全加器电路设计

南昌航空大学实验报告

2014年 ___月 ___日

课程名称：计算机组成与原理实验名称：全加器电路设计

班级： 120452 学生姓名：刘信

学号： 12045217

指导教师评定：签名：

实验目的：

熟悉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8 位全加器的设计，体验EDA 软件原理图输入方式进行电子线路设计的详细流程。

实验任务：

1．完成半加器和一位全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真、实验板上的硬件测试，并将此全加器电路设计成一个硬件符号入库。

2．建立一个更高层次的原理图设计，利用以上获得的1 位全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。

3．实验完成，写出实验报告

实验指导：

1．实验原理及方案

本实验采用层次化设计方法，先用逻辑门设计构造1 位半加器作为一个可调用的元件，然后调用半

加器元件构造1位全加器，制成可调用的元件，再用 1 位全加器元件组成8位全加器。

实验设计软件采用Quartus II。使用原理图输入设计方法。最后下载到可编程芯片EP1C6Q240上，

制造一片8位全加器集成电路。

测试在GW48实验系统上进行，选用电路模式NO.1 。安排如下：

1 位全加器的验证：试验台上的十六进制按键1（PIO0/1/2）分别接全加器输入ain、bin、cin；发光

管D2、D3（PIO33/34）分别接sum和cout。

8 位全加器的验证：试验台上的键2，键1(PIO7-PIO0)作为一组8位加数输入,键4,键3(PIO15-PIO8)作为另一组8 位加数输入；数码管6(PIO23-20)和5(PIO19-16)显示加法和，发光管D8(PIO39)显示进位。

表3.2 1 位全加器实验引脚表:

设计电路的逻辑端口名ain bin cin sum cout

结构图上连接器件按键 1 按键 1 按键 1 发光管D2 发光管D3 结构图上引脚序号PIO0 PIO1 PIO2 PIO33 PIO34 EP1C6Q240 芯片引脚序号 1 2 3 138 139

EP1C6Q240 芯片引脚号名I/O0 I/O1 I/O2 I/O33 I/O34

表3.3 8 位全加器实验引脚表

设计电路的逻辑端口名ain bin sum cout

结构图上连接器件按键

2，1 按键

4，3

数码管

6，5

发光管D8

结构图上引脚序号PIO7-4

PIO3-0 PIO15-12

PIO11-8

PIO23-20

PIO19-16

PIO39

EP1C6Q240 芯片引脚序号240-233 12,8-6,4-1 139,138 160

EP1C6Q240 芯片引脚号名I/O7-0 I/O15-8 I/O23-16 I/O39

2．实验步骤

（1）建立实验项目工作文件夹。如：C:\ADDER.

（2）打开Quartus II 软件。点击File|New，新建设计文件。在弹出新建对话窗口，选Device Design Files选项卡，在所列文件类型中选择Block Diagram/Schematic File,点击OK按钮。（3）在出现的原理图编辑窗口绘制原理图。

（4）在编辑窗口左侧有绘图工具选择区。点击元件按钮，弹出Symbol符号选择窗口，从中可选择元器件，引脚，以及保存了的框图符号。通过”箭头”工具（图3.19）移动符号，布局好元件位置。

（5）双击引脚符号中的PIN NAME，对输入/输出引脚命名。

（6）通过”直角连线”工具（图 3.19）连接电路元件。完成原理图设计。

（7）通过File|Save As菜单项保存文件到事先建立的工作文件夹中，命名为h_adder .bdf。在这里保存文件时，暂时不进入”新建工程向导”。

（8）通过File|Create/Update|Create Symbol Files for Current File,将设计的原理图文件设置成可调用的元件。

（9）重复1）到5）步设计1位全加器电路。这里设计全加器时，可通过浏览查找，定位到存放位置，调用半加器电路。保存在同一工作文件夹中，命名为f_adder.bdf,设置成可调用元件。

（10）重复1）到5）步，调用全加器符号，设计绘制8 位全加器电路。

2．新建工程

如实验一介绍的方法，工程名和顶层设计文件同为f_adder,加入工作文件夹内的所有文件。选择芯片。完成1位全加器电路的设计工程。

注意：一个工程只能有一个顶层设计文件，所以1位全加器和8 位全加器应该各自建立不同的工程。

3．通过点击Processing 下拉菜单，选Start Compilation 菜单项启动编译。

4．时序功能仿真，先进行激励激励波形设计。然后启动仿真。操作方法如实验一所述，仿真结果如图3.24 所示。。

5．锁定引脚（参考图3.17，表3.3选择引脚），方法参考实验一中介绍的锁定引脚部分。6．下载编程已经在实验一中介绍。请参考实验一。

7．硬件测试，选择模式NO.1。1位全加器输入只用了按键1，按键采用十

六进制输入，每按一次输入一位二进制数据，因此两个 1 位加数和进位是通过按键同时输

入。参看表3.4。

表3.4 按键1输入值与测试输入数据对照表

ain bin cin 按键1的值D2(SUM) D3(COUT)

0 0 0 0

1 0 0 1（按键1次）灯亮

0 1 0 2（按键2次）灯亮

0 0 1 4（按键4次）灯亮

1 1 0 3（按键3次）灯亮

1 0 1 5（按键5次）灯亮

0 1 1 6（按键6次）灯亮

1 1 1 7（按键7次）灯亮灯亮

8．8 位加法器设计方法同1位全加器，只是要新建工程。

附图：

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。

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 ５ＴP312VＨ/27 ／3

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 );

实验一1位二进制全加器的设计

龙岩学院实验报告班级学号姓名同组人实验日期室温大气压成绩实验题目：基于原理图输入法的1位二进制全加器的设计一、实验目的 1、学习、掌握QuartusⅡ开发平台的基本使用。 2、学习基于原理图输入设计法设计数字电路的方法，能用原理图输入设计法设计1位二进制半加器、1位二进制全加器。 3、学习EDA-V型实验系统的基本使用方法。二、实验仪器装有QuartusⅡ软件的计算机一台、EDA系统实验箱、导线若干三、实验原理半加器只考虑两个1位二进制数相加，而不考虑低位进位数相加。半加器的逻辑函数为式中A和B是两个相加的二进制数，S是半加和，C是向高位的进位数。表1为半加器真值表。表1 A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 显然，异或门具有半加器求和的功能，与门具有进位功能。其逻辑图跟逻辑符号如下图：

全加器除了两个1位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加。表2为全加器的真值表。表2 A i B i C I-1 C i S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 由真值表可得出逻辑函数式式中，A i 和B i 是两个相加的1为二进制数，C i-1 是由相邻低位送来的进位数， S I 是本位的全加和，C I 是向相邻高位送出的进位数。其逻辑图跟逻辑符号如下图所示：四、实验内容 1、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图（最终设计的是1位二进制全加器）。

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”

一位全加器电路版图设计-11页精选文档

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 (2) 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 (4) 参考文献 (4) 附录一：电路原理图网表 (5) 附录二：版图网表 (6)

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在国内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DRC验证 4.用tanner软件中的TSpice对一位全加器的版图进行仿真并分析波形 5.用tanner软件的layout-Edit中的lvs功能对一位全加器进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度

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;

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 ........................................................................................................................ I 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 (1) 2.1一位全加器原理简介 (1) 2.2实现一位全加器功能的原理图设计 (1) 2.2.1一位全加器原理图 (1) 2.2.2基于ORCAD的一位全加器设计 (1) 2.2.3 一位全加器的电路图仿真 (1) 3一位全加器的版图设计 (1) 3.1确定一位全加器版图结构 (1) 3.2源漏共享缩小版图面积 (1) 3.3 版图所需基础器件绘制编辑 (1) 3.3.1 PMOS、NMOS等基础器件编辑 (1) 3.3.2 两输入与非门与异或门的绘制编辑 (1) 3.3.3源漏共享得到版图 (1) 3.4 绘制最终一位全加器版图 (1) 4心得体会 (1) 5参考文献 (1)

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

8位全加器设计

基于原理图的8位全加器设计实验目的：熟悉利用Quartus II的原理图输入方法设计简单的组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。实验原理：一个8位全加器可以由8个1位全加器串行构成，即将低位加法器的进位输出cout与相临的高位加法器的最低位输入信号cin相接。试验任务：1.完成半加器和全加器的设计。 2.建立一个更高层次的原理图设计，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。实验步骤：一、1位全加器设计 1.建立工程文件夹adder,路径d:\adder。 2.输入设计项目和存盘原理图编辑输入流程如下：（1）打开Quartus II，选择file—>new命令，在弹出的窗口中选择block diagram/schematic file 选项，单击ok按钮后将打开原理图编辑窗口。（2）在编辑窗口中的任何一个位置上右击，将弹出快捷菜单，选择inset—>symbol命令，将弹出元件输入对话框。（3）单击“…”按钮，找到基本元件库路径d:/altera/90/quartus/libraries/primitives/logic项（假设软件安装在D盘），选中需要的元件，单击“打开”按钮，此元件即显示在窗口中，然后单击symbol窗口中的ok按钮，即可将元件调入原理图编辑窗口中。也可以在name栏输入需要的元件名。调入好元件和引脚后，连接好电路，再输入各引脚名。（4）选择file—>save as命令，选择刚才为自己的工程建立的目录d:\adder，将已设计好的原理图取名为h_adder.bdf，并存盘此文件夹内。 3.将设计好的项目设置成可调用的元件为了构成全加器的顶层设计，必须将以上设计的半加器h_adder.bdf设置成可调用的元件。在打开半加器原理图文件的情况下，选择file—>create/update—>create symbol file for current file命令，即可将当前文件h_adder.bdf变成一个元件符号存盘，以待高层次设计中调用。4.设计全加器顶层文件打开一个原理图编辑窗口，方法同前。在新打开的原理图窗口中双击，在弹出的窗口中选择project选项，选择h_adder.bdf，并调入其他元件，连接好电路。以f_adder.bdf名存在同一路径d:\adder中。二、8位全加器设计 1.将刚设计好的1位全加器设置成可调用的元件，方法同上。 2.调入元件，连接电路图，以8f_adder.bdf保存于同一路径d:\adder中的文件夹中。 3.将顶层文件8f_adder.bdf设置为工程。 4.编译与仿真原理图与仿真波形分析：

用门电路设计一位的全加器

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； VCC VCC 74LS86接线图 74LS00接线图74LS 86芯片测试结果 74LS00 芯片测试结果

一位全加器

存档资料成绩：华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称计算机组成原理题目一位全加器的设计分院电信分院专业班级 15计算机科学与技术3班学号20150210440313 学生姓名张子辰指导教师王莉 2016 年 12 月 19 日

课程设计（论文）评阅意见评阅人王莉职称讲师 2016年12月19日序号项目等级优秀良好中等及格不及格 1 课程设计态度评价 2 出勤情况评价 3 任务难度评价 4 工作量饱满评价 5 任务难度评价 6 设计中创新性评价 7 论文书写规范化评价 8 综合应用能力评价综合评定等级

目录引言 (2) 一.全加器的介绍 (2) 1.1 全加器的基本概念 (2) 1.2全加器仿真设计分析 (3) 1.3 全加器的原理 (3) 二.课程设计目的 (3) 三.不同方法的一位全加器设计 (4) 3.1用逻辑门设计全加器 (4) 3.2 用74LS38译码器设计全加器 (6) 3.3用74LS153D数据选择器设计全加器 (8) 四.观测仿真电路 (10) 4.1逻辑门仿真电路的分析 (10) 4.2 74LS138译码器仿真电路的分析 (12) 4.3 74LS153D数据选择器仿真电路的分析 (13) 五.两位全加器的实现 (15) 5.1.原理 (15) 5.2创建电路 (18) 5.3 仿真电路的输出信号分析 (19) 六.收获与心得 (19) 参考文献 (20)

一位全加器的设计引言 MAX+PLUS II是一个专门用于电路设计与仿真的工具软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，迅速被推广应用。MAX+PLUS II仿真软件能将电路原理图的创建、电路的仿真分析及结果输出都集成在一起，并具有绘制电路图所需的元器件及其仿真测试的仪器，可以完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程，从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供一种全新的手段和便捷的方法。数字系统的基本任务之一就是进行算术运算。而常见的加、减、乘、除等运算均可以利用加法运算来实现。所以，加法器就成为数字系统中最基本的运算单元，可广泛用于构成其它逻辑电路。一.全加器的介绍 1.1 全加器的基本概念加法器是一种常见的组合逻辑部件，有半加器和全加器之分。半加器是只考虑两个加数本身，而不考虑来自低位进位的逻辑电路，就是两个相加数最低位的加法运算。全加器不仅考虑两个一位二进制数相加，还要考虑与低位进位数相加的运算电路。两个数相加时，除最低位之外的其余各位均是全加运算

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

1位全加器的电路和版图设计

集成电路设计基础论文题目：CMOS全加器设计学院：信息科学与工程学院专业：集成电路工程姓名：耿烨亮学号：1311082135

CMOS全加器设计摘要：现代社会随着电路的集成度越来越高，功耗和信号延迟成为超大规模集成电路的关键。加法运算是数字系统中最基本的运算，为了更好地利用加法器实现减法、乘法、除法等运算，需要对全加器进行功能仿真设计和分析。另外通过全加器可以对其它相关电路有所了解。因此只有深刻理解了全加器的性能才能进一步减小功耗和信号延迟[1]。本文用对一位全加器进行了全面的分析。并且通过使用Cadence公司的工具IC 5141与Hspice来实现全定制的整个设计流程。关键词：全加器；全定制；Cadence

As the circuit’s integration is increasing in the modern society，Power consumption and signal delay is crucial to the design of high-performance very large scale integration circuits. Addition operation is the basic operation of the digital system, In order to achieve much better use of the adder subtraction, multiplication, division and other operations, The need for full adder functional simulation design and analysis is necessary .what’s more, we can understand the other related circuitry through the full adder , Therefore, only a deep understanding of the performance of the full adder can we reduce the power consumption and signal delay.The paper has a comprehensive analysis to the full adder. And through the use of Cadence tool IC 5141 and Hspice to achieve full custom throughout the design process. Key words: the full adder ; Full – Custom; Cadence

实验一1 1位全加器的设计

实验一1位全加器的设计一、实验目的 1.熟悉ISE软件的使用； 2.熟悉下载平台的使用； 3.掌握利用层次结构描述法设计电路。二、实验原理及说明由数字电路知识可知，一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，其原理图如图1所示。该设计利用层次结构描述法，首先设计半加器电路，将其打包为半加器模块；然后在顶层调用半加器模块组成全加器电路；最后将全加器电路编译下载到实验板，其中a,b,cin 信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，输出sum,cout信号采用发光二极管LED3，LED2来显示。图1 全加器原理图三、实验步骤 1.在ISE软件下创建一工程，工程名为full_adder，工程路径在E盘，或DATA盘，并以学号为文件夹，注意不要有中文路径，注意：不可将工程放到默认的软件安装目录中。芯片名为Spartan3E系列的XC3S500E-PQG208 2.新建Verilog HDL文件，首先设计半加器，输入如下源程序； module half_adder(a,b,s,co); input a,b; output s,co;

wire s,co; assign co=a & b; assign s=a ^ b; endmodule 3.保存半加器程序为half_adder.v，通过HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文件，随后进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性，观察两种仿真波形的差异。 4.在Design窗口中，选择Design Utilities→Create Schematic Symbol创建半加器模块； 5.新建一原理图(Schematic)文件，在原理图中调用两个半加器模块、一个或门模块, 按照图1所示连接电路，并连接输入、输出引脚。完成后另保存full_adder.sch。 6.对设计进行综合，如出现错误请按照错误提示进行修改。 7.HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文件，分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能，观察两类波形的差异。 8.根据下载板的情况锁定引脚 9.下载，采用JATG方式进行下载，通过SW0,SW1,SW2输入，观察的LED2，LED3，亮灭情况，验证全加器的逻辑功能。四、思考题 1.为什么在实验步骤3中，将半加器保存为half_adder，可否保存为full_adder？ 2.对电路进行功能仿真与时序仿真时，发现二者有什么样的区别？ 3.为什么要进行引脚锁定？ 4.采用层次结构法描述电路有什么样的优点？

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 (1) 1.设计目的 (2) 2.设计要求 (2) 3.设计原理 (2) 3.1.四位全加器 (2) 3.2.四位全加器的原理图 (4) 4.设计方案 (4) 4.1.仿真软件 (4) 4.2.全加器原理 (5) 4.2.1一位全加器的设计与原理 (5) 4.2.2四位全加器的原理及程序设计 (5) 5.程序设计 (7) 6.仿真及结果 (8) 总结与体会 (10) 参考文献 (11)

摘要 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。本次设计是用VHDL语言设计四位全加器，并用Quartus II仿真。关键词：VHDL 四位全加器Quartus II

四位全加器设计 1.设计目的复习加法器的原理，掌握加法器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的4位全加器，在此基础上进一步熟悉MAX+PLUSⅡ或Quartus II软件的使用方法，熟练掌握EDA的图形编程方法、开发流程、以及组合逻辑电路的设计、分析、综合、仿真方法。 2.设计要求 1）复习EDA的相关技术与方法； 2）掌握VHDL或者Verilog语言，并要求能编写程序。 3）Quartus软件的使用：掌握程序编辑、编译、调试、仿真方法。 4）设计相关简单的电路，完成既定的功能。 3.设计原理 3.1.四位全加器加法器是数字系统中的基本逻辑器件。例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。但宽位加法器的设计是很耗费资源的，因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。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。四位全加器可对两个多位二进制数进行加法运算，同时产生进位。当两个二进制数相加时，较高位相加时必须加入较低位的进位项（Ci），以得到输出为和（S）和进位（C0）。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

一位全加器的设计(学习资料)

课程设计任务书学生姓名：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《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。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，复习所设计内容的基本理论知识。 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)