利用全加器电路创建四位二进制加法器
四位二进制加法器的设计[1]
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长安大学电子技术课程设计四位二进制加法器专业班级姓名指导教师日期四位二进制加法器一、技术要求（1）四位二进制加数与被加数输入（2）二位数码管显示二、摘要理论上，由二进制数算法的运算可知，加、减、乘、除运算都可分解成加法进行运算，而实际上，为了减少硬件复杂性，这些运算基本上也是通过加法来实现的。
此次设计的是简单的四位二进制加法器。
设计中通过不断改变脉冲信号，来控制数码管的显示。
本次设计选择一个超前进位的4位全加器74LS283。
译码器选择五输入八输出的译码器，用二位数码管显示，采用七段显示译码器。
本次设计采用的是共阴极数码管，所以选择74ls48译码器三、总体设计方案论证与选择设计四位二进制加法器，可以选择串行二进制并行加法器，但为了提高加法器的运算速度，所以应尽量减少或除去由于进位信号逐级传递所花费的时间，使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而无须依赖低位进位，因而我们选择超前进位的4位全加器74LS283。
设一个n位的加法器的第i位输入为a i、b i、c i，输出s i和c i+1，其中c i是低位来的进位，c i+1（i=n-1，n-2，…，1，0）是向高位的进位，c0是整个加法器的进位输入，而c n是整个加法器的进位输出。
则和s i=a i + b i + c i+a i b i c i (1)进位c i＋1=a i b i+a i c i+b i c i (2)令g i=a i b i，(3)p i=a i+b i, (4)则c i＋1= g i+p i c i (5)只要a i b i=1，就会产生向i+1位的进位，称g为进位产生函数；同样，只要a i+b i=1，就会把c i传递到i+1位，所以称p为进位传递函数。
把(5)式展开，得到c i+1= g i+ p i g i-1+p i p i-1g i-2+…+ p i p i-1…p1g0+ p i p i-1…p0c0 (6)随着位数的增加(6)式会加长，但总保持三个逻辑级的深度，因此形成进位的延迟是与位数无关的常数。
四位二进制全加器设计
四位二进制全加器设计(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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。
4位2进制全加器仿真电路
4位2进制全加器仿真电路
4位2进制全加器仿真电路是一种电路设计，用于将两个二进制数相加，并输出其和。
这种电路通常由多个逻辑门组成，包括与门、或门
和异或门等。
在这个电路中，每个二进制位都被视为一个单独的电路，并且每个电路都可以独立地进行计算。
在这个电路中，每个二进制位都有三个输入：两个输入位和一个进位位。
输出也有两个：一个和位和一个进位位。
进位位是由前一位的计
算结果和当前位的输入位共同决定的。
因此，这个电路需要一个额外
的输入，即进位位，以确保正确的计算结果。
为了实现这个电路，我们需要使用逻辑门。
与门用于计算进位位，或
门用于计算和位，异或门用于计算进位位和和位之间的差异。
这些门
可以通过布尔代数表达式来表示，然后转换为逻辑门电路。
在这个电路中，我们需要使用四个单独的2位全加器电路，每个电路
都可以独立地进行计算。
这些电路可以通过级联连接来实现4位2进
制全加器电路。
在级联连接中，每个电路的输出都被连接到下一个电
路的输入，以便在整个电路中进行计算。
最终，这个电路将输出一个4位二进制数，表示两个输入数的和。
这
个电路可以用于许多应用，包括计算机中的算术运算和数字信号处理中的滤波器设计等。
总之，4位2进制全加器仿真电路是一种重要的电路设计，用于将两个二进制数相加。
这个电路由多个逻辑门组成，包括与门、或门和异或门等。
这个电路可以用于许多应用，包括计算机中的算术运算和数字信号处理中的滤波器设计等。
4位加法器的设计原理
4位加法器的设计原理四位加法器是一种数字电路，用于实现四位二进制数的加法运算。
它由多个逻辑门组成，主要包括四个全加器、一个四路二选一选择器和一个四位二进制数输出。
在四位加法器中，每个全加器都负责计算两个输入位和上一位的进位的和。
全加器的原理是采用异或门（XOR）、与门（AND）和或门（OR）的组合。
具体来说，全加器有三个输入端，分别是两个输入位（A和B）和上一位的进位（Cin），两个输出端，分别是当前位的和（S）和当前位的进位（Cout）。
全加器的计算公式如下：S = (A XOR B) XOR CinCout = AB + (A XOR B)Cin其中，“XOR”代表异或操作，“AND”代表与操作，“OR”代表或操作。
全加器的设计原理是基于四位二进制数的加法运算规则。
在四位加法过程中，每一位的和由该位的两个输入位和上一位的进位确定。
进位则与上一位的输入位和上一位的进位有关。
因此，通过级联四个全加器，就可以实现四位加法运算。
除了四个全加器以外，四位加法器还包括一个四路二选一选择器。
这个选择器根据一个控制信号选择输出。
四位加法器的输出是一个四位二进制数，可以选择以原码、反码或补码的形式输出。
通过选择器的控制信号，可以选择输出形式。
四位加法器的工作原理是：首先，将四个输入数两两相加，得到每一位的和，以及进位。
然后，将每一位的和通过四个全加器计算得到最终的和，同时将进位以及控制信号传递给选择器。
最后，选择器选择要输出的结果。
总结来说，四位加法器是基于全加器的构建的数字电路，可以实现四位二进制数的加法运算。
它的设计原理是根据四位二进制数加法的规则和全加器的计算公式，通过级联四个全加器，并通过选择器控制输出形式，实现四位二进制数的加法运算。
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·········································一、课题名称及技术要求1、课题名称：四位二进制加法器2、技术要求：a、四位二进制加数与被加数输入b、二位数码管显示二、摘要本加法器要实现能够输入加数和被加数，并且还能够将最终结果用二位数码管显示出来的功能。
4bitalu加法器工作原理
4bitalu加法器工作原理
4位二进制加法器（4-bit binary adder）是一种电子电路，用于将两个4位二进制数相加。
最常见的4位二进制加法器是基于全加器（Full Adder）的设计。
以下是4位二进制加法器的工作原理：
输入：
4位二进制加法器有两个4位的输入，通常表示为A和B。
每一位都可以是0或1。
全加器：
4位二进制加法器由4个全加器组成，每个全加器都用于处理对应位的加法。
全加器的结构：
每个全加器包括三个输入：A的对应位（Ai）、B的对应位（Bi）和前一位的进位（Ci-1）。
输出包括两个部分：当前位的和（Si）和传递到下一位的进位（Ci）。
第一位的处理：
第一位的全加器只有两个输入，即A0和B0，因为没有前一位的进位。
输出为第一位的和（S0）和传递到第二位的进位（C1）。
中间位的处理：
对于中间的三位，每个全加器都有三个输入（Ai、Bi、Ci-1）和两个输出（Si、Ci）。
输出的和（Si）作为当前位的二进制和。
输出的进位（Ci）传递到下一位的进位输入（Ci-1）。
最后一位的处理：
最后一位的全加器输出的和（S3）和进位（C4）即为4位二进制数相加的结果。
进位检测：
如果最后一位的全加器输出的进位（C4）为1，则表示溢出。
输出：
4位二进制加法器的输出为一个4位的二进制数，其中每一位都是相应位的和。
总体而言，4位二进制加法器通过级联多个全加器，逐位相加并处理进位，实现对两个4位二进制数的加法运算。
这种结构也可以扩
展到更多位数的二进制加法器。
4位二进制并行加法器的设计
实验一4位二进制并行加法器的设计1.实验目的：（1）学习使用Quartus II软件的基本用法（2）了解和掌握VHDL语言的语法规则和编程方法及基本流程（3）了解VHDL语言的基本结构2.实验内容用VHDL语言设计一4位二进制并行加法器。
参考设计思路：加法器是数字系统中的基本逻辑器件，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。
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进位产生逻辑，运算速度较快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。
并行进位加法器通常比串行级联加法器占用更多的资源。
随着位数的增加，相同位数的并行加法器与串行加法器的资源占用差距也越来越大。
因此，在工程中使用加法器时，要在速度和容量之间寻找平衡点。
实践证明，4位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。
这样，多位加法器由4位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。
3.实验要求（1）编写VHDL程序（2）记录系统仿真，画出时序图（3）记录实验过程中遇到的问题及解决办法4.程序设计5.生成RTL电路图6.仿真波形7.实验心得本周的实验是我学习该门课程进行的第一次实验，在实验过程中遇到了很多问题，比如：对Quartus II软件不熟悉，而且全是英文状态，不会使用软件的功能；编写程序时，多次报错，各种各样报错；编写程序完成后，成功编译了，但不会对仿真赋值等。
最后，我通过反复观看老师发的实验操作案例，并通过百度搜索相关的操作流程，翻阅教科书查找相关的解决方案。
第一次实验难免会遇到困难，最后经过我的不懈努力，终于把问题解决了，实验也很成功。
数字电子技术项目4 4位二进制数加法数码显示
YAB AB
A1 =B=1＆；A＜B时，Y AY B
≥1
YAB
＆
A
B
1
YAB
YAB AB
可写出逻辑函数表达式
YAB AB AB AB AB
2．多位数值比较器
如两个多位二进制数进行比较时， 则需从高位到低位逐位进行比较。 只有在高位相应的二进制数相等时， 才能进行低位数的比较。当比较到 某一位二进制数不等时，其比较结 果便为两个多位二进制数的比较结 果。
逻辑电平开关，输出端接LED电平指示，灯亮为1， 灯灭为0。 3）验证功能 输入端按真值表输入不同数值，观察输出端接 LED电平指示，
4.4 项目实施
1．4位二进制数加法数码显示电路
+5V
S1
S2
5
A1
VCC
S3
3
A2
S4
14
A3
S1
4
S5
12
A4
S2
1
S6
6
B1
S3
13
S7
2
B2
S4
S
2. 全加器
将两个多位二进制数相加时，除了将两个同位数 相加外，还应加上来自相邻低位的进位，实现这 种运算的电路称为全加器。
全加器具有三个输入端，A、B为被加数和加数， Ci-1是来自低位的进位输入，两个输出端，Ci是向 高位的进位输出，Si是本位和输出。
写出输出逻辑表达式
Ci-1
=1
Si
Si Ai Bi Ci1
Ai
Bi
Ci Ai Bi Ci1 ( Ai Bi )
=1 ＆
Ai
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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
数A、B和来自低位的进位C；还有两个输出，分别是和数SUM以及向高位进位D。
根据全加运算的逻辑关系，可列出一位全加器的真值表，如表1所示。
A B C SUM D
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
表1
列出SUM和D的最简与或表达式：
对SUM进行一次变换的SUM=A⊕B⊕D这样仅用一个或非门就实现了SUM的电路。
基于逻辑表达式得到如下逻辑图（图1）。
图1、逻辑图
2、用Simulink创建电路模型，完成逻辑电路。
图1、组合模块
3、用鼠标选中这部分逻辑电路，选中右击，在弹出的快捷菜单中选择Create Subsystem命令，自动生成一个子系统。
图2、全加器子系统
4、在顶层图中将这个子系统模块命名为ADD0。
图3、子系统模块ADD0
5、4位全加器设计。
1）、要将4个1位全加器级联起来，前一个的高位端D送入后一个的低位进位端C就可以实现4位全加器。
电路如图4.
图4、4位全加器
注：全加器脉冲源参数设置如表2.
A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3
幅度 1 1 1 1 1 1 1 1
周期 4 4 4 4 4 4 4 4
脉宽 1 1 1 1 3 3 3 3
相位延迟0 1 2 3 0 1 2 3
采样时间 5 5 5 5 5 5 5 5
表2
2）、连线以及仿真：
选择Simulation的Configuration Parameters命令，将仿真时间设置为0-20s，其余采用默认值，然后将这个模型保存到MATLAB的work目录下。
最后，单击模型窗口中的进行图标进行仿真，双击打开示波器Scope1，它监视的第一个加数对应的4个输入信号（图5）；双击打开示波器Scope2，它监视的第二个加数对应的4个输入信号（图6）。
图5、第一个加数的波形图6、第二个加数的波形
从这两个波形图上读出加数值，并计算理论结果。
其结果如下：
0~5s：
A3A2A1A0=0001 B3B2B1B0=0001 DS3S2S1S0=00010
5~10s：
A3A2A1A0=0010 B3B2B1B0=0011 DS3S2S1S0=00101
10~15s：
A3A2A1A0=0100 B3B2B1B0=0111 DS3S2S1S0=01011
15~20s:
A3A2A1A0=1000 B3B2B1B0=1110 DS3S2S1S0=10110
双击示波器Scope打开输出波形（图7）。
图7、加法器的输出结果
对比发现实际的输出结果和计算结果是一致的。
五、小结：
通过本次课程设计，我了解了系统仿真的基本思路和方法，同时也了解了仿真在其他领域中的应用。
掌握了用Simulink实现4位全加器的步骤：
1)、添加模块：首先从MATLAB命令窗口运行Simulink，新建一个电路模型。
2）、修改模块参数：首先要完成逻辑部分的电路，生成子系统，封装生成模块。
设置所有参数。
3)、连线及仿真：连线标注，进行理论结果计算并与实际输出比较。
若一致，则完成了设计和仿真。
学习并初步了解了MATLAB软件，尝试了用Simulink建模，实现了对数字电路的仿真设计。
在查阅资料的同时，加上同学和老师的帮助实现了利用全加器电路创建四位二进制加法器。
通过验证证明了仿真实验的成功。
经过这次课程设计我知道了学习计算机语言要多练习，在学习的同时要举一反三，和同学、老师多作交流。
同时我也认识到自己在学习上的不足，以及知识掌握不够扎实，明确了以后学习的方向。
总之，经过这次课程设计让我认识到自身的不足，同时也学习到很多知识以及技巧。
感谢周老师给我们的课程设计作指导！
目录
一.课程设计的目的： (1)
二.课程设计题目描述及要求： (1)
三．MATLAB软件简介： (1)
四．课程设计的内容： (1)
五、小结： (6)。