数电组合逻辑电路设计

数电——组合逻辑电路设计

实现四位二进制无符号数乘法计算学号

姓名

专业通信工程

日期 2017.4.29

一、设计目的

设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。两个二进制数分别是被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 。被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。其中显示低位的数码管是十进制的；显示高位的数码管是二进制的，每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。所得的和即是被乘数和乘数的乘积。做到保持乘积、输出乘积，即认为实验成功，结束运算。

二、设计思路

将乘法运算分解为加法运算。被乘数循环相加，循环的次数是乘数。加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现，循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。运算结果的显示有数码管完成，显示数字的高位（进位信号）由计数器74LS161控制。

以54 为例。被乘数3210A A A A 是5，输入0101；乘数3210B B B B 是4，输入0100.将3210A A A A 输入到加法器的A 端，与B 端的二进制数相加，输出的和被送入74LS161的置数端（把这个计数器成为“置数器”）。当时钟来临，另一个74LS161（被称之为“计数器”）计1，“置数器”置数，返回到加法器的B 端，再与被乘数3210A A A A 相加……当循环相加到第四个时钟的时候，“计数器”计4，这个4在数码比较器74LS85上与乘数3210B B B B 比较，结果是相等，A=B 端输出1，经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路，截断与门。至此，被乘数变为0000，即便是再循环相加，和也不变。这个和，是多次循环相加的和，就是乘积。高位显示电路较为独立，当加法器产生了进位信号，CA 端输出了一个高电平脉冲，经过非门变为下

降脉冲驱动74LS161计一次数，这个数可以通过数码管显示出来。但是由于二进制数是满足8421排列的，进位的数是10000，即是10进制数的16。

三、仪器设备名称、型号

74LS85 （一个）74LS161 （三个）

74LS283 （一个）74LS08 （两个）

非门（两个）数码显示管（两个）

四、实验电路图

说明：左下角的D1C1B1A1为被乘数的输入端，单刀双掷开关向上是“1”，向下时“0”。左侧的D2C2B2A2是乘数的输入端。被乘数经过中间靠右的“加法器低位片”循环相加，相加的结果经过右上方的“置数器”返回到加法器。“置数器”和“计数器”共用一个时钟信号，当“计数器”所计的数与乘数相等的时候，最上方的数码比较器输出“1”，经过非门变为“0”，“0”返回到4双输入与门中将与门封死，输出0000.同样是这个“0”信号，将“计数器”的使能端EP 置为“0”，使计数器保持输出，达到稳定输出的目的。当“加法器低位片”有进位时，输出一个上升沿，经过非门后变为下降沿，驱动“进位信号计数器”计数，其结果被“高位显示”显示出来。“高位显示”的示数都要乘以16才可以变为10进制的数。最后的乘积可由两个数码管显示出来。读数方法：“高位显示”字形所对应的十进制数*16+“低位显示”字形所对应的十进制数。计算结束，目的达成。

五、仿真分析结果

仿真结果1

被乘数1000，乘数1000，结果：4*16=64。具体情况请看图中的方框。

仿真结果2

被乘数0011，乘数1100，结果：2*16+4=36。具体情况请看图中的方框。

六、实验结果分析

所设计乘法器工作良好、结果与预想情况相同。

七、心得体会

通过这一段时间的紧张学习，最后完成了我的设计任务——四位二进制乘法器的设计。通过本次课程设计的学习，我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识完成工作的能力。乘法器虽然是比较简单的设计课程，但它给了我一个锻炼的机会和检验的机会，也给我复习多个学科知识提供了便利。希望学校以后多安排一些类似的实践环节，让同学们学以致用

另：使用硬件描述语言ISE设计乘法器的实验过程图如下

仿真分析结果：