四位全加器

《计算机组成原理》

实验报告

题目:四位全加器的设计与实现

1、实验内容

四位全加器的设计与实现。

2、实验目的与要求

利用MAX+plusII实现四位全加器并且验证实验内容。

3、实验环境

MAX+plus II 10.1

4、设计思路分析（包括需求分析、整体设计思路、概要设计）

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。

半加器描述：

5、详细设计

A) 半加器设计:

1）新建一个设计文件，使用原理图设计方法设计。

2）将所需元件全部调入原理图编辑窗，所需元件依次为：input 2个；output 2个；and2 1个;xnor 1个;not 1个。

3）依照下图连接好各元件

4）保存为h-adder将当前设计文件设置成工程文件。

5）编译

B) 一位全加器的实现:

1)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。.

2)依照以下原理图连接好全加器:

其中有两个原件(h-adder)为刚刚设计好的半加器.其他原件为:input 3个, output 2个, or2 1个.

3)保存为f-adder设置成工程文件并选择目标器件为EPF10K20TC144.4

4)编译

C) 四位全加器的实现

1) 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。

2) 依照以下原理图连接好全加器。、

其中有四个元件为一位全加器（f-adder），其余为九个input元件；五个output 元件。、

4）编译通过。

6、实验结果与分析

1）建立波形图进行半加器、一位全加器和四位全加器的波形观察,

2）设定仿真时间为60.0us。

3）运行仿真器得到下面波形图:

半加器：

一位全加器：

四位全加器：

4）测量全加器的输入输出延时量是得到下图:

5）进行引脚锁定后再编译一次,再将编程下载.

7、实验体会与建议

通过此次实验熟悉运用掌握了MAX+plusII的操作环境。这次设计的四位全加器也可以称作四位串行进位加法器，这种加法器的最大缺点就是运行速度慢，在最不利的情况下，做一次加法运算需要经过四个全加器的传输延迟时间（从输入加数到输出稳定状态建立起来所需要的时间）才能得到稳定可靠的运算结果。

FPGA4位全加器的设计

目录 一、设计原理 (2) 二、设计目的 (3) 三、设计容 (3) 四、设计步骤 (3) 五、总结与体会 (7)

4位全加器设计报告 一、设计原理 全加器是指能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位。 4位加法器可以采用4个以为全加器级连成串行进位加法器，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，高速运算无法胜任。 A和B为加法器的输入位串，对于4位加法器其位宽为4位，S为加法器输出位串，与输入位串相同，C为进位输入（CI）或输出（CO）。 实现代码为：全加器真值表如下： module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output[3:0]sum; output cout; input[3:0]ina,inb; 输入输出Xi Yi Ci-1 Si Ci 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

input cin; assign {count,sum}=ina+inb+cin; endmodule 二、设计目的 ⑴熟悉ISE9.1开发环境，掌握工程的生成方法。 ⑵熟悉SEED-XDTK XUPV2Pro实验环境。 ⑶了解Verilog HDL语言在FPGA中的使用。 ⑷了解4位全加器的Verilog HDL语言实现。 三、设计容 用Verilog HDL语言设计4位全加器，进行功能仿真演示。 四、设计步骤 1、创建工程及设计输入。 ⑴在E：\progect\目录下，新建名为count8的新工程。

实验一四位串行进位加法器的设计实验报告

实验一四位串行进位加法器的设计 一、实验目的 1.理解一位全加器的工作原理 2.掌握串行进位加法器的逻辑原理 3.进一步熟悉Quartus软件的使用，了解设计的全过程， 二、实验内容 1.采用VHDL语言设计四位串行进位的加法器 2.采用画原理图的方法设计四位串行进位加法器 三、实验步骤 1、使用VHDL语言设计 1.打开File—>New Project Wizard输入文件名adder4保存在D盘内，打开File—>New—>VHDL File,从模版中选择库的说明，use语句的说明，实体的说明，结构体的说明，编写VHDL代码，然后保存、编译。打开File—>New—>Other File—>Vector Waveform File,查找引脚，从Edit中选择End Time 输入40、ns 保存。从Assignments—>Settings—>Simulator Settings —>Functional 然后Processing—>Generate Functional Simnlation Netlist —>确定。选择Start Simulation保存最后的波形图，打开File —>close关闭工程。 底层文件： LIBRARY ieee;

USE fadder IS PORT ( a, b,cin : IN STD_LOGIC; s, co : OUT STD_LOGIC ); END fadder; ARCHITECTURE arc1 OF fadder IS BEGIN s<=a xor b xor cin; co<=((a xor b)and cin)or(a and b); END arc1; 顶层文件： LIBRARY ieee; USE adder4 IS PORT ( c0: IN STD_LOGIC; a,b : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); s : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); c4 : OUT STD_LOGIC );

实验一 4位全加器的设计

实验一4位全加器的设计 一、实验目的： 1 熟悉QuartusⅡ与ModelSim的使用； 2 学会使用文本输入方式和原理图输入方式进行工程设计； 3 分别使用数据流、行为和结构化描述方法进行四位全加器的设计； 4 理解RTL视图和Technology Map视图的区别； 5 掌握简单的testbench文件的编写。 二、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进位输入信号cin相接。 三、实验内容： 1.QuartusII软件的熟悉 熟悉QuartusⅡ环境下原理图的设计方法和流程，可参考课本第4章的内容，重点掌握层次化的设计方法。 2.设计1位全加器原理图 设计的原理图如下所示：

VHDL源程序如下（行为描述）：-- Quartus II VHDL Template -- Unsigned Adder library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity f_add is port ( a : in std_logic; b : in std_logic; ci : in std_logic; y : out std_logic; co : out std_logic ); end entity; architecture rtl of f_add is begin (co,y)<=('0',a)+('0',b)+('0',ci); end rtl;

四位二进制加法器课程设计

课题名称与技术要求 课题名称： 四位二进制加法器设计 技术要求： 1)四位二进制加数与被加数输入 2)二位数码管显示 摘要 本设计通过八个开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入四位串行进位加法器相加，将输出信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位 C3通过译码器Ⅰ译码，再将输出的Y3,Y2,Y1,Y0和X3,X2,X1,X0各自分别通过一个74LS247译码器，最后分别通过数码管BS204实现二位显示。 本设计中译码器Ⅰ由两部分组成，包括五位二进制译码器和八位二进制输出器。信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位C3输入五位二进制-脉冲产生器，将得到的n（五位二进制数码对应的十进制数）个脉冲信号输入八位二进制输出器，使电路的后续部分得以执行。 总体论证方案与选择 设计思路：两个四位二进制数的输入可用八个开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是五位二进制数。本题又要求用两个数码管分别显示求和结果的十进制十位和各位，因此需要两个译码器Ⅱ分别译码十位和

个位。综上所述，需要设计一个译码器Ⅰ，能将求和得到的五位二进制数译成八位，其中四位表示这个五位二进制数对应十进制数的十位，另四位表示个位。而译码器Ⅱ有现成的芯片可选用，此处可选74LS247，故设计重点就在译码器Ⅰ。 加法器选择 全加器：能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。或：不仅考虑两个一位二进制数相加，而且还考虑来自低位进位数相加的运算电路，称为全加器。 1)串行进位加法器 构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。 优点：电路比较简单。 最大缺点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，运算速度慢。 2)超前进位加法器 为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所消耗的时间，于是制成了超前进位加法器。 优点：与串行进位加法器相比，（特别是位数比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。 缺点：电路比较复杂。 综上所述，由于此处位数为4（比较小），出于简单起见，这里选择串行进位加法器。 译码器Ⅱ选择 译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含意“翻译”过来，给出相应的输出信号。译码器是使用比较广泛的器材之一，主要分为：变量译码器和码制译码器，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种最典型，使用十分广泛。显示译码器又分为七段译码器和八段

FPGA4位全加器的设计

目录 一、设计原理 (1) 二、设计目的 (1) 三、设计内容 (2) 四、设计步骤 (2) 五、总结与体会 (6)

4位全加器设计报告 一、设计原理 全加器是指能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位。 4位加法器可以采用4个以为全加器级连成串行进位加法器，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，高速运算无法胜任。 A 和 B 为加法器的输入位串，对于4位加法器其位宽为4位，S 为加法器输出位串，与输入位串相同， C 为进位输入（CI ）或输出（CO ）。 实现代码为： 全加器真值表如下： module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output[3:0]sum; output cout; input[3:0]ina,inb; input cin; assign {count,sum}=ina+inb+cin; endmodule 二、设计目的 ⑴熟悉ISE9.1开发环境，掌握工程的生成方法。 ⑵熟悉SEED-XDTK XUPV2Pro 实验环境。 ⑶了解Verilog HDL 语言在FPGA 中的使用。 ⑷了解4位全加器的Verilog HDL 语言实现。 输 入 输 出 Xi Yi Ci-1 Si Ci 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

三、设计内容 用Verilog HDL语言设计4位全加器，进行功能仿真演示。 四、设计步骤 1、创建工程及设计输入。 ⑴在E：\progect\目录下，新建名为count8的新工程。 ⑵器件族类型（Device Family）选择“Virtex2P” 器件型号（Device）选“XC2VP30 ff896-7” 综合工具（Synthesis Tool）选“XST(VHDL/Verilog)” 仿真器（Simulator）选“ISE Simulator”

利用全加器电路创建四位二进制加法器

一.课程设计的目的： 1、学习并了解MATLAB软件。 2、尝试用Simulink建模。 3、实现对数字电路的防真设计。 4、利用全加器电路创建四位二进制加法器。 二.课程设计题目描述及要求： 利用所学的数字电路的基本知识和MUTLAB软件中Simulink的应用学习，完成对数字电路的仿真设计。用各种各样的组合逻辑电路设计全加器，输出曲线，再利用全加器设计电路创建四位二进制加法器电路图，给出输出。 三．MATLAB软件简介： MATLAB是MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的数值计算可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。MATLAB是由Matrix 和Laboratory单词的前三个字母组合而成的，其含义是矩阵实验室。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。它支持线性和非线性系统，连续时间、离散时间，或者两者的相结合的仿真，而且系统是多进程的。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加法器逻辑电路。 四．课程设计的内容： 1、1位全加器的设计。 所谓全加器，就是带进位输入和进位输出的加法器。1位全加器有3个输入，分别是加

8位全加器的设计

课程设计报告 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业计算机科学与技术 班级12０2 学号３4 姓名贺义君 指导教师刘洞波陈淑红陈多 2013年１2月13日

课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业班级计算机科学与技术1202 学生姓名贺义君 学号3４ 指导老师刘洞波陈淑红陈多审批刘洞波 任务书下达日期：2013年12月1３日 任务完成日期：２０14年01月２1日

一、设计内容与设计要求 1.设计内容： 本课程是一门专业实践课程，学生必修的课程。其目的和作用是使学生能将已学过的数字电子系统设计、VＨDL程序设计等知识综合运用于电子系统的设计中,掌握运用VHDＬ或者Veｒiｌｏg HＤL设计电子系统的流程和方法,采用Quａrtｕs II等工具独立应该完成1个设计题目的设计、仿真与测试。加强和培养学生对电子系统的设计能力,培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用数字逻辑课程的理论知识的能力，训练学生应用Ｑｕａrtus II进行实际数字系统设计与验证工作的能力,同时训练学生进行芯片编程和硬件试验的能力。 题目一４线-16线译码器电路设计； 题目二16选1选择器电路设计; 题目三4位输入数据的一般数值比较器电路设计 题目四10线-４线优先编码器的设计 题目五8位全加器的设计 题目六RS触发器的设计; 题目七JK触发器的设计; 题目八Ｄ触发器的设计; 题目九十进制同步计数器的设计； 题目十T触发器的设计; 每位同学根据自己学号除以1０所得的余数加一，选择相应题号的课题。 参考书目 1 EＤA技术与VHDL程 序开发基础教程 雷伏容，李俊,尹 霞 清华大学出版 社 ９７８－7-30２－２２ 41６－7 20１ TＰ３1２VＨ／ 36 2 VHDL电路设计雷伏容清华大学出版 社 7-302－１42２６-2 2006 TＮ702/１85 3 ＶHDL电路设计技术王道宪贺名臣? 刘伟 国防工业出版 社 ７-118-03３52-9 2004 TN7０２/6２ 4 ＶHＤL 实用技术潘松，王国栋７-8１06 5 7－８106５－2９０－7 2000 TＰ３１２VＨ/1 5 ＶＨＤL语言１０0 例详解 北京理工大学Ａ SIＣ研究所 7-9０0６25 7－90０6２5-0２-X 1９ 99 TP３12VＨ/3 6 ＶHDL编程与仿真王毅平等人民邮电出版 社 ７-１15-0864１-９ 2０ 00 ７ 3.9621/W38V 7 ＶＨDL程序设计教程邢建平?曾繁泰清华大学出版 社 7-302-116５２-０ 200 ５ ＴP312VＨ/27 ／3

4位全加器

四位全加器的VHDL实现 通信0704 王学申0120703490117 一、设计要求： 采用QuartusII或Max+PlusII集成开发环境，利用VHDL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。 二、设计分析 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）. 三、加法器的分类 （一）半加器 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为半加器的方框图。图2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；S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C一起作为电路的输出。 图1 半加器

图2 半加器原理图 根据二进制数相加的原则，得到半加器的真值表如表1所列。 信号输入信号输出 A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 表1 半加器的真值表 由真值表可分别写出和数S，进位数C的逻辑函数表达式为： （1） C=AB （2） 由此可见，式(1)是一个异或逻辑关系，可用一个异或门来实现；式(2)可用一个与门实现。仿真结果如图3所示： 图3 半加器仿真图

实验五全加器的设计及应用

实验五全加器的设计及应 用 The following text is amended on 12 November 2020.

实验五全加器的设计及应用一、实验目的 （1）进一步加深组和电路的设计方法。 （2）会用真值表设计半加器和全加器电路，验证其逻辑功能。 （3）掌握用数据选择器和译码器设计全加器的方法。 二、预习要求 （1）根据表5-1利用与非门设计半加器电路。 （2）根据表5-2利用异或门及与非门设计全加器电路。 三、实验器材 （1）实验仪器：数字电路实验箱、万用表； （2）实验器件：74LS04、74LS08、74LS20、74LS32、74LS86、74LS138、74LS153； 四、实验原理 1.半加器及全加器 电子数字计算机最基本的任务之一就是进行算术运算，在机器中的四则运算——加、减、乘、除都是分解成加法运算进行的，因此加法器便成了计算机中最基本的运算单元。 （1）半加器 只考虑了两个加数本身，而没有考虑由低位来的进位（或者把低位来的进位看成0），称为半加，完成半加功能的电路为半加器。框图如图5-1所示。一位半加器的真值表如表5-1所示。 由真值表写逻辑表达式： 画出逻辑图，如图5-2所示： （a）逻辑图（b）逻辑符号 图5-2 半加器 （2）全加器

能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，称为全加，完成全加功能的电路为全加器。根据求和结果给出该位的进位信号。即一位全加器有3个输入端：i A （被加数）、i B （加数）、1-i C （低位向本位的进位）；2个输出端：i S （和数）、i C （向高位的进位）。 下面给出了用基本门电路实现全加器的设计过程。 1）列出真值表，如表5-2所示。 从表5-2中看出，全 加器中包含着半加器，当01=-i C 时，不考虑低位来的进位，就是半加器。而在 全加器中1-i C 是个变量， 其值可为0 或1。 i S 、i C 的卡 2）画出诺图，如图5-3所示。 （a ） i S （b ） i C 图5-3 全加器的卡诺图 3）由卡诺图写出逻辑表达式： 如用代数法写表达式得： 即： 4）画出逻辑图，如图5-4（a ）所示；图5-4（b ）是全加器的逻辑符号。 （a ）逻辑图 （b ）逻辑符号 图5-4 全加器 五、实验内容 1．利用异或门及与非门实现一位全加器，并验证其功能。 答：逻辑电路图如下： 2. 试用全加器实现四位二进制全减器。 3. 试用一片四位二进制全加器将一位8421BCD 码转换成余3码，画出电路图，并测试其功能。 4. 试用一片3—8线译码器及四输入与非门设计一位全加器，要求电路最简，画出设计电路图，并测试其功能。 5. 试用74LS86组成二个四位二进制数的比较电路，要求两数相等时其输出为“1” ，反之为“0”。 6. 试用双四选一数据选择器和与非门分别构成全加器及全减器，写出表达式，画出逻辑图，要求电路最简，并测试其功能。 半加器 全加器

一位全加器电路版图设计

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 (3) 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 (3) 参考文献 (3) 附录一：电路原理图网表 (3) 附录二：版图网表 (3)

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

四位全加器设计

四位全加器设计 The design of 4 bit full_adder4 摘要通过EDA软件，利用VHDL硬件描述语言，与原理图来完成四位全加器设计，此设计由简单到复杂，先合成一个半加器，再通过元件例化语句编写一位全加器，然后用四个全加器采用原理图便可合成此设计，并进行时序仿真，硬件下载 Abstrct Making use of VHDL and EDA soft-ware complete a four-f_adder design,It is a simple way tranffering to a complex way.At first,we are able to make up a h_adder,then making full use of it and an component sentence carry out a f_adder,at last ,we can adopt the picture of theory,then the design is on my eyes. 关键词 VHDL语言、半加器、全加器、原理图四位全加器设计 Key words VHDL language ,h_adder,f_adder,principium_ picture,full_adder4 引言VHDL于1983年由美国国防部发起创建，由IEEE进一步发展,从此,VHDL 成为硬件描述语言的业界标准之一, VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力,能从多个层次对数字系统进行描述和建模,从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率和可靠性,现今已得到广泛应用,此时利用它的优势来实现四位全加器设计. 1 掌握基本知识 1.1电路的VHDL描述有两大部分组成 1.1.1以关键词ENTITY引导，END ENTITY mux21a结尾的语句部分，称为实体。VHDL的实体描述了电路器件的外部情况及各信号端口的基本性质. 1.1.2以关键词ARCHITECTURE引导，END ARCHITECTURE one 结尾的语句部分，成为结构体。结构体负责描述电路器件的内部逻辑功能或电路结构。 1.2原理图的相关知识 这是一种类似于传统的原理图编辑输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完成特定功能的电路原理图。原理图由逻辑器件

一位全加器的设计

课程设计任务书 学生：袁海专业班级：电子1303班 指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院 题目: 一位全加器的设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。 （2）设计一个一位全加器电路。 （3）利用ORCAD软件对该电路进行系统设计、电路设计，利用L-EDIT软件进行版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。 时间安排： 2016.12.30布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2016.12.31-2017.1.2学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计容的基本理论知识。 2017.1.3-2017.1.4对一位全加器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2017.1.5 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要........................................................................ I ABSTRACT ................................................................... II 1绪论. (1) 1.1集成电路发展现状 (1) 1.2集成电路版图工具L-edit简介 (1) 2全加器原理及一位全加器原理图设计 (3) 2.1一位全加器原理简介 (3) 2.2实现一位全加器功能的原理图设计 (4) 2.2.1一位全加器原理图 (4) 2.2.2基于ORCAD的一位全加器设计 (4) 2.2.3 一位全加器的电路图仿真 (7) 3一位全加器的版图设计 (9) 3.1确定一位全加器版图结构 (9) 3.2源漏共享缩小版图面积 (10) 3.3 版图所需基础器件绘制编辑 (12) 3.3.1 PMOS、NMOS等基础器件编辑 (12) 3.3.2 两输入与非门与异或门的绘制编辑 (13) 3.3.3源漏共享得到版图 (14) 3.4 绘制最终一位全加器版图 (15) 4心得体会 (18) 5参考文献 (19)

4位全加器设计解析

可编程逻辑器件设计大作业 题目四位全加器设计 学院自动化与电气工程学院班级 姓名 学号 2104年12月３0 日

目录 摘要 ...............................................................................................错误!未定义书签。 1.设计目的 ..................................................................................错误!未定义书签。２.设计要求?错误!未定义书签。 3.设计原理?错误!未定义书签。 3.1.四位全加器 (1) ３．2.四位全加器的原理图...................................................错误!未定义书签。 4.设计方案 ..................................................................................错误!未定义书签。 4.１.仿真软件?错误!未定义书签。 4．２.全加器原理...................................................................错误!未定义书签。 4.2.1一位全加器的设计与原理 ............................................错误!未定义书签。 4.2．2四位全加器的原理及程序设计 ..................................错误!未定义书签。5．程序设计...............................................................................错误!未定义书签。 6.仿真及结果..............................................................................错误!未定义书签。总结与体会?错误!未定义书签。 参考文献?错误!未定义书签。

一位全加器元件例化四位全加器

. 西华大学实验报告（计算机类） 开课学院及实验室： 机械学院实验室 实验时间 ： 年 月 日 一、实验目的 学习加法器的功能与定义，学习VHDL ，学习用元件例化方法设计多层次结构的VHDL 设计。 二、内容与实验原理 内容 ：编写一个一位全加器和一个四位全加器的VHDL 代码，用元件例化方法建立一个四位全加器并编译，仿真。 实验原理： 算术运算式数值系统的基本功能，更是计算机中不可缺少的组成单元。 1、全加器 全加法是算术运算电路中的基本单元，它们是完成1位二进制相加的一种组合逻辑电路。一位加法器的真值表见下表；由表3-1中可以看见，这种加法考虑低位来的进位，所以称为全加。一位全加器就是实现下表中逻辑关系的电路。 表3-1 一位半加器真值表 被加数A 加数B 低位进位Ci 和数S 进位Co 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1

1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 2、四位全加器 按照串行进位方式，采用四个一位全加器级联可以得到四位加法器。 三、使用环境 计算机、Modelsim软件。 四、核心代码及调试过程 （1） library IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.all; ENTITY full IS PORT (a,b,cin:IN STD_LOGIC; sum,Co: OUT STD_LOGIC); END full ; architecture rtl of full is SIGNAL u0_Co,u0_s,u1_c0,c,d,e,f:STD_LOGIC; BEGIN c <= a OR b; d <= a NAND b; u0_Co <= NOT d; u0_s <= c AND d; e <= u0_s OR cin; f <= u0_s NAND cin; u1_c0 <= NOT f; sum <= e and f; Co <= u0_Co OR u1_c0; end rtl; （2） full library IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.all; ENTITY full IS

四位二进制全加器设计

组合逻辑电路课程设计 题目：用74ls283构成四位二进制全加/减器 一、设计思路 74ls283为四位加法器，而如果希望进行减法运算，则需要将其转化为加法，而之前学到，二进制运算，一个数减去另一个数，即等于加上其补码。于是得到如下公式，A-B=A+(-B)=A+B’+1。 将其全部视为加法运算，即一个数加上一个正数或者一个负数，这个数为加数B。 那么，需要将加数增添一位符号位，以区分正负。因为74ls283芯片的引脚为低位 向正在运算的数的进位，所以可以将其作为加数的符号位。当其为正数时，输入为0，即计算A+B。而当加数为负数时候，使其输入为1，并将B取反，再加上进位1，正好与公式相符。 根据以上原理，应用输入作为符号位，进行4位被加（减）数与5位加（减） 数的加法运算。设A3-A0为被加（减）数，B3-B0为加（减）数，M0为符号位。当M0为0时表示正数，为1时表示负数。而当B为负数需要取反时，刚好可以利用异或门的特性来进行，即1异或B等于B’，0异或B等于B即将B的各个数位和M0通过异或门相连，即可以做到负数取反。 二、电路图 如图，输入输出ABC都用LED来指示二进制的数值，开关S2控制A的数值，S1

控制B的数值以及符号位。BX1指示灯指示的是输入B经过异或门作用后的电平。三、由于此电路进行的是加法运算，两个加数一共2的9次方中组合，所以真值表又多 又显而易见，此处将不给出。 四、举例演示： （1）5+6=11 如图拨动开关，A=5，B=6，可见C为11的二进制表示1011。 （2）7-3=4

如图，将M0置为1以表示负数。BX1表示的是3的反码，在74283中进行了加1的运算即变成了补码，输出结果为0100（2）=4（10） （3）1000+1000=10000 由于输出只有四位，而1000+1000会产生进位。而74283的输出有C4引脚，即进位口，所以当结果需要进位时，结果表示为C4引脚即二极管O值为1。 五、结论 以上分析，得知此电路可以进行四位二进制加减法运算，运用集成芯片，运用其已有的功能，可以帮助我们更加轻松的实现电路的设计，可以大大简化过程。

4位二进制加法器课程设计

长安大学 电工与电子技术课程设计 题目：4位二进制加法器学院：汽车学院 专业：汽车运用工程 班级： 姓名： 学号： 指导老师：李三财

目录 一、课题名称与技术要求··························· 二、摘要········································· 三、总体设计方案论证及选择······················· 1、方案论证与选择······························ 2、加法器的选取································ 3、译码器的选取································ 4、数码管的选取································ 四、设计方案的原理框图、总体电路原理图及说明····· 1、原理框图···································· 2、总体电路原理图······························ 3、说明········································ 五、单元电路设计、主要元器件选择及电路参数计算··· 1、单元电路设计································ 2、主要元器件选择······························ 六、收获与体会及存在的问题······················· 七、参考文献····································· 八、附件·········································

四位全加器

《计算机组成原理》 实验报告 题目:四位全加器的设计与实现 1、实验内容 四位全加器的设计与实现。 2、实验目的与要求 利用MAX+plusII实现四位全加器并且验证实验内容。

3、实验环境 MAX+plus II 10.1 4、设计思路分析（包括需求分析、整体设计思路、概要设计） 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。 半加器描述： 5、详细设计 A) 半加器设计: 1）新建一个设计文件，使用原理图设计方法设计。 2）将所需元件全部调入原理图编辑窗，所需元件依次为：input 2个；output 2个；and2 1个;xnor 1个;not 1个。 3）依照下图连接好各元件 4）保存为h-adder将当前设计文件设置成工程文件。 5）编译

B) 一位全加器的实现: 1)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。. 2)依照以下原理图连接好全加器: 其中有两个原件(h-adder)为刚刚设计好的半加器.其他原件为:input 3个, output 2个, or2 1个. 3)保存为f-adder设置成工程文件并选择目标器件为EPF10K20TC144.4 4)编译 C) 四位全加器的实现 1) 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。 2) 依照以下原理图连接好全加器。、

其中有四个元件为一位全加器（f-adder），其余为九个input元件；五个output 元件。、 4）编译通过。 6、实验结果与分析 1）建立波形图进行半加器、一位全加器和四位全加器的波形观察, 2）设定仿真时间为60.0us。 3）运行仿真器得到下面波形图: 半加器：

用门电路设计一位的全加器-参考模板

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； 1A 1 1B 2 3 1Y 4 2A VCC 4B 4A 4Y 14 13 12 11 2B 5 2Y 6 7 GND 3B 3A 3Y 10 9 8 74LS86 VCC A B 1A 1 1B 2 3 1Y 4 2A VCC 4B 4A 4Y 14 13 12 11 2B 5 2Y 6 7 GND 3B 3A 3Y 10 9 8 74LS00 VCC A B 74LS86接线图 74LS00接线图 74LS 86芯片测试结果74LS00 芯片测试结果 7、根据化简后的逻辑函数表达式，画出实验原理图； A B 理论值测量值 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 A B 理论值测量值 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0

四位全加器实验报告

《四位全加器》实验报告 题目:___ ____ 学号:___ _____姓名:____ _______ 教师:____ ____

1、实验内容 四位全加器的设计与实现。 2、实验目的与要求 利用MAX+plusII实现四位全加器并且验证实验内容。 3、实验环境 MAX+plus II 10.1 4、设计思路分析（包括需求分析、整体设计思路、概要设计） 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。 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 5、详细设计 A) 半加器设计: 1）新建一个设计文件，使用原理图设计方法设计。 2）将所需元件全部调入原理图编辑窗，所需元件依次为：input 2个；output 2个；and2 1个;xnor 1个;not 1个。 3）依照下图连接好各元件

4）保存为h-adder将当前设计文件设置成工程文件。 5）编译 B) 一位全加器的实现: 1)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。. 2)依照以下原理图连接好全加器: 其中有两个原件(h-adder)为刚刚设计好的半加器.其他原件为:input 3个, output 2个, or2 1个. 3)保存为f-adder设置成工程文件并选择目标器件为EPF10K20TC144.4 4)编译 C) 四位全加器的实现 1) 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。 2) 依照以下原理图连接好全加器。、

课题设计一个四位全加器

电子设计自动化课程实验报告 学号：08291117 姓名: 图尔荪。依明 班级：电气0804 任课老师：李景新

EDA第二次实验报告 第二次实验报告

2 EDA第二次实验报告 组合电路设计（一） 课题：设计一个四位全加器，进位输出是快速进位位 一、实验内容

设计一个四位的全加器，进位输出是快速进位位； 二、实验设计及过程 （1）设计思路 快速进位加法器，也就是超前进位加法器，其原理简单地说就是使各位的进位直接由加数和被加数来决定，即有如下逻辑表达式：C?AB?AC?BC?AB?(A?B)C1i?1i?iiiiiiiii?i1而不需要依赖低位进位。 逻辑表达式解释：当第i位被加数A和加数B均为1时，有ii，由“或”的原理可知，不论低位运算结果1?AB CB)(A?ii1?iii如何，本位必然有进位输出（）。当A和B中只有一个为1C?ii i且，因此时，有。所以，四11?B?BA0A?C?C iiii1ii?位二进制全加器的“和”与“进位”相结合，可得到表达式： 3 EDA第二次实验报告 S?A?B?C1iiii?从而构成快速进位加法器。 （2）流程图

4 EDA第二次实验报告 （3）程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITY quanjiaqi IS PORT(A0,A1,A2,A3,B0,B1,B2,B3,Ci:IN STD_LOGIC; S0,S1,S2,S3,Co:OUT STD_LOGIC ); END quanjiaqi; ARCHITECTURE beth OF quanjiaqi IS BEGIN PROCESS(A0,A1,A2,A3,B0,B1,B2,B3,Ci) V ARIABLE U0,U1,U2:STD_LOGIC; BEGIN S0<=(A0 xor B0) xor Ci; U0:=(A0 AND B0) OR ((A0 OR B0) AND Ci); S1<=(A1 xor B1) xor U0; U1:=(A1 AND B1) OR ((A1 OR B1) AND A0 and B0) or ((A1 or B1) and (A0 or B0) and Ci); 5 EDA第二次实验报告 S2<=(A2 xor B2) xor U1; U2:=(A2 and B2) or ((A2 or B2) and A1 and B1) or ((A2 or B2) and (A1 or B1) and A0 and B0) or ((A2 or B2) and (A1 or B1) and (A0 or B0) and Ci); S3<=(A3 xor B3) xor U2;