加法器电路设计-全加器.doc
全加器是一种数字电路，用于将两个位的二进制数字进行相加，并输出两位的和以及
一位的进位。它是一种更复杂的加法器，由多个逻辑门组成。全加器常常用于计算机中的
加法器电路，并且在计算机逻辑电路中起着非常重要的作用。
一般来说，一个全加器包括三个进位和三个输出端：两个输入端和一个输出端。其中，两个输入端分别用来输入两个二进制数，而一个输出端则是用来输出两数相加的结果和进
位数。
为了更好地理解全加器，我们需要先了解一下半加器。
半加器是一种将两个位的二进制数字进行相加，并输出两位的和的电路。它也被称为
是二进制加法器的最基础模块。它包括两个输入端和两个输出端：一个是和，另一个是进位。
半加器的电路可以通过两个异或门和一个与门构成。具体来说，半加器的实现方式如下：
其中，XOR 表示异或门，AND 表示与门。
在半加器的电路中，A 和 B 分别表示两个输入端的数，S 表示输出端的和，C 表示
进位。因此，半加器的输出公式可以表示为：
S = A ⊕ B
C = A ∧ B
根据半加器的电路原理，我们可以将两个半加器联用，从而构成一个全加器。具体来说，全加器可以由两个半加器和一个 OR 门组成。它的电路如下图所示：
其中，A、B、Cin 分别表示两个输入端和进位端的二进制数，S、Cout 分别表示输出
端的和和进位数。由于我们需要同时考虑上一个进位和现在的两个输入数，因此进位信号
需要同时输入到两个半加器中。
根据全加器的电路原理，我们可以得到它的输出公式：
S = (A ⊕ B) ⊕ C in
Cout = (A ∧ B) ∨ (Cin ∧ (A ⊕ B))
综上所述，全加器是基于半加器的基础上建立出来的，它可以处理更大量级的输入和输出。在计算机中，全加器是十分重要的一个部分，因为它是实现二进制算术的基础。通过逐级的组合，计算机可以实现加减乘除等操作，从而完成各种不同的计算任务。
全加器逻辑电路图 全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。常用二进制四位全加器74LS283。 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…S3
控制）,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 一、实验目的 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。 二、实验原理 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。其管脚排列和逻辑功能表分别见图19和表4.9所示 （a）用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器 图17 半加器逻辑电路图
加法器电路设计-全加器.doc 全加器是一种数字电路，用于将两个位的二进制数字进行相加，并输出两位的和以及 一位的进位。它是一种更复杂的加法器，由多个逻辑门组成。全加器常常用于计算机中的 加法器电路，并且在计算机逻辑电路中起着非常重要的作用。 一般来说，一个全加器包括三个进位和三个输出端：两个输入端和一个输出端。其中，两个输入端分别用来输入两个二进制数，而一个输出端则是用来输出两数相加的结果和进 位数。 为了更好地理解全加器，我们需要先了解一下半加器。 半加器是一种将两个位的二进制数字进行相加，并输出两位的和的电路。它也被称为 是二进制加法器的最基础模块。它包括两个输入端和两个输出端：一个是和，另一个是进位。 半加器的电路可以通过两个异或门和一个与门构成。具体来说，半加器的实现方式如下：  其中，XOR 表示异或门，AND 表示与门。 在半加器的电路中，A 和 B 分别表示两个输入端的数，S 表示输出端的和，C 表示 进位。因此，半加器的输出公式可以表示为： S = A ⊕ B C = A ∧ B 根据半加器的电路原理，我们可以将两个半加器联用，从而构成一个全加器。具体来说，全加器可以由两个半加器和一个 OR 门组成。它的电路如下图所示： 其中，A、B、Cin 分别表示两个输入端和进位端的二进制数，S、Cout 分别表示输出 端的和和进位数。由于我们需要同时考虑上一个进位和现在的两个输入数，因此进位信号 需要同时输入到两个半加器中。 根据全加器的电路原理，我们可以得到它的输出公式： S = (A ⊕ B) ⊕ C in Cout = (A ∧ B) ∨ (Cin ∧ (A ⊕ B))
组合逻辑电路的设计及半加器全加器 组合逻辑电路的设计首先需要确定所需的逻辑功能。常见的逻辑门包 括与门、或门、非门、异或门等。这些逻辑门可以通过晶体管、二极管等 电子元件实现。设计组合逻辑电路的目标是确定所需的逻辑门类型和电路 连接方式，以实现预期的逻辑功能。 半加器是一种实现二进制加法运算的电路。它有两个输入（被加数和 加数）和两个输出（和与进位）。半加器可以用两个异或门和一个与门实现。两个输入通过两个异或门进行异或运算，得到和，再通过一个与门计 算进位。 全加器是一种实现三个二进制数相加的电路，包括两个被加数和一个 进位。全加器有三个输入（两个被加数和进位）和两个输出（和与进位）。全加器可以用两个半加器和一个或门实现。首先，通过一个半加器计算两 个被加数的和与进位，再通过另一个半加器计算前一步的和与进位与进位 的和与进位。 在实际应用中，半加器和全加器经常被用于数字逻辑电路和计算机中。它们在二进制加法运算中起着重要的作用。例如，计算机中的加法器、减 法器、乘法器和除法器等都需要使用半加器和全加器进行二进制数的运算。此外，半加器和全加器还可以作为其他逻辑电路的构建模块，实现更复杂 的逻辑功能。 总结起来，组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，用于实现特定 的逻辑功能。半加器和全加器是组合逻辑电路的重要组成部分，用于实现 二进制加法运算。它们在数字逻辑电路和计算机中起着重要的作用，并可 以作为其他逻辑电路的构建模块。组合逻辑电路的设计需要确定所需的逻
辑功能，并确定适合的逻辑门类型和电路连接方式。这些设计原理和应用为数字电路领域的进一步研究和应用提供了基础。
课设陈述之答禄夫天创作 课程名称集成电路设计方向综合课程设计 实验项目加法器 实验仪器PC机、candence软件 系别______理学院 _ 姓名______ 杨凯 __ __ 实验日期____ __________ 成绩_______________________ 目录 一、概述3 1.1课题布景5 1.2课题意义6 二、设计流程6 三、课设内容7 四、实验原理7 4.1加法器基来源根基理7 4.1.1 半加器基来源根基理8 4.1.2 全加器基来源根基理8 4.2.镜像加法器10 五、上机步调：10 5.1.画电路图步调10
六、加法器电路图：11 6.1原理图：11 6.2全加器电路图结构11 6.3自己画的电路图11 6.4波形验证：11 6.5 TRAN（瞬态）分析12 6.6波形输出参数12 6.728管全加器网表12 6.8仿真波形12 6.9编译仿真波形结果分析12 七、版图设计13 7.1版图13 版图（L AYOUT）是集成电路设计者将设计并模拟优化后的电路转化成的一系列几何图形，包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息。版图的设计有特定的规则，这些规则是集成电路制造厂家根据自己的工艺特点而制定的。分歧的工艺，有分歧的设计规则。版图在设计的过程中要进行定期的检查，防止错误的积累而导致难以修改。版图设计流程：13 7.2版图设计规则14 7.3修改前版图15
八、课设心得16 一、概述 集成电路是采取专门的设计技术和特殊的集成工艺技术，把构成半导体电路的晶体管、二极管、电阻、电容等基本单元器件，制作在一块半导体单晶片（例如硅或者砷化镓）或者陶瓷等绝缘基片上，并按电路要求完成元器件间的互连，再封装在一个外壳内，能完成特定的电路功能或者系统功能，所有的元器件及其间的连接状态、参数规范和特性状态、试验、使用、维护、贸易都是不成分割的统一体，这样而得的电路即是集成电路。 全加器作为基本的运算单元，在很多VLSI系统中都有很广泛的应用，是构建微处理器和DSP等运算电路的核心。随着信息技术的不竭发展，VLSI的集成度不竭提高，人们对运算电路速度、功耗提出了新的要求，以降低功耗提高速度为目标，许多解决方案不竭被提出。如果能将速度、功耗、面积这些性能改进，势必对集成电路整体性能有所提升。 本文基于国际SMIC 0.18µm 1P6M 数字工艺、1.8V电源电压，计了一种电路结构简单，延时小，功耗低，芯片面积小的全加器结构；该全加器单元共用11只晶体管，通过在关键路径上采取三管XNOR门实现高速进位链，而且用反相器弥补由于阈值电压损失造成的关键路径上逻辑电位的下降，满足了高速和低功耗的要求；用
实验课程名称：EDA技术与应用 实验项目名称4位全加器实验实验成绩 实验者专业班级组别 同组者 / 实验日期 一、实验目的 1、加深理解全加器的工作原理及电路组成，加深对EDA技术的掌握。 2、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，并通过一个四位全加器的设计把握原理图输入方式设计的详细流程。 二、实验内容 用原理图输入法设计4位全加器。 三、实验仪器 Quartus II软件 四、实验原理 一个4位全加器可以由4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。 1、半加器描述 根据半加器真值表可以画出半加器的电路图。 a b so Co 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 表1 半加器h_adder真值表 图1 半加器h_adder电路图 2、一位全加器描述 一位全加器可以由两个半加器和一个或门连接而成，因而可以根据半加器的电路原理图或真值表写出1位全加器的VHDL描述，1位全加器电路图如图所示：
图2 一位全加器电路图 3、4位全加器设计描述 4位全加器可以看做四个1位全加器级联而成，首先采用基本逻辑门设计一位全加器，而后通过多个1位全加器级联实现4位全加器。 其中，其中cin 表示输入进位位，cout 表示输出进位位，输入A 和B 分别表示加数和被加数。S 为输出和，其功能可用布尔代数式表示为： S A B Ci =++ i i i i o ABC ABC ABC ABC C +++= 首先根据一位全加器的布尔代数式应用基本逻辑门设计一位全加器，而后仿真验证一位全加器设计，准确无误后生成元件，供4位全加器设计用。将4个1位全加器级联构成四位全加器。 五、实验步骤 1、为本项工程设计建立文件夹 ：文件夹取名为adder ，路径为d:\adder 。 2、建立原理图文件工程和仿真 原理图编辑输入流程如下： 1） 打开原理图编辑窗。打开Quartus Ⅱ，选菜单File →new ，选择原理图文件编 辑输入项Block Diagram/Schematic File ，按OK 键。 2） 建立一个初始化原理图。在编辑窗口点击右键，在弹出菜单中选择输入元件项 Insert →Symbol,将元件调入原理图编辑窗口中 3） 原理图文件存盘。选择菜单File →Save As,将此原理图存于刚才建立的目录 d:\adder 中，取名为h_adder.bdf 。 4） 建立原理图文件为顶层设计工程。然后将此文件h_adder.bdf 设定为工程。 5） 绘制半加器原理图。将元件放入原理图编辑窗口，按图1接好电路。
组合逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，主要用于实现逻辑运算 和计算功能。其中，半加器和全加器是组合逻辑电路的两种基本结构，通过它们可以实现数字加法运算。本文将详细介绍组合逻辑电路的相 关知识，包括半加器、全加器以及逻辑运算的原理和应用。 一、半加器 半加器是一种简单的数字电路，用于对两个输入进行加法运算，并输 出其和及进位。其结构由两个输入端(A、B)、两个输出端(S、C)组成，其中S表示和，C表示进位。半加器的真值表如下： A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 从真值表可以看出，半加器只能实现单位加法运算，并不能处理进位 的问题。当需要进行多位数的加法运算时，就需要使用全加器来实现。 二、全加器 全加器是用于多位数加法运算的重要逻辑电路，它能够处理两个输入 以及上一位的进位，并输出本位的和以及进位。全加器由三个输入端(A、B、Cin)和两个输出端(S、Cout)组成，其中Cin表示上一位的进位，S表示和，Cout表示进位。全加器的真值表如下： A B Cin S Cout
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 通过全加器的应用，可以实现多位数的加法运算，并能够处理进位的 问题，是数字电路中的重要组成部分。 三、逻辑运算 除了实现加法运算外，组合逻辑电路还可用于实现逻辑运算，包括与、或、非、异或等运算。这些逻辑运算能够帮助数字电路实现复杂的逻 辑功能，例如比较、判断、选择等。逻辑运算的应用十分广泛，不仅 在计算机系统中大量使用，而且在通信、控制、测量等领域也有着重 要的作用。 四、组合逻辑电路的应用 组合逻辑电路在数字电路中有着广泛的应用，其不仅可以实现加法运 算和逻辑运算，还可以用于构建各种数字系统，包括计数器、时序逻 辑电路、状态机、多媒体处理器等。组合逻辑电路还在通信、控制、 仪器仪表等领域得到了广泛的应用，为现代科技的发展提供了重要支
加法器电路设计全加器 全加器是一种用于将两个二进制数字相加的电路，它包括两个输入和三个输出。全加器可以用于将两个数字相加，并产生其和以及进位。在设计全加器的过程中，我们需要考虑输入和输出的位数、进位和和的计算，并使用逻辑门来实现电路。 首先，我们需要确定输入和输出的位数。假设我们设计的全加器有两个2位的输入A和B，以及一个进位输入C，输出结果和进位分别为S和C_out。那么我们的设计目标就是将A、B和C相加，并将结果S和进位 C_out输出。 接下来，我们需要考虑如何计算和以及进位。和的计算可以通过异或门来实现，因为异或门输出只有当两个输入不同时为1时才为1、因此，我们可以使用两个异或门来计算和：S=(A⊕B)⊕C。 进位的计算可以通过与门来实现，因为与门只有当两个输入都为1时才为1、我们可以使用两个与门来计算进位：C_out = (A ∧ B) ∨ (C ∧ (A ⊕ B))。这个表达式中，(A ∧ B)表示当A和B都为1时的进位，(C ∧ (A ⊕ B))表示A和B中只有一个为1且进位也为1时的进位，而∨操作符表示两个进位取或运算。 现在，我们已经确定了计算和和进位的逻辑表达式，下面我们来实现这个电路。首先，我们需要使用逻辑门来实现异或和与运算。 异或门可以使用与门、或门和非门来实现。我们可以使用如下的逻辑逻辑表达式来实现异或运算：A⊕B=(A∧¬B)∨(¬A∧B)。 与门可以使用与非门实现，即A∧B=¬(¬A∨¬B)。
或门可以直接使用或门实现。 我们可以使用这些逻辑门来实现全加器的电路。首先，我们将输入A、B和C分别连接到两个异或门的输入端，将两个异或门的输出连接到一个 异或门的输入端，得到和S。接下来，我们将输入A和B分别连接到两个 与非门的输入端，将两个与非门的输出连接到一个或门的输入端，得到进 位C_out。 最后，我们需要将电路连接到其他的逻辑门或者其他的全加器，以构 建更复杂的电路。 总结一下，设计全加器的过程包括确定输入和输出的位数、计算和和 进位的逻辑表达式，并使用逻辑门来实现这些表达式。全加器作为数字电 路中常用的基本电路之一，可以用于将两个数字进行相加，并且可以通过 连接多个全加器来实现多位相加的功能。
加法器电路的设计 加法器是数字电路中常见的一种逻辑电路，用于实现多个数字信号的加法运算。它是计算机中基本的运算器件之一，广泛应用于各种计算机及数字电子设备中。 加法器的设计首先要考虑的是输入和输出的位数。一般情况下，我们需要设计一个n位的加法器，其中n可以是任意正整数。接下来，我们将详细介绍一个4位加法器的设计过程。 4位加法器的设计可以通过级联多个1位加法器实现。每个1位加法器有两个输入A和B，以及一个进位输入Cin，两个输出之和S和进位输出Cout。首先，我们需要实现1位全加器。 1位全加器可以通过两个半加器（Half Adder）和一个或门（OR gate）组合而成。半加器有两个输入A和B，以及一个进位输入Cin，和两个输出之和S和进位输出Cout。它的真值表如下所示： ``` A B Cin S Cout 00000 01010 10010 11001 00110 01101
10101 11111 ``` 其中，S代表两个输入的和，Cout代表进位输出。 半加器可以用逻辑门来实现。S可以通过一个异或门（XOR gate）实现，Cout可以通过一个与门（AND gate）实现。具体实现如下所示：S=A⊕B Cout = A ∧ B 接下来，我们将两个半加器级联成一个1位全加器。如下所示： ``` __________________ A--- _____ B--->， Half ， AND ，---->Cou Cin->， Adder ， Gate ，_____ ______________ _____
，XOR，----> ， Gat ，_____ ``` 在该电路中，两个输入A和B直接连接到两个半加器的对应输入上，进位输入Cin只连接到第一个半加器的进位输入上。两个半加器的和输出S通过异或门连接在一起，同时使用与门实现进位输出Cout。 有了1位全加器的设计，我们就可以开始组合多个1位全加器来实现4位加法器了。具体的设计思路是： 1.将四个输入A0-A3和B0-B3连接到四个1位全加器的对应输入上。 2. 将四个进位输入Cin0-Cin3连接到各个全加器的进位输入上。 3. 将每个1位全加器的和输出S和进位输出Cout连接到下一个全加器的对应输入上。 4. 最后一个全加器的和输出S和进位输出Cout分别作为4位加法器的和输出S和进位输出Cout。 根据这样的设计思路，我们就可以将多个1位全加器级联起来，来实现4位加法器。每个1位全加器相当于实现了一个位的加法运算，通过级联多个1位全加器，就能够实现更多位的加法运算。 综上所述，4位加法器的设计可以通过级联多个1位全加器来实现。这个设计过程可以进一步扩展到任意位数的加法器。加法器的设计是数字电路中常见的任务之一，对于数字电路的设计和计算机体系结构的理解非
4位二进制全加器的设计 摘要 加法器是产生数的和的装置。加数和被加数为输入，和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入，而和数与进位为输出则为全加器。常用作计算机算术逻辑部件，执行逻辑操作、移位与指令调用。在电子学中，加法器是一种数位电路，其可进行数字的加法计算。在现代的电脑中，加法器存在于算术逻辑单元（ALU）之中。加法器可以用来表示各种数值，如：BCD、加三码，主要的加法器是以二进制作运算。 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，运行速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。 我们采用4位二进制并行加法器作为折中选择，所选加法器为4位二进制先行进位的74LS283，它从C0到C4输出的传输延迟很短，只用了几级逻辑来形成和及进位输出，由其构成4位二进制全加器，并用proteus进行仿真。 关键字 全加器，四位二进制，迭代电路，并行进位，74LS283，proteus仿真 总电路设计 一、硬件电路的设计 该4位二进制全加器以74LS283（图1）为核心，采用先行进位方式，极大地提高了电路运行速度，下面是对4位全加器电路设计的具体分析。 图1 1）全加器（full-adder ） 全加器是一种由被加数、加数和来自低位的进位数三者相加的运算器。基本功能是实现二进制加法。 全加器的功能表 输入输出输入输出
逻辑表达式： CI B A S ⊕⊕= =AB'CI'+A'BCI'+A'B'CI+ABCI ()AB CI B A CO ++= 其中，如果输入有奇数个1，则S 为1；如果输入有2个或2个以上的1，则 CO=1。实现全加器等式的门级电路图如图2所示，逻辑符号如图3所示. 图2 图3 2）四位二级制加法器 a) 串行进位加法器 四位二进制加法器为4个全加器的级联，每个处理一位。最低有效位的进位输入通常置为0，每个全加器的进位输出连到高一位全加器的进位输入。 CI A B S CO CI A B S CO 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1
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…S3控制）,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74 LS00、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 排列和逻辑功能表分别见图19和表4.9所示 （a）用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器 图17 半加器逻辑电路图
全加器与半加器原理及电路设计 全加器是一种电子逻辑电路，用于执行二进制加法。它由三个输入端(A, B, Cin)和两个输出端(S, Cout)组成。其中，输入端A和B是要相加 的二进制位，Cin是前一位的进位，输出端S是和的结果，Cout是是否有 进位。全加器可以通过组合多个半加器来构建。 半加器是全加器的组成部分，它只有两个输入端(A, B)和两个输出端(S, Cout)。半加器只能够完成一位二进制加法，不考虑进位情况。其中，输入端A和B是要相加的二进制位，输出端S是和的结果，Cout是是否 有进位。半加器的电路设计相对简单，可以通过逻辑门实现。 接下来，我将详细介绍全加器和半加器的原理和电路设计。 1.半加器原理及电路设计： 半加器的真值表如下： A ， B ， S ， Cout 0，0，0，0 0，1，1，0 1，0，1，0 1，1，0，1 可以看出，输出端S等于两个输入端A和B的异或结果，输出端 Cout等于两个输入端A和B的与运算结果。 半加器的电路设计可以使用两个逻辑门实现。一个逻辑门用于计算和 的结果S，另一个逻辑门用于计算进位Cout。
S = A xor B Cout = A and B 逻辑门可以采用与门、或门和异或门实现。常用的逻辑门包括与非门(NAND)和异或门(XOR)。所以，半加器的电路设计可以使用两个与非门和一个异或门实现。 2.全加器原理及电路设计： 全加器的真值表如下： A ， B ， Cin ， S ， Cout 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 可以看出，输出端S等于三个输入端A、B和Cin的异或结果，输出端Cout等于输入端A、B和Cin的与运算结果和A和B的或运算结果的与运算结果。
1位全加器电路设计 实验一 1位全加器电路的设计一、实验目的 1、学会利用Quartus ?软件的原理图输入方法设计简单的逻辑电路; 2、熟悉利用Quartus ?软件对设计电路进行仿真的方法; 3、理解层次化的设计方法。 二、实验内容 1、用原理图输入方法设计完成一个半加器电路。并进行编译与仿真。 2、设计一个由半加器构成1位全加器的原理图电路，并进行编译与仿真。 3、设计一个由1位全加器构成4位加法器的原理图电路，并进行编译与仿真。三、实验步骤 1. 使用Quartus建立工程项目 从【开始】>>【程序】>>【ALtera】>>【QuartusII6.0】打开Quartus软件，界面如图1-1示。 图1-1 Quartus软件界面
在图1-1中从【File】>>【New Project Wizard...】新建工程项目，出现新建项目向导New Project Wizard 对话框如图1-2所示。该对话框说明新建工程应该完成的 1 工作。 在图1-2中点击NEXT 进入新建项目目录、项目名称和顶层实体对话框，如图1-3 所示，顶层实体名与项目名可以不同，也可以不同。输入项目目录如 E:\0512301\ first、工程项目名称和顶层实体名同为fadder。 图1-2 新建工程向导说明对话框
2 图1-3 新建工程目录、项目名、顶层实体名对话框 接着点击NEXT 进入新建添加文件对话框如图1-4所示。这里是新建工程，暂无输入文件，直接点击NEXT 进入器件选择对话框如图1-5所示。这里选择Cyclone系列的EP1C6Q240C8。
图1-4 新建添加文件对话框 3 图1-5器件选择对话框 点击NEXT 进入添加第三方EDA开发工具对话框如图1-6所示。
目录 摘要 (2) ABSTRACT (3) 数字电路-全加器 (4) 1 一位全加器的设计 (4) 1.1一位全加器的原理 (4) 1.2一位全加器的逻辑电路图 (4) 1.3用S IMULINK创建全加器电路模块 (5) 1.4一位全加器的子系统图 (5) 2.四位全加器的设计 (6) 2.1四位全加器电路图 (6) 2.2仿真波形及与理论值的比较 (7) 小结与体会 (10) 参考文献 (11)
摘要 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全加器逻辑电路。 关键词：MATLAB Simulink仿真全加器
Abstract From the bottom of the development of Simulink a complete simulation environment and graphic interface, it put many of the functions are design MATLAB as an intuitive function module, the need to connect the function module can be achieved need simulation function. Simulink used in the digital circuit, digital signal processing, communication simulation, electric power system simulation, the space simulation, etc. As digital system in high and low level respectively with 0 and 1 said, so the digital circuit problems are often can be converted into a number of problems on logic. MATLAB provides logic operation module and various trigger module, easy to digital circuit design and simulation. Combined with the simulation module circuit commonly used Logic and Bit Operations son in the library Local Operator module, will drag the building untitled window, and then the mouse left click on the module of the pop-up Block Parameters/Logical Operator dialog box, press the black triangle Operator bar to select the desired a gate identifier, such as: and, OR, NAND, NOR, XOR, NOT of a, and were set to the desired input and output terminals number, then press OK sure. Using these basic of gate adder logic circuit. Keywords: MATLAB Simulink QuanJia device
实验二：用一位全加器设计一个四位的加法器 1.实验目的 熟悉软件MAX+plusII掌握E D A实验仪的使用方法 2.实验内容 a.利用一位全加器设计一个四位的加法器 b.利用MAX+plusⅡ软件，对下图所示的逻辑图进行编译和仿真，并选择器件进行定时分析。 3.实验过程 a)建立项目文件夹,取名为s_a d d e r b)输入设计项目和存盘(附上原理图)
(1)在原理图编辑窗口中插入4个一位全加器。 (2)再将它们联接成一个四位的加法器。 (3)输入两个4位的二进制数，输出一个4位的和，一位进位。 (4)A3A2A1A0+B3B2B1B0=S3S2S1S0进位C4 (5)为了使输入输出的线减少，可以使用总线加标号的画法。 (6)单条线间的联接也可以用标号联接，减少走线的长度，使图面简洁明了。 c)将设计项目设置成工程文件 d)选择目标器件并编译 首先选择最后实现本项设计的目标器件；其次对工程文件进行编译，综合和适配等操作，最后消去Q u a r t u s，完成编译。 e)时序仿真(附波形图) 首先建立波形文件，输入信号点，其次设置波形参量，设定访真时间，加上输入信号，文件存盘，运行访真器件，观察分析加法访真波形，打开时序分析器，精确测量加法器输入和输出波形间的延长量 f)引脚锁定 加法器 选用结构图1, 引脚对应情况 实验板位置加法器信号通用目标器件引脚名目标器件EP1K30TC144引脚号键4 a0 PIO12 26 键4 a1 PIO13 27 键4 a2 PIO14 28 键4 a3 PIO15 29 键3 b0 PIO8 20 键3 b1 PIO9 21 键3 b2 PIO10 22 键3 b3 PIO11 23 数码管8 s0 PIO28 68 数码管8 s1 PIO29 69 数码管8 s2 PIO30 70 数码管8 s3 PIO31 72 发光二级管D8 c4 PIO39 86 g)编译并编程下载,硬件测试逻辑功能 加法器 输入输出 键1(a[3..0]) 键2(b[3..0]) c4 S[3..0] 低低低低 低高低高 高低低高 高高高低
16位全加器电路的设计与实现 学生姓名：杨传福指导老师：王新 摘要本课程设计主要利用门电路完成一个16位的全加器电路的设计与实现。本设计采用逐步求解的方法，即先设计一位全加器，再利用一位全加器设计出四位全加器，最后在四位全加器的基础上设计出16位全加器，并使用VHDL语言编写程序，在MAX-PLUSⅡ仿真平台上进行仿真。仿真结果表明，本课程设计中设计出的16位全加器能正确完成16位二进制数的加法运算。 关键词全加器；门电路；先行进位 Abstract：This curriculum design primarily use the gate circuit to complete a 16-bit full-adder circuit.The design solve this problem with step-by-step approach, namely start designing one full-adder, and then use one full-adder design a four full-adder , the last design the 16-bit full-adder based on the four full-adder,and use VHDL language programming, at MAX-PLUS Ⅱsimulation on simulation platform. The simulation results show that the design of the curriculum design of the 16-bit full-adder to add a 16-bit binary number addition operations. Keywords：Full-adder; Gate circuit; First binary
16位全加器电路的设计与实现(课程设计) 默认分类2010-06-29 11:07:45 阅读282 评论0 字号：大中小订阅四川理工学院 课程设计任务书 设计题目:采用门电路设计一个16位的全加器电路 系别: 计算机学院 专业: 计算机科学与技术08级6班 指导教师: 朱文忠 学生姓名: 杨世刚 目录 ? 引言 (1) 1、设计背景 (1) 2、关键技术的介绍及设计分工 (1) ? 设计过程 (2) 1、设计目的 (2) 2、设计的内容 (2) 3、设计的组成原理分析 (3) ? 硬件方案 (4) 1、半加器原理 (4) 2、全加器原理 (5) 3、一位全加器 (7) 4、四位先行进位加法器的逻辑设计 (8) 5、十六位全加器的设计 (10) 6、十六位全加器的基本原理 (10) 7、真值表的建立 (11) 8、十六位全加器的功能及电路图设计 (12) ? 软件方案 (14) 1、用VHDL编写代码验证 (14) ? 可行性论证 (19) 1、课程设计的可行性分析 (19) 2、结果分析 (19) ? 总结 (20)
1、实验结论 (20) ? 参考文献 (21) ? 引言 设计的背景： 全加器的运用是相当的广泛的,像各种各样的CPU和某些模型机，然而对于快速正确的加法器的设计是相当的重要的，所以在这次课程设计我选择对全加器的设计与实现。 总的来说多位加法器的构成有两种方式：并行进位（又叫超前进位）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。并行进位的并行加法器又可以分为组内并行、组间串行的进位链和组内并行、组间并行的进位链。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。它们的目的就是要进位信号的产生尽可能的快,因此产生了二重进位链或更高重进位链,显然进位速度的提高是以硬件设计的复杂化为代价来实现的。 另外一个器件需要进一步的更新换代，在我们所学的知识领域里面，我们认为应该需要两个方面，一个是设计，有一个好的设计，它就像一种需求一样，即使这种设计在实际上暂时无法得到应用，但是，在一定时期以后，它是可以实现的。另一个是工艺，对于一个好的设计，由于工艺还没有达到那个水平没法进行对好的设计的实现。所以在这次我们使用我们所学过的知识进行对这个16位全加器进行设计。 关键技术介绍： 全加器是组合逻辑电路的一个重要的器件，它的设计方式有多种，这里采用逐个进位即串行进位和超前进位即并行进位综合设计。 超前进位：是在低位没有完成计算就已经进位，这种设计比起串行进位方式设计的电路延时小，特别是多位的全加器，但设计原理相对较难。 串行进位：是等到低位计算完毕后才产生进位，这种方式设计的电路延时较大，在多位的运算中延时是较大的但设计简单易懂。 ? 设计过程 设计目的： 巩固和运用所学课程，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。 1. 了解计算机的硬件基本组成。 2. 了解计算机中半加器的设计。 3. 熟悉74系列芯片的组成和工作过程。 4. 掌握全加器的组成、工作原理。 5. 掌握1位全加器的形成。 6. 掌握4位片SN74LS181的原理。 7. 掌握形成16位运算器数据通路结构。 8. 掌握快速进位链产生进位的逻辑表达式。 9. 学会使用MAX-PLUSⅡ软件设计电路原理图及功能模拟。 10.熟悉常用的门电路，掌握快速进位链技术。
实验一1位全加器电路的设计 一、实验目的 1、学会利用Quartus Ⅱ软件的原理图输入方法设计简单的逻辑电路； 2、熟悉利用Quartus Ⅱ软件对设计电路进行仿真的方法； 3、理解层次化的设计方法。 二、实验内容 1、用原理图输入方法设计完成一个半加器电路。并进行编译与仿真。 2、设计一个由半加器构成1位全加器的原理图电路，并进行编译与仿真。 3、设计一个由1位全加器构成4位加法器的原理图电路，并进行编译与仿真。 三、实验步骤 1. 使用Quartus建立工程项目 从【开始】>>【程序】>>【ALtera】>>【】打开Quartus软件，界面如图1-1示。
图1-1 Quartus软件界面 在图1-1中从【File】>>【New Project Wizard...】新建工程项目，出现新建项目向导New Project Wizard 对话框如图1-2所示。该对话框说明新建工程应该完成的工作。 在图1-2中点击NEXT进入新建项目目录、项目名称和顶层实体对话框，如图1-3 所示，顶层实体名与项目名可以不同，也可以不同。输入项目目录如E:\0512301\ first、工程项目名称和顶层实体名同为fadder。 图1-2 新建工程向导说明对话框
图1-3 新建工程目录、项目名、顶层实体名对话框接着点击NEXT进入新建添加文件对话框如图1-4所示。这里是新建工程，暂无输入文件，直接点击NEXT进入器件选择对话框如图1-5所示。这里选择Cyclone 系列的EP1C6Q240C8。
图1-4 新建添加文件对话框 图1-5器件选择对话框 点击NEXT进入添加第三方EDA开发工具对话框如图1-6所示。