1位全加器串行构成,即将低位加法器的进位输出 cout与相临的高位加法器的最低位输入信号cin相接。 试验任务:1、完成半加器与全加器的设计。 2、建立一个更高层次的原理图设计,利用以上获得的1位全加器构成8位全加器,完成编译、综合、适配、仿真与硬件测试。 实验步骤: 一、1位全加器设计 1.建立工程文件夹adder,路径d:\adder。 2.输入设计项目与存盘 原理图编辑输入流程如下: （1）打开Quartus II,选择file—>new命令,在弹出的窗口中选择block diagram/schematic file 选项,单击ok按钮后将打开原理图编辑窗口。 （2）在编辑窗口中的任何一个位置上右击,将弹出快捷菜单,选择inset—>symbol命令,将弹出元件输入对话框。 （3）单击“…”按钮,找到基本元件库路径d:/altera/90/quartus/libraries/primitives/logic项(假设软件安装在D盘),选中需要的元件,单击“打开”按钮,此元件即显示在窗口中,然后单击symbol窗口中的ok按钮,即可将元件调入原理图编辑窗口中。也可以在name栏输入需要的元件名。调入好元件与引脚后,连接好电路,再输入各引脚名。 （4）选择file—>save as命令,选择刚才为自己的工程建立的目录d:\adder,将已设计好的原理图取名为h_adder、bdf,并存盘此文件夹内。 3.将设计好的项目设置成可调用的元件 为了构成全加器的顶层设计,必须将以上设计的半加器h_adder、bdf设置成可调用的元件。在打开半加器原理图文件的情况下,选择file—>create/update—>create symbol current file命令,即可将当前文件h_adder、bdf变成一个元件符号存盘,以待高层次设计中调用。 4.设计全加器顶层文件 打开一个原理图编辑窗口,方法同前。在新打开的原理图窗口中双击,在弹出的窗口中选择project选项,选择h_adder、bdf,并调入其她元件,连接好电路。以f_adder、bdf名存在同一路径d:\adder中。 二、8位全加器设计 1.将刚设计好的1位全加器设置成可调用的元件,方法同上。 2.调入元件,连接电路图,以8f_adder、bdf保存于同一路径d:\adder中的文件夹中。 3.将顶层文件8f_adder、bdf设置为工程。 4.编译与仿真 原理图与仿真波形分析:
四、实验步骤 （一）创建工程 1、选择菜单file—New Project Wizard，选择保存位置，并命名工程名 2、将设计文件加入工程。 3、选择仿真器和综合类型，目标芯片EP2C5T144C8。 4、设置相关参数 （二）原理图设计 1、在QuartusII操作环境中，单击工具栏“File”选择“new”中的“Device Design Files”建立新的原理图编辑窗口。 2、在编辑窗口右击选择Insert——Symbol，将相关元件调入原理图编辑窗口中，并连接好电路，在元件上双击后可以更改各输入引脚名。 3、保存到工程建立的目录文件夹 4、将设计项目设置成可调用的文件。在打开原理图文件的情况下，选择File—Create/Update—Create Symbol Files for Cureent File,即可将当前文件变成一个元件符号存盘，以待在高层次设计中调用。如半加器h_adder.bdf,一位全加器f_adder..bdf （详见实验图） （三）全程编译 设置好相关参数后，将设计好的工程文件进行编译，若无错误，则可进行下一步的时序仿真操作，如有错误，则需按照提示错误进行改正，直至无误。 （四）时序仿真 1、打开文件波形编辑器，新建波形文件。 2、设置仿真时间区域，保存。 3、将工程的端口信号名选入波形编辑器中。View—Uility Windows—Node Finder —list,将有关端口引脚拖进波形编辑器。 4、编辑输入波形，设置参数后，启动仿真器，观察结果。 五、实验结果（各层次原理图及对应的仿真图） 图1半加器原理图（h_adder）
姓名：车琳班级：通信1101班 学号：0121109320130 实验一用原理图输入法设计4位全加器 一、实验目的 1）熟悉利用Quartus II 的原理图输入方法设计简单组合电路； 2）掌握层次化设计的方法； 3）通过一个4位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。 二、实验内容 1）完成半加器、全加器和4位全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真、实验板上的硬件测试，并将此全加器电路设计成一个硬件符号入库。键1、键2、键3（PIO0/1/2）分别接ain、bin、cin；发光管D2、D1（PIO9/8）分别接sum和cout。 2）建立一个更高的层次的原理图设计，利用以上获得的1位全加器构成的4位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。建议选择电路模式1：键2、键1输入4位加数：键4、键3输入4位被加数：数码6和数码5显示加和：D8显示进位cout。 三、实验仪器 1）计算机及操作系统； 2）QuartusII软件； 3）编程电缆。
四、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 高位加法器的最低进位输入信号 cin 相接。 一个1位全加器可以参考教材介绍的方 法来完成。1位全加器示意图如图1所示。 其中，其中CI 为输入进位位，CO 为输出进位位，输入A 和B 分别为加数和被加数。S 为输出和，其功能可用布尔代数式表示为： i i i i o i i i ABC ABC ABC ABC C ABC C B A C B A C B A S +++=+++= 五、实验步骤 1、完成半加器和全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真、实验板上的硬件测试，并将此全加器电路设计成一个硬件符号入库。键1、键 2、键3（PIO0/1/2）分别接ain 、bin 、cin ；发光管D2、D1（PIO9/8）分别接sum 和cout 。 2、建立一个更高层次的原理图设计，利用以上获得的1位全加器构成4位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真、和硬件测试。建议选择电路模式1（附图F-2）：键2、键1输入4位加数：键4、键3输入4位被加数：数码6和数码5显示加和：D8显示进位cout 。 1、一位全加器设计输入 1）创建文件。采用File\new 菜单，创建图形文件。 2）添加元件。采用菜单symbol\enter symbol ，在弹出的对话框中选中相应的库与元件，添加元件，构成一位全加器并保存。 2、一位全加器元件的创建 1）对上述文件编译综合仿真。 2）生成元件。 3）采用菜单FILE\CREATE SYMBOL 生成一位全加器元件。
一位全加器的版图设计 暴鑫-1152613 一． 实验名称 一位全加器的版图设计 二． 实验目的与内容 绘制电路图：理解instance 、电路的层次结构、CDF 参数、sheet 等概念；掌握从电路图抽取网表后用于Hspice 仿真的方法；理解电路设计的概念；对1位全加器进行电路设计与仿真；进一步掌握Virtuoso 软件使用和版图设计技巧。进行一位加法器的版图设计。进一步掌握使用Dracula 进行DRC 、LVS 的方法；完成一位全加器版图验证。 三． 实验相关知识 1. 一位全加器 一位全加器是计算A 、B 、Cin （进位信号输入）三个二进制数相加的结果，得出sum （和）、cout （进位输出） 2. 反相器 是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门 反相器的版图如下 i ⊕⊕=A =BC i ABC i ABC i ABC i +++C o AB BC i AC i ++=A B Cout Sum Cin Full adder
四．实验步骤 1.完成了一位加法器电路的电路设计、电路图输入、电路仿真。 2.在版图设计阶段，就是将完成的电路的版图绘制完成。 3.一位全加器版图的DRC、LVS检查。 五．实验结果 版图做出来是这个样子的 然后进行验证后出现了很多错误
改了很久还是有错误，最后就放弃掉了TAT 还是对版图设计规则的不熟悉，不熟练 通过Hspice仿真得到反相器的输入输出波形： 一位全加器的电路图：
用Hspice仿真上述电路得到的结果 五．实验体会 这个实验做了好几周，耗时也是非常长，对这个实验实在是印象相当深刻。刚开始的时候自己画版图，花了半天也就把反相器的画出来了，然后发现二选一和反相器在库里面都是有的。于是就放弃了自己创作，用库里面的原件去画，三个二选一，三个反相器。看了月勇的布局以后就模仿他的做了，基本我俩的版图是一样的，因为后来我拷到u盘中的文件坏了，用了他的半成品进行版图最后的链接，但是验证时候除了许多问题，大部分都是尺寸问题，有的会改，但是有的地方就不知道该怎么下手，一点头绪都没有。还是在做实验的时候有的偷懒，结果到了最后的期限发现自己在版图设计这方面很不熟练。最后改错改不出来了也就放弃了TAT，后面的一致性检测我也就没有进行下去，目测就算错误检查完也不会MATCH。 这个实验还是非常的实用，我们以后在设计元器件，设计电路时候都会用到，熟练这个操作平台进行版图设计都是非常必须的。虽然后面两节课是韩老师带我们上的，但我还是比较喜欢张老师的诙谐幽默= =谢谢老师的悉心教导，以后试验都会好好做，不再偷懒了= =