实验一加法器的设计与实现

实验一加法器器的设计与实现

一、实验目的

利用原件例化语句完成一个8位加法器的设计。

二、实验环境

Quartus II 开发系统

三、实验内容

1、掌握层次化设计的方法；

2、掌握一位全加器工作原理；

3、掌握用VHDL文本输入法设计电子线路的详细流程；

4、掌握元件例化语句用法；

5、熟悉软硬件设计验证方法。

四、实验过程

设计思想：

8位二进制加法器可以由8个全加器通过级联的方式构成。根据全加器级联的原理，用VHDL设计一个8位二进制数的加法器，可以先设计一个一位全加器，然后利用一位全加器采用元件例化的方式实现加法器。

实验步骤：

1、设计一个全加器

新建工程，建立源文件，输入VHDL设计文件，如下图所示：

完成设计文件输入后，保存文件，对文件进行编译、仿真，以下是仿真结果，如图所示：

由图可知仿真结果正确。

2、元件例化

把VHDL设计文件转为原理图中使用的元件。在文件菜单File中选择Creat/Update选项，单击Create Symbol File for Current File 选项，系统自动生成相应的元件标号。

重复新建文件的操作，选择Block Diagram/Schmatic File 选项，新建一个原理图文件，在添加元件列表中可以看到自动生成的元件，选择full_adder这个元件添加到原理图中，如下图所示：

3、完成顶层图的设计

用生成的元件标号，完成顶层图的设计。这里有两种方法，一种是直接用原理图设计，根据原理图设计工具的使用方法，完成顶层文件的设计，这个方法比较复杂，所以这里选择另一种方法，通过VHDL设计文件。

继续建立源文件，输入VHDL设计文件，如下图所示：

依照上述步骤，保存文件，对文件进行编译、仿真，以下是仿真结果，如图所示：

本次实验的目的是设计一个8位二进制加法器，而8位二进制加法器可以由8个全加器通过级联的方式构成。

根据全加器级联的原理，用VHDL设计一个8位二进制数的加法器，可以先设计一个一位全加器，然后利用一位全加器采用元件例化的方式实现加法器。

总结实验过程中遇到的各种问题，问题产生的原因，解决方法，分析仿真结果，验证

8位加法器设计的是否正确。

根据实验设计思路，我先用VHDL设计了一个全加器full_adder.vhd，编译、仿真成功后，通过元件例化的方式，采用原理图设计了一个8位的加法器adder8.bdf，但是在这个过程中出现了很多问题，即由于我是把这个8位的加法器的每个全加器元件输入输出引脚分开的，因此一开始就设计了17个输入引脚，这使得我在给输入引脚添加信号时不知道添加什么信号，才能够起到验证仿真结果是否正确的目的。

另外，我在这里还遇到了一些其他问题，由于在建立原理图文件adder8.bdf以后没有将该原理图文件设置成顶层文件，这使得我在给输入引脚添加信号时无法添加引脚。这里还存在一个问题：当通过原理图设计8位加法器时，我不知道能不能把它当着一个整体，即3输入2输出。另外，怎么通过在原理图设计里面把这一思想表示出来。

由于通过原理图设计无法完成8位加法器的设计，所以我又换了VHDL设计。通过VHDL 设计比原理图设计简单，但是更容易出错，比如输入引脚、中间信号生成等的不匹配。

建立VHDL源文件以后，保存为adder8.vhd文件名，编译、仿真，但是由于我是将8位加法器当成的一个整体，即3输入2输出，并且在端口定义时我所定义的数据类型为逻辑矢量，因此这里又出现一个问题，即在仿真时给输入信号添加信号时不能确定到底应该怎么添加，并且其中间信号无法确定。不过后来在老师的指导下，我明白了错误根源在哪里。

在对8位的加法器进行仿真时，一开始我是用的时序仿真，这里就出现一个问题，即仿真结果为未知，但是换用功能仿真的时候，其结果就是正确的，不指导是什么原因。还有另外一个问题，即我在将adder8.vhd文件设置为顶层文件以后，并没有进行编译就开始仿真，这使得我在给引脚添加信号时始终也找不到输入信号，不过好在面意识到了这个问题。

在本次实验过程中，虽然出现了很多问题，但正是因为在操作过程中发现了很多问题并且通过对这些问题的解决，我对Quartus II 7.0 开发系统环境也有了更深入的了解和认识。

每一次发现错误，都是一个新的进步，比起上次实验课，我觉得自己在操作动手能力方面又有了提升，至少现在看到一个问题的时候，能够明白是什么问题，能够知道该怎么去问，该怎么去解决它。所以说，无论干什么，但凡是要想真正学一门知识，都要自己去摸索，只有自己亲自动手去做了，才能够真正深入地认识和了解它，才能够学到自己想要的东西。另外，在学习的过程中，还要掌握技巧，我觉得在这方面自己就很欠缺，因此，以后一定要注意，努力培养这方面的能力。

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）。

4位全加器实验报告

四位全加器 11微电子黄跃21 【实验目的】采用modelsim集成开发环境，利用verilog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。【实验内容】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）. 【实验原理】

表2 全加器逻辑功能真值表图4 全加器方框图图5 全加器原理图多位全加器连接可以是逐位进位，也可以是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。四位全加器如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成：图9 四位全加器原理图【实验步骤】 (1)建立新工程项目：打开modelsim软件，进入集成开发环境，点击File→New project建立一

个工程项目adder_4bit。建立文本编辑文件：点击File→New在该项目下新建Verilog源程序文件并且输入源程序。 (2)编译和仿真工程项目：在verilog主页面下，选择Compile— Compile All或点击工具栏上的按钮启动编译，直到project出现status栏全勾，即可进行仿真。选择simulate - start simulate或点击工具栏上的按钮开始仿真，在跳出来的 start simulate框中选择work-test_adder_4bit测试模块，同时撤销Enable Optimisim前的勾，之后选择ok。在sim-default框内右击选择test_adder_4bit，选择Add Wave,然后选择simulate-run-runall,观察波形，得出结论，仿真结束。四位全加器 1、原理图设计如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成：图9 四位全加器原理图【仿真和测试结果】下图为四位全加器的仿真图：

实验一八位全加器的设计

电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称EDA技术与应用姓名:孙远学号:2010021030002 指导教师:窦衡电子科技大学教务处制表

实验一八位全加器的设计一、预习内容 1.结合教材中的介绍熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 2.八位全加器设计原理。二、实验目的 1.掌握图形设计方法； 2.熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 3.掌握全加器原理，能进行多位加法器的设计。三、实验器材 PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干四、实验要求 1、用VHDL设计一个四位并行全加器； 2、用图形方式构成一个八位全加器的顶层文件； 3、完成八位全加器的时序仿真。五、实验原理与内容 1、原理：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。实验表明，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，多位数加法器由4 位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。因此本实验中的8 位加法器采用两个4位二进制并行加法器级联而成。

2、实现框图： 1）四位加法器四位加法器可以采用四个一位全加器级连成串行进位加法器，实现框图如下图所示，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，高速运算肯定无法胜任。通过对串行进位加法器研究可得：运算的延迟是由于进位的延迟。因此，减小进位的延迟对提高运算速度非常有效。下图是减少了进位延迟的一种实现方法。可见，将迭代关系去掉，则各位彼此独立，进位传播不复存在。因此，总的延迟是两级门的延迟，其高速也就自不待言。 2）八位加法器用两个并行四位加法器实现一个八位加法器的框图如下：

一位加法器(数电)

《电子技术课程设计报告》题目：一位加法器学院：工程学院专业：07级电气工程及其自动化班级：07级1班23号姓名：王晓龙指导教师：李斌李芝兰 2009年12月9 日

目录 1.课程设计目的 (2) 2.课程设计题目描述和要求 (2) 3.1课程设计报告内容 (2) 3.2论述方案的各部分工作原理 (2) 3.3设计方案的图表 (9) 3.4编写设计说明书 (9) 4.总结 (10) 1.课程设计目的课程设计是培养我们学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随

着科学技术发展的日新日异，数字电子技术已经成为当今计算机应用中重要的基础领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握运用数字电子技术及逻辑电路的开发技术是十分重要的。（1）了解基本的逻辑门电路。（1）在实际应用中学会编码器译码器的作用和工作方式。（1）提高自己的动手动脑能力，将在课堂上学到的知识应用到实际当中。 2.课程设计题目描述和要求题目：一位加法器要求：（1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路（2）用LED管显示 3.课程设计报告内容 3.1 设计方案的选定与说明；利用逻辑门电路实现两个二进数相加并求出和的组合线路。键盘输入数字，编码器，逻辑门电路，计数器，译码器驱动器，使其达到一位数加法运算。我设计的数字系统中输入数字，所以需要编码功能的逻辑电路实现编码，因为为一位加法，所以输入为0~9十个按键。通过8421BCD编译，利用基本逻辑门电路实现加法运算，因为没有小数部分运算，无小数点，因此我选用74HC4511译码驱动器连接7段式LED显示管读出结果。 3.2论述方案的各部分工作原理；编码器部分盘输入逻辑电路就是由编码器组成。图1是用十个按键和门电路组成的8421码编码器，其功能如表1所示，其中S0～S9代表十个按键，即对应十进制数0～9的输入键，它们对应的输出代码正好是8421BCD 码，同时也把它们作为逻辑变量，ABCD 为输出代码(A为最高位)，GS为控制使能标志。对功能表和逻辑电路进行分析，都可得知：①该编码器为输入低电平有效； ②在按下S0～S9中任意一个键时,即输入信号中有一个为有效电平时，GS ＝1，代表有信号输入，而只有S0～S9均为高电平时GS＝0，代表无信号输入,此时的输出代码0000为无效代码。由此解决了前面提出的如何区分两种情况下输出都是全0的问题。优先编码器：允许同时输入两个以上的有效编

实验一一位二进制全加器设计实验

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：中兴101 实验类型：■ 验证 □ 综合 □设计 □ 创新实验日期： 2012 9 28 实验成绩：实验一一位二进制全加器设计实验一．实验目的（1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计和原理图输入方法设计全过程；（2）熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果；（3）熟悉设备和软件，掌握实验操作。二．实验内容与要求（1）在利用VHDL 编辑程序实现半加器和或门，再利用原理图连接半加器和或门完成全加器的设计，熟悉层次设计概念；（2）给出此项设计的仿真波形；（3）参照实验板1K100的引脚号，选定和锁定引脚，编程下载，进行硬件测试。三．设计思路一个1位全加器可以用两个1位半加器及一个或门连接而成。而一个1位半加器可由基本门电路组成。 (1) 半加器设计原理能对两个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为半加器原理图。其中：a 、b 分别为被加数与加数，作为电路的输入端；so 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co 一起作为电路的输出。半加器的真值表为表1 半加器真值表由真值表可分别写出和数so ，进位数co 的逻辑函数表达式为： b a b a b a so ⊕=+=- - （1） ab co = （2）图1半加器原理图 (2) 全加器设计原理除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。图2全加器原理图。全加器的真值表如下：

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 );

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

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

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

加法器实验报告文档2篇

加法器实验报告文档2篇 Adder experiment report document 编订：JinTai College

加法器实验报告文档2篇小泰温馨提示：实验报告是把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来，经过整理，写成的书面汇报。本文档根据实验报告内容要求展开说明，具有实践指导意义，便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。本文简要目录如下：【下载该文档后使用Word打开，按住键盘Ctrl键且鼠标单击目录内容即可跳转到对应篇章】 1、篇章1：加法器实验报告文档 2、篇章2：加法器的基本原理实验报告文档篇章1:加法器实验报告文档【实验名称】【目的与要求】 1.掌握1位全加器的设计 2.学会1位加法器的扩展【实验内容】 1.设计1位全加器

2.将1位全加器扩展为4位全加器 3.使4位的全加器能做加减法运算【操作步骤】 1.1位全加器的设计（1）写出1位全加器的真值表（2）根据真值表写出表达式并化简（3）画出逻辑电路（4）用quartusII进行功能仿真，检验逻辑电路是否正确，将仿真波形截图并粘贴于此（5）如果电路设计正确，将该电路进行封装以用于下一个环节 2.将1位全加器扩展为4位全加器（1）用1位全加器扩展为4位的全加器，画出电路图（2）分别用两个4位补码的正数和负数验证加法器的正确性（注意这两个数之和必须在4位补码的数的范围内，这两个数包括符号在内共4位），用quartusII进行功能仿真并对仿真结果进行截图。

3.将4位的全加器改进为可进行4位加法和减法的运算器（1）在4位加法器的基础上，对电路进行修改，使该电路不仅能进行加法运算而且还能进行减法运算。画出该电路（2）分别用两个4位补码的正数和负数验证该电路的正确性（注意两个数之和必须在4位补码的数的范围内），用quartusII 进行功能仿真并对仿真结果进行截图。【附录】篇章2:加法器的基本原理实验报告文档【按住Ctrl键点此返回目录】一、实验目的 1、了解加法器的基本原理。掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中的图形输入方法及文本输入方法。 2、学习和掌握半加器、全加器的工作和设计原理

数电实验报告1.2-一位减法器、一位加法器

<熟悉QuartusII和Verilog HDL数字逻辑电路设计基础环境> 实验报告学生姓名：李旭文超周班级学号：11自动化1138033 1138019 指导老师：潘秀琴

<实验报告内容> 一、实验名称：学习QurtusII基本功能和使用方法，完成一位减法器、一位加法器的原理图输入和文本输入、编译校验及功能仿真。二、实验学时：4学时三、实验目的：熟悉Quartus II基本功能和使用方法，掌握原理图输入、文本输入的步骤。四、实验内容：完成一位加法器、一位减法器的设计输入并进行仿真输出。五、实验原理：数字逻辑电路中各种门电路的功能和使用方法六、实验步骤： 1.了解quartusII的基本功能使用； 2.设计输入：首先设计出逻辑电路，然后将所设计的数字逻辑电路以某种方式输入到计算机中，QuartusII有原理图输入和文本（代码）输入两种输入模式。3．设计编译校验：编译连接好的输入图形。七、实验结果： 1.加法器：A.半加器原理图：文本：

波形图： B．一位全加器全加器：原理图：文本输入：

波形图： 2.减法器：原理图：文本输入：

波形图：八、心得体会：这是使用这个软件的第二次实验对于软件的使用已经比较熟练能够很快连接好电路进行试验九、附录：<程序代码> 1.加法器： A.半加器 module adder(a,b,s,co); input a,b; output s,co; and X1(a,b); xor Y1(a,b); endmodule B.一位全加器 module onebit_fulladd(a,b,ci,sum,cout); input a,b,ci; output sum,cout; wire sum_temp,c_1,c_2,c_3; xor xor1(sum_temp,a,b);

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)

计组-加法器实验报告

半加器、全加器、串行进位加法器以及超前进位加法器一、实验原理 1.一位半加器 A和B异或产生和Sum，与产生进位C 2.一位全加器将一位半加器集成封装为halfadder元件，使用两个半加器构成一位的全加器 3.4位串行进位加法器将一位全加器集成封装为Fulladder元件，使用四个构成串行进位加法器

4.超前进位加法器（4位） ⑴AddBlock 产生并行进位链中的ti(即Cthis)和di（即Cpass），以及本位结果Sum ⑵进位链（Cmaker）四位一组并行进位链，假设与或非门的级延迟时间为1.5ty，与非门的延迟时间为1ty，在di和ti产生之后，只需2.5ty就可产生所有全部进位

⑶超前进位加法器将以上二者结合起来即可完成，A和B各位作为各个AddBlock的输入，低一位的进位Ci-1作为本位AddBlock的C-1的输入。各个AddBlock输出的C_this和C_pass作为对应的Cmaker的thisi和passi的输入。

二、实验器材 QuartusII仿真软件，实验箱三、实验结果 1.串行进位加法器结果 2.超前进位加法器结果

四、实验结果分析 1.实验仿真结果显示串行加法器比超前进位加法器快，部分原因应该是电路结构优化不到位。另外由于计算的位数比较少，超前进位加法链结构较复杂，所以优势没体现出来，反倒运作的更慢一点。当位数增加的时候，超前进位加法器会比串行的更快。 2.波形稳定之前出现上下波动，应该与“竞争冒险”出现的情况类似，门的延迟和路径的不同导致了信号变化时到达的时间有先有后，因此在最终结果形成前出现了脉冲尖峰和低谷；另外也可能部分原因由于电路结构优化的不到位所致

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：

一位半加器设计与前仿

集成电路课程设计一位半加器设计与前仿专业：电子科学与技术学号：姓名：指导老师：

一、半加器的电路设计和前仿 1.1熟习schematic 设计环境 1.2掌握半加器电路原理图输入方法 1.3掌握逻辑符号创建方法 1.4熟习电路设计的思想 1.5 熟习集成电路设计仿真工具的使用 1.6 熟习集成电路设计的流程 1.7 熟习集成电路前仿真的设计一位半加器输入有两个输入端有两个，分别是两个一位二进制数：A 、B ；两个输出端C 代表进位S 表示和。 A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 C=A ∩ B B A B +=A s 三、试验内容和步骤 1.调用cadence 软件输入icfb 命令调用candence 软件

2.创建模型库与单元视图 1.1在ciw窗口file→new→library，将库文件路径设置在cadence 目录下，name自定义，technology file选第二个；点击file→new →cellview生成单元视图，library name选之前自定义的此处为chen，cell name自定义，viewname设置shcemetic，tool为composer schematic点击ok，就弹出绘制原理图窗口：快捷键： I，add instance W，add wire P，add pin U，undo M，stretch Del，delete 按照原理图一次添加元件，连线，check and save，无误后进行下一步。

3.创建符号生成符号 design→create cellview→from cellview弹出cell from cellview窗口，默认设置，ok→ok。这时候会显示一个长方形symbol 符号，将其绘画成反相器的形状，如下图;

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; Endmodule 3.保存半加器程序为，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File→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

八位二进制加法器课程设计

长安大学电子技术课程设计课题名称______________ 班级______________ 姓名______________ 指导教师日期______________

前言 8位二进制加法器，它的功能主要是实现两个8位二进制数的相加，其结果的范围应该在00000000到111111110之间，即000到510之间。加法器在实际应用中占据着十分重大的地位，从我们呱呱坠地起，到小学，到初中，到高中，到大学，到工作，等等。我们能离开加法吗，不能！加法可以说是一切运算的基础，因此8位二进制加法器的设计是很有必要的。那么我们如何设计一个8位二进制加法器呢？在实际应用中，我们通常输入的是十进制数，一个八位二进制数所对应的最大的十进制数是255，于是输入两个范围在000到255之间的数，首先通过二-十进制编码器将输入的三位十进制数的个位、十位、百位分别转换为8421BCD码，得到两个十二位字码，再通过加法器将它们相加，逢10进1，得到一个新的十二位字码，再用7447数字显示译码器将这个十二位字码还原到原来的三位十进制数。最后输出的就是一个三位十进制数，其范围在000到510之间。通过上述方法我们实现了八位二进制数的相加，从而达到了题目的要求。为实现上述目的，我们需要查阅相关资料。通过查阅，理解以及加以运用，我们认识到了收集资料的不易性，但同时也得到了不少收获，可以说是有苦有甜。同时，虽然我们基本设计出了这个八位二进制加法器，但是不必可避免地会产生一些问题，比如说在连线上可能有更简便的途径，在元件的选用上可能还有其它更简便的方法，在控制上可能还不够精简，等等。我们希望在以后的实践中能找出更好的方法，也希望能吸取这次设计中的不足，逐渐改善。另外，在电子设计的过程中，与同组同学之间的合作配和是十分重要的。我在此次设计中也充分认识到这一点的重要性，我相信这次的电子设计能够为我们将来的工作奠定一定的基础。

实验二一位8421BCD码加法器的设计

实验二一位8421BCD码加法器的设计一、实验目的 1. 理解四位加法器7483和四位比较器7485的工作原理及使用 2. 掌握一位8421BCD码加法器的工作过程 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.采用画原理图的方法设计一位8421BCD码加法器。要求使用四位加法器7483和四位比较器7485及必要的逻辑门电路。三、分析过程 7483是四位二进制加法器，其进位规则是逢16进1。而8421BCD 码表示的是十进制数，进位规则是逢10进1。用7483将两个1位BCD码相加时，当和小于等于9时，结果正确；当和大于9时，需加6进行修正。实验中要求使用7483、7485及必要的逻辑门完成。由于7483通过输出引脚C4 S3 S2 S1 S o输出二进制的和，7485是四位比较器，关键在于如何通过7483及7485的输出判断何时应对结果修正以及如何修正。由于两个1位十进制数相加时，和的取值范围是0—18,将该范围内各数值对应的二进制数和8421BCD码列表，以便寻找何时应对结果修正以及如何修正

从表中分析可得出如下结论: 当7483输出的二进制数的和为0---9时，即S3 S2 S1 SO W 9时结果正确，不需修正；当和为10-----15时S3 S2 S1 S）> 9时，需加6 修正，此种情况可将7483的输出S3 S2 S1 S0送入7485的输入引脚A3 A2 A1 A0 ,将1001（即卩9）送入7485另一组输入引脚B3 B2 B1 B0, 若7485的输出A> B=1，则说明需加6修正；当和为16、17、18时，结果需加6修正。此种情况7483的输出S3 S2 S1 S）v 9,但C4=1。综合以上分析，当7483输出的二进制数的和S3 S2 S1 S）> 9或 C4=1时结果需修正。此修正的条件可通过7485的输出A> B和7483 输出的C4通过逻辑或门（OR1获得。当OR1输出为1时需修正，当OR1输出为0时不需修正。（分析出何时应对结果修正）

4位全加器实验报告.doc

四位全加器 11微电子黄跃1117426021 【实验目的】采用modelsim集成开发环境，利用verilog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。【实验内容】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）. 【实验原理】全加器除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。图4为全加器的方框图。图5全加器原理图。被加数A i 、加数B i 从低位向本位进位C i-1 作为电路的输入，全加和S i 与向高位的进位C i 作为电路的输出。能实现全加运算功能的电路称为全加电路。全加器的逻辑功能真值表如表2中所列。信号输入端信号输出端 A i B i C i S i C i 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

用原理图方法设计8位全加器

实验报告一一、实验目的熟悉利用QuartusII的原理图输入方法设计简单电路，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软件进行电子线路设计的详细流程。二、实验内容 1.根据工作原理，完成1位半加器和全加器的设计； 2.建立一个更高的原理图设计层次，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。三、实验环境计算机、QuartusII软件四、实验步骤 1.根据半加器工作原理，建立电路并仿真，并将元件打包。 (1)电路（2）仿真：仿真结果分析：S为和信号，当A=1，B=0或A=0，B=1时，和信号S为1，否则为0.当A=B=1时，产生进位信号，及CO=1。（3）打包后的文件：

2.利用半加器构成一位全加器，并打包。（1）电路（2）仿真仿真结果分析：CI为来自低位的进位，S=A xor B xor CI,即：当A,B,CI中有一位为高电平‘1’或者三位同时高电平为‘1’，则S=1，否则S=0；当A,B,CI有两位或者三位同为高电平‘1’时，产生进位信号CO=‘1’。（3）打包后的文件 3.利用全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真。（1）电路

（2）仿真仿真结果分析：八位全加器，和S分别与A，B 对应。当来自第七位的进位信号为‘1’、A 的最高位和B的最高位三者有两个位高电平‘1’时，则产生进位信号CO=‘1’。五、实验结果与讨论实验的仿真结果与预计的结果一致，所以所设计的电路是正确的。不足的地方有： 1、对软件还不够熟悉，所以操作的有点慢；

2、设计电路时，由于数字电路的知识有些开始淡忘了，所以应当及时去补缺补弱。六、总结思考题：为了提高加法器工作速度，如何改进以设计的进位方式？答：采用超前进位。串行加法器的第i位进位是由0~（i-1）决定的，而超前进位是事先得出每一位全加器的进位输出信号，而无需再从低位开始向高位逐位传递进位信号了，这就有效地提高了工作速度了。

实验一 加法器的设计与实现