一位全加器
1位全加器表达式
1位全加器表达式1位全加器是数字电路中的基本元件之一，用于实现两个二进制位的加法运算。
它是构成多位加法器的基础，也是计算机中运算部件的重要组成部分。
本文将从理论和实际应用两个方面介绍1位全加器的表达式及其重要性。
1位全加器表达式是指描述1位全加器输入和输出关系的数学表达式。
在数字电路中，1位全加器有三个输入：两个被加数位a和b，以及上一位的进位信号c_in；有两个输出：当前位的和s和进位信号c_out。
根据这些输入和输出的关系，我们可以得到1位全加器的表达式。
1位全加器的表达式可以用逻辑门来实现。
常用的实现方式有两种：基于AND、OR、XOR门的逻辑表达式实现和基于半加器和与门的结构实现。
下面将分别介绍这两种实现方式。
基于逻辑门的实现方式：1位全加器的逻辑表达式可以表示为：s = a xor b xor c_inc_out = (a and b) or (c_in and (a xor b))这个表达式中，xor表示异或运算，and表示与运算，or表示或运算。
通过这些逻辑运算，我们可以实现1位全加器的功能。
在实际的电路设计中，我们可以使用多个逻辑门来实现这些逻辑运算，从而构建出1位全加器。
基于半加器和与门的结构实现方式：1位全加器可以通过一个半加器和一个与门组合而成。
半加器用于计算两个输入位的和，而与门用于计算进位信号。
具体实现方式如下：s = a xor bc_out = (a and b) or (c_in and (a xor b))通过半加器和与门的组合，我们可以实现1位全加器的功能。
这种方式的优势在于结构简单，适用于规模较小的加法器设计。
1位全加器在数字电路中起到了至关重要的作用。
它是构成多位加法器的基本组成部分。
多位加法器是实现数字电路中大规模加法运算的关键部件，广泛应用于计算机中的算术逻辑单元(ALU)、高速运算器等。
在计算机中，加法运算是非常常见且重要的运算，因此1位全加器的表达式及其实现方式对整个计算机系统的性能和稳定性有着重要影响。
一位全加器实验
实验1一位全加器（综合验证性）一、目的掌握组合逻辑电路, 使用74LS00“与非门”电路构成一位全加器组合逻辑电路。
掌握组合逻辑电路的基本概念和结构。
二、要求: 使用与非门构成一位全加器组合逻辑电路。
实验报告包括:1.画出一位全加器逻辑电路图；正确标出集成电路引脚。
74LS00“与非门”电路引脚名称:2.标上门电路脚号, 连接逻辑电路；发光管3.模拟输入Ai 、Bi 、Ci, 记载Si 、Ci-1实验结果。
Ai Bi Ci Si Ci-1三、实验设备和集成电路1.数字逻辑实验板一块。
2、3片74LS00, 连结导线50根。
四、考核方式1.逻辑电路图应当整洁、规范。
2.实验前作好充分实验准备。
3.数字逻辑实验课是一项实践性很强的教学课程。
考核的重点是电路连接, 调试和测试的实践性环节。
考察学生在实验中的动手能力和事实求是的科学态度。
核心是检查是否能够实际完成一位全加器数字逻辑电路, 并电路运行正确作为重要标准。
在电路连接, 调试和测试完成后, 经老师检查确认满足实验要求, 学生签字, 递交报告书, 方可通过实验一的验收。
五、连接, 调试和测试组合逻辑电路参考事项注意如下:1.实验开始时, 检查并确定实验设备上的集成电路是否符合要求。
2、导线在插孔中一定要牢固接触。
集成电路引脚与引脚之间的连线一定要良好接触。
连线在面包板上排列整齐, 连线的转弯成直角。
连线不要飞线。
3、在组合逻辑电路连线时, 为了防止连线时出错, 可以在每连接一根线以后, 在组合逻辑电路图中做一个记号, 这样可以避免搞错连线, 漏掉连线, 多余连线等现象发生。
实验五1位全加器的文本输入（波形仿真应用）
实验五 1位全加器的文本输入（波形仿真用）1.实验目的通过此实验让学生逐步了解、熟悉和掌握FPGA开发软件Quartus II的使用方法及VHDL 的编程方法。
学习电路的仿真方法。
2.实验内容本实验的内容是建立一个1位全加器。
在实验箱上的按键KEY1~KEY3分别为A、B 和Cin，并通过LED1~LED3指示相应的状态。
输出Sum和Cout通过LED7和LED8指示。
3.实验原理1位全加器的真值表如下所示。
表1位全加器逻辑功能真值表4.实验步骤(1) 启动Quartus II，建立一个空白工程，然后命名为full_add.qpf。
(2) 新建full_add.vhd源程序文件，编写代码。
然后进行综合编译。
若在编译过程中发现错误，则找出并更正错误，直到编译成功为止。
也可采用原理图文件的输入方式，建立半加器，然后在组成１位全加器。
原理图如下所示半加器设计1位全加器设计(3) 波形仿真步骤如下：① 在Quartus II 主界面中选择File → New 命名，打开新建文件对话框，从中选择V ector Waveform File ，如下图所示。
单击OK 建立一个空的波形编辑窗口。
选择File →Saveas 改名为full_add.vwf。
此时会看到窗口内出现如下图所示。
图 新建文件对话框 图 新建波形文件界面② 在上图所示的Name 选项卡内双击鼠标左键，弹出如图 所示的对话框。
在该对话框中单击Node Finder 按钮，弹出如图 所示的对话框。
图 添加节点对话框③ 按照下图所示进行选择和设置，先按下“list ”按钮，再按下“>>”按钮添加所有节点，最后按下“ok ”按钮。
图添加节点④波形编辑器默认的仿真结束时间为1us，根据仿真需要可以设置仿真文件的结束时间。
选择Edit→ End Time命令可以更改。
这里采用默认值不需更改。
图添加完节点的波形图⑤编辑输入节点的波形。
编辑时将使用到波形编辑工具栏中的各种工具。
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错误!Bi错误!Ci-1Ci=AiBi +Ai错误!BiCi-14．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错误!Bi错误!Ci-1Ci=AiBi +Ai错误!BiCi-14、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错误!Bi错误!Ci-1Ci=AiBi +Ai错误!BiCi-15、将化简的逻辑表达式等价变换,统计出实验所需芯片；Si=Ai错误!Bi错误!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；VCCVCC74LS86接线图 74LS00接线图74LS 86芯片测试结果 74LS00 芯片测试结果7、根8、根9、连10、 看出接线正确;五、实验体会。
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-PQG2082.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;endmodule3.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。
一位全加器实验电路方法的研究
一位全加器实验电路设计方法的研究班级姓名指导老师摘要讨论了采用门电路、译码器、数据选择器和可编程逻辑陈列PL A ,分别设计了4 种一位全加器实验电路,并对各种设计方法进行了较。
这些方法对其他数字逻辑电路的设计具有指导作用。
前言数字逻辑实验电路的分析和设计是计算机硬件的基础知识,也是学习后续课程的基础,在教学、科研、产品开发等方面都占居十分重要的地位[ 1 ]。
在数字计算机中,2 个二进制数之间的加减乘除算术运算都是由若干加法运算实现的[ 2 ]。
全加器是算术逻辑运算的重要组成部分,对其深入探索研究有重要的意义。
目录一、一位全加器及其表达式 (4)二、一位全加器实验电路的几种设计方法 (5)2.1 2种用门电路设计的对比 (5)2.2 用译码器设计 (6)2.3 用数据选择器设计 (7)2.4 用ROM 设计 (8)2.5 用可编程逻辑阵列PLA设计 (9)三、Tanner Pro工具使用介绍 (11)3.1 S-edit的介绍 (11)3.2 用S-edit画图 (12)四、各种设计方法的比较…………………………五、参考文献………………………………………一、一位全加器及其表达式在将2 个多位二进制数相加时,除了最低位以外,每位都应该考虑来自低位的进位,即将2 个对应位的加数和来自低位的进位3 个数相加, 实现这种运算电路即是全加器[ 2 ]。
设A 是加数, B是被加数, CI 是来自低位的进位, S 是本位的和,CO 是向高位的进位。
根据二进制数加法运算规则和要实现的逻辑功能,得出一位全加器真值表,见表1。
表1 全加器真值表A B CI S CO0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1由真值表写出输出S 和CO 的逻辑函数式:S = A′B′CI + A′B CI′+ AB′CI′+ AB CI ( 1)CO = A′B CI + AB′CI + AB CI′+ AB CI ( 2)二、一位全加器实验电路的几种设计方法逻辑电路的设计,是指根据逻辑问题,设计出电路去满足要求的逻辑功能. 由于数字电路元器件产品发展很快,品种繁多,集成度高低不同,性能也各异,导致设计电路的方法多样[ 3 ]。
全加器逻辑电路图
全加器逻辑电路图
全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。
一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。
多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。
常用二进制四位全加器74LS283。
逻辑电路图设计如下：
一位全加器(FA)的逻辑表达式为：
S=A⊕B⊕Cin
Co=(A⊕B)Cin+AB
其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；
如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法。
扩展资料：
全加器是组合逻辑电路中最常见也最实用的一种，考虑低位进位的加法运算就是全加运算，实现全加运算的电路称为全加器。
而其功能设计可以根据组合逻辑电路的设计方法来完成。
通过逻辑门、74LS138译码器、74LS153D数据选择器来实现一位全加器的电路设计，并且实现扩展的两位全加器电路。
并且Multisim是一个专门用于电路设计与仿真的工具软件。
FPGA一位全加器设计实验报告
题目：1位全加器的设计一．实验目的1.熟悉QUARTUSII软件的使用；2.熟悉实验硬件平台的使用；3.掌握利用层次结构描述法设计电路。
二．实验原理由于一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，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箱，其中ain,bin,cin信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，并将输入的信号连接到红色LED管LEDR0,LEDR1,LEDR2上便于观察，sum,cout信号采用绿色发光二极管LEDG0,LEDG1来显示。
三．实验步骤1.在QUARTUSII软件下创建一工程，工程名为full_adder，芯片名为EP2C35F672C6；2.新建Verilog语言文件，输入如下半加器Verilog语言源程序；module half_adder(a,b,s,co);input a,b;output s,co;wire s,co;assign co=a & b;assign s=a ^ b;Endmodule3.保存半加器程序为half_adder.v，进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性。
其初始值、功能仿真波形和时序仿真波形分别如下所示4.选择菜单Fil e→Create/Update→Create Symbol Files for current file，创建半加器模块；5.新建一原理图文件，在原理图中调用半加器、或门模块和输入，输出引脚，按照图1所示连接电路。
并将输入ain,bin,cin连接到FPGA的输出端，便于观察。
完成后另保存full_adder。
电路图如下6.对设计进行全编译，锁定引脚，然后分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能。
其初始值、功能仿真波形和时序仿真波形分别如下所示7.下载采用JATG方式进行下载，通过SW0,SW1,SW2输入，观察LEDR[0]，LEDR[1]，LEDR[2]，LEDG[0]，LEDG[1]亮灭验证全加器的逻辑功能。
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设计步骤
指定所用芯片型号
设计步骤
项目新建完成后，新建一个原理图文件
File->New 然后在弹出的对话框 中选择原理图文件
设计步骤
在工作区单击鼠标右键，选择插入元件
设计步骤
在弹出的对 话框的Name 栏输入xor并 确定
设计步骤
根据上面的步骤，再选择一个二输入的与 门（and2）、两个输入端（input）、两个 输出端（output）。
设计步骤
修改输入端的名称为a、b，输出端的名称 为so、co。
设计步骤
按照半加器的原理图完成电路连接并保存 为h_adder.bdf。
设计步骤
指定h_adder为顶层文件并
设计步骤
编译
也可通过菜单完成编译
仿真步骤
建立仿真文件
File->New 然后选择波形文件
仿真步骤
添加仿真向量（端口）
仿真步骤
在弹出的对话框 点击Node Finder
仿真步骤
点击List并 选择需要仿 真的端口
修改a、b的值，保存文件为h_adder.vwf
仿真步骤
指定刚保存的h_adder.vmf文件作为仿真文件
通过半加器设计全加器
生成元件
通过半加器设计全加器
新建原理图文件，并添加刚生成新元件
注意生产的元 件存放位置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通过半加器设计全加器
连接电路图
原理图设计一位全加器
刘乔寿
一位半加器真值表
输入 a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 输出 so 0 1 1 0 co 0 0 0 1
so = a ⊕ b co = a • b
一位半加器电路图
a so
b co
设计步骤
运行Quartus II并新建一个工程
选择新建 工程向导
设计步骤
指定项目存放路径并为项目取名
菜单 Assignments ->Settings
仿真步骤
运行仿真
也可通过菜单 Processing运行仿真
仿真步骤
观察仿真结果是否符合设计
下载运行
打开锁定管脚对话框
下载运行
锁定管脚
下载运行
锁定后编译设计文件
下载运行
下载
下载运行
通过usb blaster下载线连接电脑和实验箱进行下载
下载前检查下载线和下 载模式是否设置正确