半加器、全加器的电路设计实现

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 ， Cout0，0，0，00，1，1，01，0，1，01，1，0，1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 BCout = 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 ， Cout0，0，0，0，00，0，1，1，00，1，0，1，00，1，1，0，11，0，0，1，01，0，1，0，11，1，0，0，11，1，1，1，1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。

全加器可以由两个半加器和一个或门组成。

其中，两个半加器用于计算S的低位和Cout的低位，而或门用于计算Cout的高位。

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 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND2•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。

实验五半加器和全加器实验五半加器和全加器一、实验目的1(掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

2(验证半加器、全加器、奇偶校验器的逻辑功能。

二、实验原理使用中、小规模集成门电路分析和设计组合逻辑电路是数字逻辑电路的任务之一。

本实验中有全加器的逻辑功能的测试，又有半加器、全加器的逻辑设计。

通过实验要求熟练掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

实验中使用的二输入端四异或门的电路型号为74LS86，四位二进制全加器的型号为74LS83A，其外引线排列及逻辑图如下:14 13 12 11 10 9 8VCC=1 =174LS86=1 =1GND1 2 3 4 5 6 774LS86引脚排列16 15 14 13 12 11 10 9C C GND B AΣ 44011 BΣ4174LS83AA 2A Σ AB V Σ B 4333CC221 2 3 4 5 6 7 874LS83引脚排列74LS83A是一个内部超前进位的高速四位二进制串行进位全加器，它接收两个四位二进制数(A~A，B~B)，和一个进位输入(C)，并对每一位产生二进制和14140 (Σ~Σ)输出，还有从最高有效位(第四位)产生的进位输出(C)。

该组件有144越过所有四个位产生内部超前进位的特点，提高了运算速度。

另外不需要对逻辑电平反相，就可以实现循环进位。

三、实验仪器和器件1(实验仪器(1)DZX-2B型电子学综合实验装置(2)万用表(MF47型)2(器件(1)74LS00(二输入端四与非门)(2)74LS86(二输入端四异或门)(3)74LS83(四位二进制全加器)(4)74LS54(双二双三输入端与或非门)四、实验内容1(设计用纯与非门组成的半加器，分析、验证其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出A B Y C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1?根据真值表写出逻辑表达式C=AB Y,AB，AB?对逻辑表达式进行化简Y =A?B C=AB?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B= C=AB,AB AAB,BAB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图? Y2 & 接A 逻=AB Y? 辑1& & YY 1 接电Y=A AB 电2平 ? B 平& Y=B AB ?3 Y3 显Y=A?B 示 ? & C=AB C图5-1 半加器设计参考图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-1’(验证) 表5-1(分析)输入输出输入逐级输出Y B C B A B Y C A B YYYY C 1 2 3A 0 1 A 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 00 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 01 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 01 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 卡诺图Y= A?B C=AB 2(设计用异或门组成半加器，并测试其逻辑功能; 解:???步骤同上?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B C= AB,AB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-2输入输出接接=1 A Y ? 逻电A B Y C 辑平显电0 0 0 0 平示 B ? C ? & & 0 1 1 0 图5-2测量由异或门组成的半加器的逻辑功能 1 0 1 01 1 0 12(设计用74LS54、74LS86、74LS00组成全加器，并测试其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出 ?根据真值表写出逻辑表达式 Y C A B C 00 0 0 0 0 Y,ABC，ABC，ABC，ABC00000 1 0 1 0C,ABC，ABC，ABC，ABC00001 0 0 1 01 1 0 0 1 ?对逻辑表达式进行化简0 0 1 1 0，，，，，，，，Y,AB，ABC，AB，ABC,A,BC，A,BC0 1 1 0 1 00001 0 1 0 1 ，，，，，，,A,BC，A,BC,A,B,C0001 1 1 1 1，，，，，，C,ABC，C，AB，ABC,AB，A,BC0000?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式，， Y,A,B,C0，， C,AB，A,BC0?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-3接电平显示 C 输入输出 Y A B CY C 074LS00 & 0 0 0 0 0 ? 0 1 0 1 0 ?1 0 0 1 0 ?1 =1 =11 1 0 0 1 & & & & 0 0 1 1 0 1/2 74LS860 1 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? 1 0 1 0 1 ? A B C0 1 1 1 1 1 74LS54 接逻辑电平图5-34(分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能;接电平显示Σ Σ Σ Σ 4321接接电“0” CC4 0 FAFAFAFA4 3 2 1 平或显“1” ? ? 示 ? ?74LS83A A/AA/AB/BB/B24 13 24 24接逻辑电平图5-4 分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能表5-4输出输入C=0 C=1 00B/BA/A B/B A/A ΣΣΣΣCΣΣΣΣC24 2413131 2 3 4 4 1 2 3 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 10 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 00 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 01 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1*5(用加法器74LS83A实现BCD码和余三码之间的相互转换。

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Vcc4B4A4Y3B3A3Y Array 1A1B1Y2A2B2Y GND2.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。

分析一般分为一下几个步骤：（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。

半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告
一、实验目的
1、了解数字电路的基本运算电路，如半加器和全加器。

二、实验器材
集成电路IC：74LS86、74LS83A、定时器CD4017
三、实验原理
1、半加器
半加器的功能是对两个二进制位的加法进行部分运算，即进行逐位相加，得到次位的进位信号和本位的和信号，半加器的运算法则如下：
• 0+0=0，S=0，C=0
其中，S为和信号，C为进位信号。

半加器的逻辑电路图如图1所示：
其中，传输门XOR gate为异或门，SUM为和信号输出端，CARRY为进位信号输出端。

2、全加器
图2. 全加器逻辑电路图
四、实验内容
将集成电路74LS86的引脚定义为X1、X2、不连、SUM、CARRY，输入进位信号CARRY 为不连，依次连接如图3所示，将本位输入信号接到X1和X2引脚上，再将SUM和CARRY 引脚接到示波器上，调节示波器显示参数，观察和进位信号输出情况。

将全加器的电路图按照原理图进行布线，如图4所示：
五、实验结果
将X1和X2输入信号分别输入1和0，观察示波器上和进位信号输出情况如图5所示：
图5. 半加器实验结果
该结果表明，1+0=1，和信号S=1，进位信号C=0，符合半加器的逻辑运算法则。

3、实验验证了半加器和全加器的逻辑运算法则和逻辑电路设计方法。

组合逻辑电路设计之全加器半加器全加器和半加器是组合逻辑电路中常用的两种基本电路。

全加器和半加器可以用于实现二进制数的加法运算。

在本文中，将详细介绍全加器和半加器的设计原理和电路结构。

一、半加器半加器是一个用于实现两个一位二进制数相加求和的电路。

半加器的输入包括两个二进制数A和B，输出包括二进制求和信号S和进位信号C。

```A----，--?--SB----，，--CGND```半加器的输出S等于输入A和B的异或（XOR）结果，输出C等于输入A和B的与（AND）结果。

半加器的真值表如下所示：A，B，S，C---，---，---，---0，0，0，00，1，1，01，0，1，01，1，0，1二、全加器全加器是一个用于实现三个一位二进制数相加求和的电路。

全加器的输入包括两个二进制数A和B，以及一个进位信号Cin（来自上一位的进位或者是初始进位信号），输出包括二进制求和信号S和进位信号Cout （输出给下一位的进位信号）。

```A----，--?---SB ----，，--CoutCin --，--?-------CGND```全加器的输出S等于输入A、B和Cin的异或（XOR）结果，输出Cout等于输入A、B和Cin的任意两个的与（AND）结果和输入A、B和Cin的三个的或（OR）结果的与（AND）结果。

全加器的真值表如下所示：A ，B ， Cin ， S ， Cout---，---，-----，---，------0，0，0，0，00，0，1，1，00，1，0，1，00，1，1，0，11，0，0，1，01，0，1，0，11，1，0，0，11，1，1，1，1三、全加器的电路设计可以通过组合半加器的方式来设计一个全加器。

在全加器中，首先使用两个半加器实现输入A和B的求和结果（S1）和对应的进位（C1）；然后再使用一个半加器将输入A和B之间的进位信号（Cin）与求和结果（S1）相加，得到最终的求和结果（S）和进位信号（Cout）。

北京邮电大学世纪学院<通信工程系数字电路实验>实验报告实验名称：VHDL半加器与全加器的设计与验证实验班级：姓名：专业：学号：实验室：实验组别：实验时间：审阅教师：评定成绩：实验题目基于 VHDL 的半加器与全加器的设计与验证实验一、实验目的1、学习 Quartus II 软件的使用；2、VHDL 半加器的设计与验证实验；3、VHDL 全加器的设计与验证实验；4、掌握模块的 VHDL 调用；5、学习基于 VHDL 的数字电路的设计。

二、预习内容1、VHDL 语言的基本结构；2、VHDL 语言的数据类型和运算操作符；3、VHDL 语言的主要描述语句；三、实验内容本实验主要运用 Quartus II 软件进行 VHDL 电路设计；内容一、VHDL 半加器的设计，包括电路设计并进行时序仿真验证，然后将电路设计进行实际电路的验证；内容二、VHDL 全加器的设计，在VHDL 程序中调用生成的半加器图形符号完成全加器设计，时序仿真验证后，将全加器电路进行实际电路的验证；本实验的重点和难点是 VHDL 语言的使用1、VHDL 半加器电路的设计2、VHDL 半加器电路的时序验证3、VHDL 全加器电路的设计4、全加器电路的时序验证四、实验结果分析对所设计的半加器电路、全加器电路进行实际电路的验证。

分析：五、思考题1、在采用 Quartus II 软件进行 VHDL 电路设计中，工程名、实体名、结构体名如何选取，实体名、结构体名是否可以任意选取，为什么？2、一个完整的 VHDL 语言程序通常包含那几部分？3、VHDL 结构体有那三种描述方式？六、总结。