8位全减器的设计图

课程名称：电子设计自动化技术课题名称： 8位减法器设计姓名：**学号： *********班级：数控卓越111 2013年11 月24 日目录 (1)摘要 (2)一、设计目的 (2)二、任务要求 (2)三、基本原理 (3)四、设计方案及实现方法 (3)五、设计条件 (4)六、设计步骤 (4)6.1、半减器的设计 (5)6.2、全减器的设计 (6)6.3、8位减法器设计 (6)七、结果与分析 (9)7.1、设计原理图或VHDL源程序 (9)7.2、器件及管脚分配图 (9)7.3、仿真波形 (9)八、总结 (10)九、参考文献 (11)摘要：EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在EDA广泛应用于机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域。

8位减法器作为数字电路的基础电路，也可以通过EDA设计实现其功能，并且广泛应用于各种电路。

关键词：EDA8位减法器电路一、设计目的1.熟悉EDA技术开发流程2.熟悉Quartes II集成开发软件的使用3.学习用原理图输入法和文本输入法进行简单设计4.熟悉简单组合电路设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果5.复习减法器的原理，掌握减法器的设计实现方法二、任务要求1.完成8位减法器的设计2.进行波形仿真，并分析仿真波形图，得出结论三、基本原理1、8位减法器的管脚如图：A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3A4 B4 A5 B5 A6 B6 A7 B7 SIN其中A i 为被减数，B i 为减数，SIN 为借位入，S i 为差，因为是8位减法器，在减的时候需要借位，所以有17个输入，分别对应8个全减器的输入，9个输出表示其结果。

C616卧式车床八工位数控回转刀架设计【摘要】数控加工的加工精度高，生产率高，能减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高，它的发展和运用，影响着制造业水平高低，实现生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向，所以非常值得我们去研究。

本设计通过对八工位卧式电动控制刀架的工作原理的分析，确定了多种方案，综合考虑各种方案的优缺点、性价比后，采用电动回转刀架。

其刀架机构的主要部件包括减速传动机构、刀架的抬起机构、锁紧与转位精定位机构等，控制系统软件包括控制系统的选择，控制系统软硬件的设计，收发信电路的设计等，设计中所采用螺杆抬起机构、端齿盘定位机构和单片机控制系统都计较经济实用，适合我们我国现阶段数控机床的发展需要。

【关键词】八工位，电动刀架，自动化，8051单片机[Abstract]The machining precision of NC machining high, high productivity, reduces the labor intensity of operator, improve working conditions, is conducive to the modernization of production management and improving economic benefit, its development and use, affect the manufacturing industry level, realizes the numerical control of the production process, has become the development direction of manufacturing industry, it is worth we are going to study.This design through the analysis of the work principle of the eight station horizontal electric control tool, to determine the various schemes, considering the advantages and disadvantages of various schemes, cost-effective, with electric rotary cutter. The tool holder mechanism consists of a deceleration transmission mechanism, cutter lifting mechanism, locking and indexing precision positioning mechanism, control system software includes the choice of the control system, the design of hardware and software of control system, transceiver circuit design, the screw lifting mechanism, the tooth disk positioning mechanism and a microcomputer control system all care about the economic and practical design, need to develop suitable for our country at thepresent stage of CNC machine tools.Key word.Eight station, electric tool, automation, 8051 single chip microcomputer目录1 绪论 (5)引言 (5)国内外研究现状 (5)存在的问题 (6)解决的方法 (7)2 方案设计 (8)自动刀架的基本要求和类型 (8) (8) (8)方案的拟定和确定 (9)3 总体结构设计 (11)减速传动机构方案设计 (11)刀架抬起机构设计 (12)上刀体锁紧与精定位机构设计 (13)4 主要部件的设计计算 (15)减速传动机构的设计计算 (15) (15) (15) (15) (19) (19)螺杆的设计计算 (20) (20) (21) (21)端齿盘设计 (21)端齿盘的特点 (22)端齿盘主要参数的设计计算 (22)5 电气控制部分设计 (26)控制系统的选择 (26)控制方式的选择 (27)硬件电路设计 (27) (27) (29)控制软件设计 (31)6 致谢 (37)7 参考文献 (38)1 绪论引言电动刀架是数控车床重要的传统结构，应用了自动控制、微电子、传感测量等方面的最新成就，是典型的机电一体化产品。

同加法运算一样，减法运算可采用减法器来实现。

半减器和全减器的设计方法和步骤与设计加法器相同。

实用上，为了简化系统结构，通常不另外设计减法器，而是将减法运算变为加法运算来处理，使运算器既能实现加法运算，又可实现减法运算。

一般采用加补码的方法代替减法运算，下面先来介绍这种方法的原理。

1.反码和补码这里只讨论数值码，即数码中不包括符号位。

以前应用的自然二进制码称为原码，所谓反码就是将原码中的所有0变为1，所有1变为0后的代码。

观察如下几组原码与反码之间的关系。

显然，每组反码都是从1111中减去原码的结果，所以，可得如下反码与原码的一般关系式：Ｎ反＝（2n－1）－Ｎ原其中Ｎ等于数码的位数。

定义补码为：Ｎ补＝2n－Ｎ原于是，便可得到补码和反码的关系式：Ｎ补＝Ｎ反＋1由以上分析可知，一个数的反码可将原码经反相器获得，而由反码加1就可得到补码。

2.由加补码完成减法运算由反码与原码的一般关系式可得两数Ａ、Ｂ相减的表达式：上式表明Ａ减Ｂ可由Ａ加Ｂ的补码并减2n完成。

下图为４位减法运算电路图：由４个反相器将B的各位反相（求反），并将进位输入端C-1接逻辑1以实现加1，由此求得Ｂ的补码。

显然，只能由高位的进位信号与2n相减。

当最高位的进位信号为1（2n）时，它们的差为0；最高位的进位信号为0时，它与2n相减所得的差为1，同时还应发出借位信号。

因此，只要将最高位的进位信号反相即实现了减2n的运算，反相器的输出Ｖ为1时需要借位，故Ｖ为借位信号。

下面分两种情况分析减法运算过程。

（1）Ａ－Ｂ≥0的情况。

设Ａ＝0101，Ｂ＝0001。

求补相加演算过程如下：直接作减法演算，则有比较两种运算结果，它们完全相同。

在Ａ－Ｂ≥0时，所得的差就是差的原码，借位信号为0。

（2）Ａ－Ｂ＜0的情况。

设Ａ＝0001，Ｂ＝0101。

求补相加演算过程如下：直接作减法运算，则有：比较两种运算结果可知，前者正好是后者的绝对值的补码，借位信号Ｖ为1时表示差为负数，Ｖ为0时差为正数。

课程设计（论文）课程名称：数字电子技术基础题目：全加（减）器的设计院（系）：机械电子工程系专业班级：电信0901姓名：詹志鹏学号：200906030105指导教师：史毅敏2011年12月30日全加（减）器一、全减器是两个二进制的数进行减法运算时使用的一种运算单元。

最简单的全减器是采用本位结果和借位来显示，二进制中是借一当二，所以可以使用两个输出变量的高低电平变化来实现减法运算。

二、全加器是两个二进制的数进行加法运算时使用的一种运算单元。

最简单的全加器是采用本位结果和借位来显示，二进制中是逢二进一，所以可以使用两个输出变量的高低电平变化来实现加法运算。

我们的设计题目是采用Multisim设计一个全加（减）器，（当X=0实现加法运算；当X=1实现减法运算），用译码器和选择器分别实现。

关键词：全减器，全加器，选择器，译码器，Multisim目录1 设计任务 (3)2 设计方案 (3)3 电路设计 (8)4 整体电路图的仿真测试及性能检测 (10)5 收获与心得体会 (12)6 参考书目 (13)全加（减）器第一部分设计任务1、实验目的：（1）了解全加器和全减器的原理及逻辑功能，掌握全加器和全减器用途，熟悉全加器和全减器之间的相同点和不同点。

（2）了解译码器和选择器的原理及逻辑功能，掌握译码器和选择器用途，熟悉如何用译码器和选择器设计全加器和全减器。

（3）了解Multisim的工作特点，掌握Multisim设计方法，并用它设计出全加器和全减器。

2、实验要求：我们的设计题目是采用Multisim设计一个全加（减）器，（当X=0实现加法运算；当X=1实现减法运算），用译码器和选择器分别实现。

第二部分设计方案一、实验原理：（一）全加器是两个二进制的数进行加法运算时使用的一种运算单元。

最简单的全加器是采用本位结果和借位来显示，二进制中是逢二进一，所以可以使用两个输出变量的高低电平变化来实现加法运算。

1、元器件介绍译码器：译码是编码的逆过程，译码器的逻辑功能是将输入二进制代码的原意“译成”相应的状态信息。

全加器全减器设计实验报告1. 引言全加器和全减器是数字电路中常用的基本电路模块之一。

全加器用于将两个二进制数相加，全减器用于将两个二进制数相减。

在本实验中，我们将设计并实现一个4位的全加器和一个4位的全减器电路。

2. 原理2.1 全加器全加器是由两个半加器和一个或门组成的电路。

一个半加器用于计算两个输入位的和，另一个半加器用于计算进位值。

将两个半加器的结果和进位值通过或门进行运算，即可得到全加器的输出。

如下图所示为全加器的逻辑电路图：其中，A和B为输入信号，用于表示待相加的两个二进制数的对应位；S为输出信号，表示两个输入数的对应位相加的结果；C为进位信号，表示相加时产生的进位。

2.2 全减器全减器是由两个半减器和一个与非门组成的电路。

与全加器类似，一个半减器用于计算两个输入位的差，另一个半减器用于计算借位值。

将两个半减器的结果和借位值通过与非门进行运算，即可得到全减器的输出。

如下图所示为全减器的逻辑电路图：其中，A和B为输入信号，用于表示待相减的两个二进制数的对应位；D为输出信号，表示两个输入数的对应位相减的结果；B为借位信号，表示相减时需要借出的位。

3. 设计和实现3.1 全加器设计根据2.1中的原理，我们可以使用两个半加器和一个或门来实现一个4位的全加器电路。

根据全加器的逻辑电路图，我们可以将四个输入位（A0, A1, A2, A3）依次与另外四个输入位（B0, B1, B2, B3）连接到两个半加器中，然后将两个半加器的和（S0, S1, S2, S3）通过或门进行运算。

此外，计算进位值需要使用到四个位的与门（And）。

具体电路图如下：3.2 全减器设计根据2.2中的原理，我们可以使用两个半减器和一个与非门来实现一个4位的全减器电路。

根据全减器的逻辑电路图，我们可以将四个输入位（A0, A1, A2, A3）依次与另外四个输入位取反连接到两个半减器中，然后将两个半减器的差（D0, D1, D2, D3）通过与非门进行运算。

基于VHDL4位加法器的设计实验三基于VHDL 4位加法器的设计⼀、实验⽬的1、进⼀步熟悉QUARTUS II软件的使⽤⽅法和VHDL输⼊的全过程。

2、进⼀步掌握实验系统的使⽤。

⼆、实验原理图 2-1 半加器原理图图 2-2 1位全加器原理图图 2-3 4 位加法器原理图4 位加法器(如图 2-3)是以 1 位全加器作为基本硬件，由 4 个 1 位全加器串⾏构成，1位全加器⼜可以由两个1位的半加器和⼀个或门连接⽽成(如图 2-2)，⽽1位半加器可以由若⼲门电路组成（如图 2-1）。

三、实验内容本次实验使⽤ Altera FPGA 的开发⼯具 Quartus Ⅱ，利⽤原理图输⼊设计⽅法设计⼀个 4位加法器，取实验板上的 8 位按键的⾼ 4 位与低 4 位分别作为 4 位加数与被加数，其中 8 个 LED 取 5 位作为结果输出，LED2~LED5 作为 4 位相加之和的输出结果，LED1作为两数⾼ 4 位相加的进位 (LED 亮，表⽰低电平“0”， LED 灭，表⽰⾼电平“1”)四、实验步骤1、打开QUARTUS II软件，新建⼀个⼯程。

2、建完⼯程之后，再新建⼀个VHDL File。

新建⼀个VHDL⽂件的过程如下：1）选择QUARTUS II软件中的File->New命令，出现New对话框。

如图2-1所⽰。

图2-1 新建设计⽂件选择窗⼝2）在New对话框（图2-1）中选择Design Files页下的VHDL File，点击OK按钮，打开VHDL编辑器对话框，如图2-2所⽰。

图2-2 VHDL编辑窗⼝3、按照实验原理和⾃⼰的想法，在VHDL编辑窗⼝编写1位半加器的VHDL程序。

如图2-3所⽰。

图2-3 1位半加器VHDL程序4、编写完半加器VHDL程序后，保存，⽂件名为h_adder.vhd（注意⽂件名要与实体名保持⼀致），再将半加器⽂件设置为顶层⽂件，然后进⾏编译并仿真，对程序的错误进⾏修改。

目录第1章概述 (1)1.1 EDA技术及其发展 (1)1.2 Quartus II 软件介绍 (1)第2章减法器的设计 (3)2.1半减器的设计 (3)2.2 全减器的设计 (5)2.3八位全减器的设计 (7)第3章引脚锁定和编程下载 (10)3.1引脚锁定 (10)3.2编程下载 (10)结论 (12)参考文献 (13)第1章概述1.1 EDA技术及其发展EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。

在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。

这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。

这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

EDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

实验四 全减器一、实验目的设计并实现一个一位减法器 二、实验原理半减器不考虑低位向本位的借位。

一位半减器由两个输入、两个输出。

表1 半减器真值表输入 输出 Bi Ai Di Ci 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 11由真值表可得到函数表达式：Bi Ai Bi Ai Di += Bi Ai Ci =在下图中，“进位入”Ci -1是指低位的进位输出，“进位出”Ci 即是本位的进位输出。

Ai Bi A BCDDi CiC D 半减器半减器≥Ci-1原理图如下：全减器（被减数）Ai(减数)Bi（差）Di (借位出)Ci真值表：输入输出Ci-1Bi Ai Si Ci 0000000000000000000011111111111111111111根据真值表写出逻辑表达式：111i i i i i i i i i i D A B C A B C A B C ---=++三、实验步骤1、建立工程fullsub,新建VHDL 文件输入以下代码保存为fullsub1.vhdl 。

打开addern.vhdl 文件，选择File → Creat/Update → Creat Symbol Files for Current Files 生成顶层符号文件。

（参考实验一、二）----------------------半减器程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity halfsub is port(a,b:in std_logic; d,c:out std_logic); end halfsub;architecture half1 of halfsub is begind<=((a and (not b))or ((not a)and b)); c<=(not a)and b; end half1;-----------------------------------全减器程序 library ieee;use ieee.std_logic_1164.all; entity fullsub1 isport(ai,bi,ci:in std_logic; di,co:out std_logic); end fullsub1;architecture full1 of fullsub1 iscomponent halfsub-----------声明半减器调用 port(a,b:in std_logic;d,c:out std_logic); end component;signal halfsub1_d,halfsub1_c,halfsub2_c:std_logic;begin----------------------------------------------------------调用半减器 halfsub1:halfsub port map (ai,bi,halfsub1_d,halfsub1_c); halfsub2:halfsub port map (halfsub1_d,ci,di,halfsub2_c); co<=(halfsub1_c or ci); end full1;2、新建一个Block Diagramm/Schematic File 原理图文件，，在空白处双击添加生成的顶层原理图，并连接input 、output （输入输出管脚）重命名后如图所示，保存文件fullsub.bdf 。