半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告[精品文档]

一、实验目的

1、学习和掌握半加器全加器的工作原理和设计方法。

2、熟悉EDA工具Quartus II的使用，能够熟练运用Vrilog HDL语言在

Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。

3、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，

掌握层次化设计方法。

4、掌握半加器、全加器采用不同的描述方法。

二、实验内容

1、完成半加器全加器的设计，包括原理图输入，编译、综合、适配、仿真等。并将半加器电路设

置成一个硬件符号入库

2、建立更高层次的原理图设计，利用1位半加器构成1位全加器，并完成编译、综合、适配、仿

真并硬件测试

3、采用图形输入法设计1位加法器分别采用图形输入和文本输入方法，设计全加器

4、实验报告：详细叙述1位全加法器的设计流程，给出各层次的原理图及其对应的仿真波形图，

给出加法器的上时序分析情况，最后给出硬件测试流程和结果。

三、实验步骤

1、建立一个Project。

2、编辑一个VHDL程序，要求用VHDL结构描述的方法设计一个半加器

3、对该VHDL程序进行编译，修改错误。

4、建立一个波形文件。（根据真值表）

5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真

四、实验现象

任务1：半加器真值表描述方法

代码如下：

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

S=A B+A B CO=AB

代码如下:

LIBRARY IEEE; --行为描述半加器 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS

PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder;

Architecture FH1 OF h_adder IS

Signal abc:STD_LOGIC_vector(1 downto 0); Begin

abc<=a&b; --并 Process(abc) --进程 begin

case abc is

WHEN "00"=>SO<='0';CO<='0'; WHEN "01"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "10"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "11"=>SO<='0';CO<='1'; WHEN OTHERS =>NULL; END CASE; END PROCESS;

END ARCHITECTURE FH1; 结果如下：

逻辑图

任务2：二进制加法运算规则描述

代码如下：

LIBRARY IEEE;--行为描述(抽象描述结构体的功能) USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY h_adder2 is --半加器

PORT(A,B:IN STD_LOGIC;

S,C0:OUT STD_LOGIC);

END h_adder2;

ARCHITECTURE be_half_adder OF h_adder2 IS BEGIN

PROCESS(A,B)

BEGIN

IF(A='0' AND B='0') THEN S<='0';C0<='0';

ELSIF(A='0' AND B='1') THEN

S<='1';C0<='0';

ELSIF(A='1' AND B='0') THEN S<='1';C0<='0'; ELSE

S<='0';C0<='1';

END IF;

END PROCESS;

END be_half_adder;

结果如下：

任务3：按逻辑表达式设计

代码如下：

LIBRARY IEEE; --行为描述半加器（按逻辑表达式）USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY h_adder3 IS

PORT(a,b:IN STD_LOGIC;

so,co:OUT STD_LOGIC);

END h_adder3;

Architecture FH1 OF h_adder3 IS

Begin

so<=a XOR b ;

co<=a AND b;

END ARCHITECTURE FH1;

结果如下：

任务4：用基本单元电路与或非描述半加器

代码如下：

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;

entity h_adder4 is

port(a:in STD_LOGIC;

b:in STD_LOGIC;

sum:out STD_LOGIC;

co:out STD_LOGIC );

end h_adder4;

architecture ch4 of h_adder4 is

signal c,d:std_logic;

begin

c<=a or b;

d<=a nand b;

co<=not d;

sum<=c and d;

end architecture ch4;

结果如下：

任务5 ：结构描述

代码如下：

--h_adder5

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY h_adder5 IS

PORT(A,B:IN STD_LOGIC;

co,s: OUT STD_LOGIC);

END ENTITY h_adder5;

ARCHITECTURE mix OF h_adder5 IS COMPONENT xor21 IS

PORT(i0,i1:IN STD_LOGIC;

q:OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;

BEGIN

co<=A AND B;

u1: xor21 PORT MAP(i0=>A,i1=>B,q=>s); --例化END ARCHITECTURE mix;

--xor21

--half_adder半加器,结构描述

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY xor21 IS

PORT(i0,i1:IN STD_LOGIC;

q: OUT STD_LOGIC);

END ENTITY xor21;

ARCHITECTURE behav OF xor21 IS

BEGIN

q<=i0 XOR i1;

END ARCHITECTURE behav;

结果如下：

五、实验体会

通过这次实验，复习了VHDL语言的应用，通过五种不同的方式，进行半加器的设计，加深了对半加器的理解，及对五种方法的运用，真值表描述方法、二进制加法运算规则描述、按逻辑表达式设计、用基本单元电路与或非描述半加器、结构描述。尤其在结构描述，元件例化部分，有了更好的理解和掌

握。

半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告[精品文档]

一、实验目的 1、学习和掌握半加器全加器的工作原理和设计方法。 2、熟悉EDA工具Quartus II的使用，能够熟练运用Vrilog HDL语言在 Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。 3、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， 掌握层次化设计方法。 4、掌握半加器、全加器采用不同的描述方法。 二、实验内容 1、完成半加器全加器的设计，包括原理图输入，编译、综合、适配、仿真等。并将半加器电路设 置成一个硬件符号入库 2、建立更高层次的原理图设计，利用1位半加器构成1位全加器，并完成编译、综合、适配、仿 真并硬件测试 3、采用图形输入法设计1位加法器分别采用图形输入和文本输入方法，设计全加器 4、实验报告：详细叙述1位全加法器的设计流程，给出各层次的原理图及其对应的仿真波形图， 给出加法器的上时序分析情况，最后给出硬件测试流程和结果。 三、实验步骤 1、建立一个Project。 2、编辑一个VHDL程序，要求用VHDL结构描述的方法设计一个半加器 3、对该VHDL程序进行编译，修改错误。 4、建立一个波形文件。（根据真值表） 5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真 四、实验现象 任务1：半加器真值表描述方法 代码如下： 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 S=A B+A B CO=AB

代码如下: LIBRARY IEEE; --行为描述半加器 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder; Architecture FH1 OF h_adder IS Signal abc:STD_LOGIC_vector(1 downto 0); Begin abc<=a&b; --并 Process(abc) --进程 begin case abc is WHEN "00"=>SO<='0';CO<='0'; WHEN "01"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "10"=>SO<='1';CO<='0'; WHEN "11"=>SO<='0';CO<='1'; WHEN OTHERS =>NULL; END CASE; END PROCESS; END ARCHITECTURE FH1; 结果如下： 逻辑图

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：

一位全加器VHDL的设计实验报告

EDA技术及应用实验报告 ——一位全加器VHDL的设计 班级：XXX 姓名：XXX 学号：XXX

一位全加器的VHDL设计 一、实验目的： 1、学习MAX+PLUSⅡ软件的使用，包括软件安装及基本的使用流程。 2、掌握用VHDL设计简单组合电路的方法和详细设计流程。 3、掌握VHDL的层次化设计方法。 二、实验原理： 本实验要用VHDL输入设计方法完成1位全加器的设计。1位全加器可以用两个半加器及一个或门连接构成，因此需要首先完成半加器的VHDL设计。采用VHDL层次化的设计方法，用文本编辑器设计一个半加器，并将其封装成模块，然后在顶层调用半加器模块完成1位全加器的VHDL设计。 三、实验内容和步骤： 1、打开文本编辑器，完成半加器的设计。 2、完成1位半加器的设计输入、目标器件选择、编译。

3、打开文本编辑器，完成或门的设计。 4、完成或门的设计输入、目标器件选择、编译。 5、打开文本编辑器，完成全加器的设计。

6、完成全加器的设计输入、目标器件选择、编译。 7、全加器仿真 8、全加器引脚锁定

四、结果及分析： 该一位加法器是由两个半加器组成，在半加器的基础上，采用元件的调用和例化语句，将元件连接起来，而实现全加器的VHDL编程和整体功能。全加器包含两个半加器和一或门，1位半加器的端口a和b分别是两位相加的二进制输入信号，h是相加和输出信号，c是进位输出信号。构成的全加器中，A,B,C分别是该一位全加器的三个二进制输入端，H是进位端，Ci是相加和输出信号的和，下图是根据试验箱上得出的结果写出的真值表： 信号输入端信号输出端 Ai Bi Ci 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

全加器与半加器原理及电路设计

全加器与半加器原理及电路设计 在数字系统中，加法器是最基本的运算单元。任何二进制算术运算，一般都是按一定规则通过基本的加法操作来实现的。 1．二进制 十进制中采用了0，1，2，…，9十个数码，其进位规则是“逢十进一”。当若干个数码并在一起时，处在不同位置的数码，其值的含义不同。例如373可写成 二进制只有0和1两个数码，进位规则是“逢二进一”，即1+1=10(读作“壹零”，而不是十进制中的“拾”)。0和1两个数码处于不同数位时，它们所代表的数值是不同的。例如10011这个二进制数，所表示的大小为 这样，就可将任何一个二进制数转换为十进制数。 反过来，如何将一个十进制数转换为等值的二进制数呢？由上式可见 ，，，，分别为相应位的二进制数码1或0。它们可用下法求得。 19用2去除，得到的余数就是；其商再连续用2去除，得到余数，，，，直到最后的商等于0为止，即 2 1 9 余数 ……………………………….余1(d0) ………………………………余1(d1) ……………………………….余0(d2) ……………………………….余0(d3) 0 …………………………… …余1(d4) 所以 可见，同一个数可以用十进制和二进制两种不同形式表示，两者关系如表8-13所示。 表8-13 十进制和二进制转换关系

由表8-14可直接写出 半加器可以利用一个集成异或门和与门来实现，如图8-40(a)所示。图8-40(b)是半加器的逻辑符号。 表8-14 半加器真值表 1101 由真值表可分别写出输出端Si和Ci的逻辑表达式 和的逻辑表达式中有公用项，因此，在组成电路时，可令其共享同一异或门，从而使整体得到进一步简化。一位全加器的逻辑电路图和逻辑符号如图8-41所示。 图8-41 全加器逻辑图及其逻辑符号 多位二进制数相加，可采用并行相加、串行进位的方式来完成。例如，图8-42所示逻辑电路可实现两个四位二进制数和的加法运算。

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 );

实验二 组合逻辑电路(半加器、全加器)

《数字电子技术B》实验报告 班级：姓名学号： 实验二组合逻辑电路（半加器、全加器） 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的功能测试。 2.验证半加器和全加器的逻辑功能。 3.学会二进制数的运算规律。 二、实验仪器及材料 74LS00 二输入端四与非门 3片 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS54 四组输入与或非门 1片 三、实验内容（如果有可能，附上仿真图） 1.组合逻辑电路功能测试。 （1）.用2片74LS00组成图2.1所示逻辑电路。为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 （2）.图中A、B、C接电平开关，Y1，Y2接发光管电平显示。 （3）.接表2.1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1，Y2逻辑表达式。 （4）.将运算结果与实验比较。 表2.1

Y1=A+B Y2=(A’*B)+(B’*C) 2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可有一个集成异或门和二个与非门组成如图2.2。 图2.2 （1）.在实验仪上用异或门和与门接成以上电路。A、B接电平开关K，Y，Z接电平显示。（2）.按表2.2要求改变A、B状态，填表。 表2.2 3. （1）.写出图2.3电路的逻辑表达式。 （2）.根据逻辑表达式列真值表。

表2.3 （5）按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表2.4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致。 4. 测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能。 全加器可以用两个半加器和两个与门一个或门组成，在实验中，常用一块双异或门、一个与或非门和一个与非门实现。 （1）.画出用异或门、与或非门和非门实现全加器的逻辑电路图，写出逻辑表达式。 （2）.找出异或门、与或非门和与门器件按自己画出的图接线。接线时注意与或非门中不用的与门输入端接地。 （3）.当输入端A i、B i及C i-1为下列情况时，用万用表测量S i和C i的电位并将其转为逻辑状态填入下表。 表2.4

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

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

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

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

半加器全加器的工作原理和设计方法实验报告样本

一、实验目 1、学习和掌握半加器全加器工作原理和设计办法。 2、熟悉EDA工具Quartus II使用，可以纯熟运用Vrilog HDL语言在 Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。 3、掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中图形输入办法及文本输入办法， 掌握层次化设计办法。 4、掌握半加器、全加器采用不同描述办法。 二、实验内容 1、完毕半加器全加器设计，涉及原理图输入，编译、综合、适配、仿真等。并将半加器电路设 置成一种硬件符号入库 2、建立更高层次原理图设计，运用1位半加器构成1位全加器，并完毕编译、综合、适配、仿真 并硬件测试 3、采用图形输入法设计1位加法器分别采用图形输入和文本输入办法，设计全加器 4、实验报告：详细论述1位全加法器设计流程，给出各层次原理图及其相应仿真波形图，给出加 法器上时序分析状况，最后给出硬件测试流程和成果。 三、实验环节 1、建立一种Project。 2、编辑一种VHDL程序，规定用VHDL构造描述办法设计一种半加器 3、对该VHDL程序进行编译，修改错误。 4、建立一种波形文献。（依照真值表） 5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真 四、实验现象

任务1：半加器真值表描述办法 代码如下： 半加器是只考虑两个加数自身，而不考虑来自低位进位逻辑电路 S=A B+A B CO=AB 代码如下: LIBRARY IEEE ； --行为描述半加器 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder ； Architecture FH1 OF h_adder IS Signal abc:STD_LOGIC_vector(1 downto 0)； Begin abc<=a&b ； --并 Process(abc) --进程 begin case abc is 逻辑图 半加器真值表 A i B i S i C i 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1

八位加法器设计实验报告

实验四：8位加法器设计实验 1.实验目的：熟悉利用quartus原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计方法。 2.实验原理：一个八位加法器可以由八个全加器构成，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。 3.实验任务：完成半加器，全加器，八位加法器设计，使用例化语句，并将其设计成一个原件符号入库，做好程序设计，编译，程序仿真。 1）编译成功的半加器程序： module h_adder(a,b,so,co); input a,b; output so,co; assign so=a^b; assign co=a&b; endmodule 2）编译成功的全加器程序： module f_adder(ain,bin,cin,cout,sum); output cout,sum;input ain,bin,cin; wire net1,net2,net3; h_adder u1(ain,bin,net1,net2); h_adder u2(.a(net1),.so(sum),.b(cin),.co(net3));

or u3(cout,net2,net3); endmodule 3）编译成功的八位加法器程序： module f_adder8(ain,bin,cin,cout,sum); output [7:0]sum; output cout;input [7:0]ain,bin;input cin; wire cout0, cout1, cout2 ,cout3, cout4,cout5,cout6; f_adder u0(.ain(ain[0]),.bin(bin[0]),.cin(cin),.sum(sum[0]) ,.cout(cout0)); f_adder u1(.ain(ain[1]),.bin(bin[1]),.cin(cout0),.sum(sum[1 ]),.cout(cout1)); f_adder u2(.ain(ain[2]),.bin(bin[2]),.cin(cout1),.sum(sum[2 ]),.cout(cout2)); f_adder u3(.ain(ain[3]),.bin(bin[3]),.cin(cout2),.sum(sum[3 ]),.cout(cout3)); f_adder u4(.ain(ain[4]),.bin(bin[4]),.cin(cout3),.sum(sum[4

半加器和全加器的设计

实验一.半加器，全加器的设计1，半加器的设计， 方法一 library ieee ; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder1 is port(a,b :in std_logic; c,s :out std_logic); end entity h_adder1; architecture one of h_adder1 is begin s<=a xor b;c<=a and b; end architecture one; 运行结果： 方法二： 运行结果：

2，全加器的设计 方法一： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity f_adder1 is port(a,b,cin :in std_logic; sum,cout :out std_logic); end entity f_adder1; architecture arch of f_adder1 is component h_adder1 port( a,b :in std_logic; s,c :out std_logic); end component; component or23 port (a,b :in std_logic; c: out std_logic); end component; signal x:std_logic_vector(0 to 2); begin u1: h_adder1 port map(a,b,x(1),x(0)); u2: h_adder1 port map(x(1),cin,sum,x(2)); u3: or23 port map(a=>x(0),b=>x(2),c=>cout); end arch; 运行结果： 方法二：

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）。

组合逻辑电路设计之全加器半加器

班级姓名学号 实验二组合电路设计 一、实验目的 (1)验证组合逻辑电路的功能 (2)掌握组合逻辑电路的分析方法 (3)掌握用SSI小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法 (4)了解组合逻辑电路集中竞争冒险的分析和消除方法 二、实验设备 数字电路实验箱，数字万用表，74LS00, 74LS86 三、实验原理 1 ?组合逻辑概念 通常逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路的过去状态无关。因此，组合电路的 特点是无“记忆性”。在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。 组合电路的输入信号和输出信号往往不只一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表，卡诺图和逻辑图等几种。 实验中用到的74LS00和74LS86的引脚图如图所示。 00 四2输入与非门 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 2?组合电路的分析方法。 组合逻辑电路分析的任务是：对给定的电路求其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。分析一般分为

(1)由逻辑图写出输出端的逻辑表达式，简历输入和输出之间的关系。 (2)列出真值表。 (3)根据对真值表的分析，确定电路功能。 3?组合逻辑电路的设计方法。 组合逻辑电路设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。 一般设计的逻辑电路的过程如图 (1)通过对给定问题的分心，获得真值表。在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个 输出变量直接的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而过得真值表或简化真值表。 (2)通过卡诺图化简或逻辑代数化简得出最简与或表达式，必要时进行逻辑式的变更，最后画出逻辑图。 (3)根据最简逻辑表达式得到逻辑电路图。 四?实验内容。 1?分析，测试半加器的逻辑功能。 (1 )用74LS00组成半加器电路如图所示。写出逻辑表达式，验证逻辑关系。 (2 )用异或门74LS86和74LS00组成半加器，自己画出电路，将测试结果填入自拟表格中, 验证逻辑关系。 所以的卡诺图为:

实验一 半加器设计

实验一半加器设计 一、实验目的 1、了解和学习Quartus II 5.1软件设计平台。 2、了解EDA的设计过程。 3、通过实例，学习和掌握Quartus II 5.1平台下的图形输入法 4、学习和掌握半加器的工作和设计原理。 二、实验仪器 PC机，操作系统为Windows2000/XP，本课程所用系统均为WindowsXP（下同），Quartus II 5.1设计平台。 三、实验原理 加法器是构成算术运算器的基本单元,有来自低位的进位将两个1位二进制数相加，称为半加。实现半加运算的电路叫做半加器。 按照二进制加法运算规则可以列出如表1-1所示的半加器真值表。其中A、B是两个加数，S是相加的和，CO是相加高位的进位。将S、CO、和A、B的关系写成逻 辑表达式如下： S⊕ = + A = A B B B A CO= AB 表1-1 半加器的真值表 四、实验步骤 1、启动Quartus II 5.1：在Windows操作系统下，单击“开始”，选择“程序”，再选择“altera”选项下的“Quartus II 5.1”命令。 2、新建工程：在File菜单中选择New Project Wizard…，弹出对话框如图1-1所示

图1－1 在这个对话框中，第一行是需要你指定项目保存的路径，支持含中文字符的路径，第二行是需要你为这个项目取一个名称，第三行是需要你为这个项目的顶层实体取个名称，如实验不需要使用芯片，这三个设定好后，点击“finish”。（如何使用芯片及各参数设定将在实验3中讲到）出现如下界面

3、新建文件在File菜单中选择New，出现一个对话框如图 1－2 图1－2 选择Block Diaqram/Schematic File ，然后点击“OK”。 图1－3 4、保存文件：选菜单File\Save，在弹出的Save As对话窗口中，指定存放文件类型、 文件夹和文件名。这一步也可以放在图形设计完成后进行。 5、原理图设计输入： （1）元器件符号放置 通过Edit->Insert Symbol插入元器件或点击图板左侧的快捷键Symbol,或双击图板

实验一 半加器和全加器的设计

实验一 半加器和全加器的设计 一、 实验目的 1、掌握图形的设计方式； 2、掌握自建元件及调用自建元件的方法； 3、熟练掌握MAXPLUS II 的使用。 二、实验内容 1、熟练软件基本操作，完成半加器和全加器的设计； 2、正确设置仿真激励信号，全面检测设计逻辑； 3、综合下载，进行硬件电路测试。 三、实验原理 1、半加器的设计 半加器只考虑了两个加数本身，没有考虑由低位来的进位。 半加器真值表： 半加器逻辑表达式：B A B A B A S ⊕=+=；AB C = LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT( A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC;

SO:OUT STD_LOGIC; CO:OUT STD_LOGIC ); END ENTITY h_adder; ARCHITECTURE fh1 OF h_adder IS BEGIN SO <= A XOR B; CO <= A AND B; END ARCHITECTURE fh1; A：60ns B：30ns 2.全加器的设计 全加器除考虑两个加数外，还考虑了低位的进位。全加器真值表：

全加器逻辑表达式： 1-⊕⊕=i i i i C B A S ；AB C B A C i i i i +⊕=-1)( 3、利用半加器元件完成全加器的设计 （1）图形方式 其中HADDER 为半加器元件。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_adder IS PORT(ain,bin,cin:IN STD_LOGIC; cout,sum:out STD_LOGIC); END ENTITY f_adder; ARCHITECTURE fd1 OF f_adder IS COMPONENT h_adder PORT( A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC;

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;

8位全加器实验报告

实验1 原理图输入设计8位全加器 一、实验目的： 熟悉利用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位全加器的设计把握利用EDA软件进行电子线路设计的详细流程。 二、原理说明： 一个8位全加器可以由8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与其相邻的高位加法器的最低进位输入信号cin相接。而一个1位全加器可以按照本章第一节介绍的方法来完成。 三、实验内容： 1：完全按照本章第1节介绍的方法与流程，完成半加器和全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真。 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、仿真和硬件测试。 四、实验环境： 计算机、QuartusII软件。 五、实验流程： 实验流程： 根据半加器工作原 理，建立电路并仿 真，并将元件封装。 ↓ 利用半加器构成一位 全加器，建立电路并 仿真，并将元件封 装。 ↓ 利用全加器构成8位全 加器，并完成编译、综 合、适配、仿真。 图1.1 实验流程图

六、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）半加器原理图： 图1.2 半加器原理图（2）综合报告： 图1.3 综合报告: （3）功能仿真波形图4： 图1.4 功能仿真波形图

时序仿真波形图： 图1.5 时序仿真波形图 仿真结果分析：sout为和信号，当a=1，b=0或a=0，b=1时，和信号sout为1，否则为0.当a=b=1时，产生进位信号，及cout=1。 （4）时序仿真的延时情况： 图1.6 时序仿真的延时情况 （5）封装元件： 图1.7 元件封装图 2. 利用半加器构成一位全加器，建立电路并仿真，并将元件封装。 （1）全加器原理图如图： 图2.1 全加器原理图

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：

实验八全加器的设计分析实验报告

实验八全加器的设计分析实验报告 姓名：孙时佳学号：3110102935 专业：计算机科学与技术 课程名称：逻辑与计算机设计基础实验同组学生姓名：无 实验时间：2012-11-6 实验地点：紫金港东4-509 指导老师：蒋方炎 一、实验目的和要求 1．掌握一位全加器的工作原理和逻辑功能 2.掌握串行进位加法器的工作原理和进位延迟 3.掌握超前进位的工作原理 4.掌握减法器的实现原理 5.了解加法器在CPU中的地位 6.掌握FPGA开发平台进行简单的I/O数据交互 二、实验内容和原理 实验内容： 1.实现16位加减器的调试仿真 2. 16位计算器设计 实验原理： 2.1 一位全加器（FA） 全加器是一个能对一位二进制数及来自低位的进位进行相加，产生本位和及向高位进位的逻辑电路。该电路有3个输入变量，分别是2个加数Ai 和Bi，低位进位输入Ci ，2个输出变量，分别是全加和Si，进位输出Ci+1。 一位全加器的逻辑表达式：Si = Ai⊕Bi⊕Ci 、Ci+1=Ai Bi+BiCi+CiAi 图表1：一位全加器真值表

由一位全加器的输入输出关系，得到电路图: 2.2多位串行进位全加器 多位全加器可由一位全加器将进位串接构成。高位进位生成速度慢，每一位的相加结果都必须等到低一位的进位产生以后才能建立起来，所以位数越多时间越长。 module adder_8bits(A, B, Ci, S, Co); // port and variable declaration adder_1bit A1_1(A[1], B[1], Ci, A1_2(A[2], B[2], Ctemp[1], A1_3(A[3], B[3], Ctemp[2], A1_4(A[4], B[4], Ctemp[3], A1_5(A[5], B[5], Ctemp[4], A1_6(A[6], B[6], Ctemp[5], A1_7(A[7], B[7], Ctemp[6], A1_8(A[8], B[8], Ctemp[7], endmodule module adder_32bits(A, B, Ci, S, Co); // port and variable declaration adder_8bits A8_1(A[ 8: 1], B[ 8: 1], Ci, A8_2(A[16: 9], B[16: 9], Ctemp[1], A8_3(A[24:17], B[24:17], Ctemp[2], A8_4(A[32:25], B[32:25], Ctemp[3], endmodule 图表3多位串行进位全加器示意图及代码

组合逻辑电路的设计及半加器、全加器

实验四组合逻辑电路的设计及半加器、全加器 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计与测试方法 2.掌握半加器、全加器的工作原理。 二、实验原理和电路 1、组合逻辑电路的设计 使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。设计 组合电路的一般步骤如图1.4.1所示。 图1.4.1 组合逻辑电路设计流程图 根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。最后，用实验来验证设计的正确性。 1.半加器 根据组合电路设计方法，首先列出半加器的真值表，见表1.4.1。 写出半加器的逻辑表达式 S=AB+AB=A⊕B C=AB 若用“与非门”来实现，即为 半加器的逻辑电路图如图1.4.2所示。 在实验过程中，我们可以选异或门74LS86及与门74LS08实现半加器的逻辑功能；也可用全与非门如74LS00反相器74LS04组成半加器。

(a)用异或门组成的半加器 （b ）用与非门组成的半加器 图1.4.2 半加器逻辑电路图 2.全加器 用上述两个半加器可组成全加器，原理如图1.4.3所示。 图1.4.3由二个半加器组成的全加器 表1.4.2 全加器逻辑功能表 表1.4.1 半加器逻辑功能 三、实验内容及步骤 1.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，相加的和Y 是A 、B 的异或，而进位Z 是A 、B 相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图1.4.4。 图1.4.4 用一个集成异或门和二个与非门组成半加器 ⑴ 在实验仪上用异或门和与门接成以上电路。A 、B 接逻辑开关，Y 、Z 接发光二极管显示。 ⑵ 按表1.4.3要求改变A 、B 状态，将相加的和Y 和进位Z 的状态填入下表中。 表1.4.3 ⑴写出图1.4.5电路的逻辑表达式。S i = C i = ⑵根据逻辑表达式列真值表，并完成表1.4.4，实验证之。 ⑶根据真值表画逻辑函数SiCi 的卡诺图。完成图1.4.6