EDA一位二进制全减器设计

实验一 1位二进制全减器设计

一、实验目的

1．熟悉EDA 技术开发流程；

2．熟悉Quartes II 集成开发软件的使用； 3．初步熟悉PH-1V 型实验装置的使用；

4．学习用原理图输入法和文本输入法进行简单的数字电路设计。

二、实验要求

1.用文本输入法和原理图输入法分别实现一位二进制全减器的设计。

2.进行时序波形仿真，并分析仿真波形图

3.在仿真正确的情况下，对1位二进制全减器分别下载到实验箱中做硬件测试。

三、设计思路/原理图

（1）一位全减器的设计

表一、半减器真值表（so 差值 co 向高位的借位） 表二

表二、全减器真值表（cin 低位来的借位 cout 向高位的借位）

根据半减器真值表可以用文本输入法（VHDL 语言）设计出半减器，，再根据全减器的真值表通过文本输入法（VHDL 语言）调用两个半减器构成一个全减器。

此外还可以通过原理图输入法设计出半减器，然后通过两个半减器和一个或门构成一个全减器。实验原理图如下

（1）由半减器真值表可画出其原理图如下：

将半减器设计成可调用元件如下：

h_sub inst

a b

co so

（2）由全减器的真值表可以画出原理图如下：

四、实验程序

（1）一位半减器文本描述 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_sub IS

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

ARCHITECTURE fh1 OF h_sub is BEGIN

so<=NOT(a XOR (NOT b));co<=(NOT a)AND b; END ARCHITECTURE fh1; （2）或门逻辑描述 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY or2a IS

PORT(a,b:IN STD_LOGIC; c:OUT STD_LOGIC); END ENTITY or2a;

ARCHITECTURE one OF or2a IS BEGIN c<=a OR b;

END ARCHITECTURE one;ne;

（3）一位二进制全减器顶层文件描述 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_sub IS

PORT (ain,bin,cin:IN STD_LOGIC; cout,sub:OUT STD_LOGIC); END ENTITY f_sub;

ARCHITECTURE fd1 OF f_sub IS

COMPONENT h_sub—调用半减器的声明语句

PORT(a,b:IN STD_LOGIC;

co,so:OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;

COMPONENT or2a—调用或门的声明语句

PORT(a,b:IN STD_LOGIC;

c:OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;

SIGNAL d,e,f:STD_LOGIC;

BEGIN

u1:h_sub PORT MAP(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e);--例化语句

u2:h_sub PORT MAP(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sub);

u3:or2a PORT MAP(a=>d,b=>f,c=>cout);

END ARCHITECTURE fd1;

五、实验步骤

1、建立工作库文件和编辑设计文件

（1）在D盘新建一个文件夹用来保存工程文件

（2）打开QuartusⅡ8.0软件，选择菜单File->New->VHDL File，点击OK后在打开的界面下输入已经设计好的程序。

（3）输入完程序后，保存文件选择菜单File->Save as,将文件保存到工程文件夹中，文件名不能含有中文字符，最好与程序实体名一样。

（4）保存好文件后，一般会提示是否新建一个工程，选择是，如果没有就在菜单打开File->New project Wizard项，将出现工程项目建立向导。

（5）按照工程项目向导提示设计好工程中要用到的文件放到同一个工程文件夹中，选择实验中用到的芯片和第三方工具（一般默认EDA自带的工具箱，在这里不做任何选择）。

（6）完成工程项目建立后选择processing->start compilation或选择按钮开始全程编译，如果编译过程中出现错误或警告提示，则双击错误或警告提示就可以找到该错误或警告在设计文件的位置。

（7）在完成设计输入和综合编译以后，可以通过时序仿真来检查设计是否符合要求，这里我们可以通过建立波形文件（.vmf）。在选择File->New->Vetor Waveform File项后选择OK。

（8）设计Edit栏选择End Time设计时间为50 us ，在View->ulitity windows中选择Node Finder 或按Alt+1,然后将所有的输入输出拖到波形文件中，设计好输入时序和输出方式后保存文件。选择

processing栏中的Start simulation或选择按钮开始波形仿真。

（9）仿真成功后得到了预期的设计效果后，将引脚锁定。方法如下：选择assignment 中的pins，将To栏的信号锁定到相应的Location引脚列中。引脚号对应关系可以从实验手册中查找。

（10）引脚锁定以后，再编译全程编译一次，然后编程下载，选择Tools->programmer 菜单，设计好编程硬件后点击Start开始下载。

（11）下载成功后在硬件上检测设计思路的是否正确。

六、仿真波形分析

下图为实验所得的波形图

如图所示仿真结果对应于下面相应的真值表，表明实验设计思路正确。

六、硬件测试结果

按照引脚锁定的管脚，逐一验证真值表的结果，经测试结果都正确，所以实验方案正确。七、实验心得体会

通过本次实验，我了解了EDA设计的各个流程，知道如何通过EDA软件来实现不同的硬件要求。第一次做实验虽然准备了很充分，但还是出了一点问题。自己在选择实验芯片时太粗心大意了，结果试了好多次都没有成功，这样浪费了很多时间。我会吸取这次教训，下次不会再这么粗心大意，犯下这种小错误。不过话说回来，发现问题解决问题才能学到更多的东西。

基于Quartus六十进制计数器的设计说明

EDA技术实践课程设计 2014年 7月 25日

EDA技术实践课程设计任务书 课程 EDA技术实践课程设计 题目六十进制计数器 专业学号 主要容： 利用QuartusII设计一个六十进制计数器。该电路是采用整体置数法接成的六十进制计数器。首先需要两片74160接成一百进制的计数器，然后将电路的59状态译码产生LD′=0信号，同时加到两片74160上，在下一个计数脉冲（第60个计数脉冲）到达时，将0000同时置入两片74160中，从而得到六十进制计数器。主要要求如下：（1）每隔1个周期脉冲，计数器增1； （2）当计数器递增到59时，进位端波形发生跳变，说明计数器产生进位信号，之后计数器会自动返回到00并重新计数； （3）本设计主要设备是两片74160同步十进制计数器，时钟信号通过建立波形文件得以提供。 主要参考资料： [1] 朱正伟.EDA技术及应用[M].第2版.：清华大学，2013. [2] 国洪.EDA技术与实验[M].：机械工业，2009. [3] 忠平，高金定，高见芳.基于QuartusII的FPGA/CPLD设计与实践[M].：电子工业，2010. [4] 颂华.数字电子技术基础[M].第2版.：电子科技大学，2009. [5] 阎石.数字电子技术基础[M].第5版.：高等教育，2006. [6] 康华光.电子技术基础：数字部分[M].：高等教育，2000. 完成期限 2014.7.21——2014.7.25 指导教师 专业负责人 2014年 7 月18日

目录 1 设计 (1) 2 方案选择与电路原理图的设计 (1) 2.1 单元电路一：十进制计数器电路（个位） (2) 2.2 单元电路二：十进制计数器（十位） (3) 2.3 单元电路三：置数与进位电路 (3) 3 元件选取与电路图的绘制 (4) 3.1 元件选取 (4) 3.2 电路图的绘制 (4) 4 编译设计文件 (5) 5 仿真设计文件 (6) 6 总结 (10) 参考文献 (11)

实验四 四位二进制全加器

实验序号实验题目四位二进制全加器实验时间实验室 1．实验元件（元件型号；引脚结构；逻辑功能；引脚名称） 1.SAC-DS4数字逻辑电路实验箱 1个 2.万用表 1块 3.74LS283 四位二进制全加器1片 74LS283 四位二进制全加器引脚结构及逻辑功能 2．实验目的 1、掌握中规模集成电路四位全加器的工作原理及其逻辑功能。 2、学习全加器的应用。 3．实验电路原理图及接线方法描述： （1）74LS283四位全加器实验电路图

（2）用74LS283四位全加器实现BCD码到余3码的转换实验电路图

4．实验中各种信号的选取及控制（电源为哪些电路供电；输入信号的分布位置；输出信号的指示类型；总结完成实验条件） （1）用开关按表下图设置输入A1-A4、B1-B4、C0的状态，借助指示灯观测输出F1-F4、C4的状态。 （2）将每个BCD码加上0011，即可得到相应的余3码。故应按下图接线。 5．逻辑验证与真值表填写 （1）74LS283四位全加器真值表 输入输出 A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1C0F4 F3 F2 F1C4 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 （2）用74LS283四位全加器实现BCD码到余3码的转换真值表 输入BCD码输出余3码 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1

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。

60进制计数器

电子技术基础实验 课程设计 60进制计数器 学期：2015-2016（一） 班级：电自1418 姓名：张垚 学号：2014302010933 日期：2015年12月30日

一、实验目的 （一）掌握中规模集成计数器74LS161的引脚图和逻辑功能。 （二）熟悉555集成定数器芯片的引脚图。 （三）利用74LS161和555定时器构成60进制计数器。 （四）在Multisim软件中仿真60进制计数器。 二、实验内容 （一）集成计数器74LS161逻辑功能验证。 （二）用555定时器构成多谐振荡器。 （三）用两片74LS161和555定时器构成60进制计数器。 三、集成计数器介绍 （一）集成计数器74LS161管脚介绍 74LS161是4位二进制同步加法计时器。图1为它的管脚排列图，集成芯片74LS161的CLR是异步清零端（低电平有效），LOAD是异步预置数控制端（低电平有效）。CLK是时钟脉冲输入端，RCO是进位输出端，ENP、ENT 是计数器使能端，高电平有效。A、B、C、D是数据输入端；QA、QB、QC、QD是数据输出端。 图1 74LS161管脚排列图 （二）集成计数器74LS161功能介绍 由表1可知，74LS161具有以下功能： 1．异步清零。当CLR=0时，无论其他各输入端的状态如何，计数器均被直接置“0”。 2．同步预置数。当CLR=1、LOAD=0且在CP上升沿作用时，计数器将ABCD 同时置入QA、QB、QC、QD,使QA、QB、QC、QD=ABCD。

3．保持（禁止）。CLR=LOAD=1且ENP、ENT=0时，无论有无CP脉冲作用，计数器都将保持原有的状态不变（停止计数）。 4．计数。CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，74LS161处于计数状态。 表1 74LS161功能表 四、用555定时器构成多谐振荡器 （一）多谐振荡器的构成 由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（THR脚）和低电平触发端（TRI脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（DIS脚）接到R1，R2的连接处。 （二）工作原理 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电管V1截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压按指数规律上升，当上升到（2/3）Vcc时，输出为低电平，放电管V1导通，把从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc由于放电管V1导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态，其维持时间的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，下降，当下降到（1/3）Vcc时，输出为高电平，放电管V1截止，Vcc再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。

四位二进制全加全减器

数字逻辑设计及应用课程设计报告

组合逻辑设计 题目：使用74LS83构成4位二进制全加\全减器。 具体要求:1）列出真值表； 2）画出逻辑图； 3）用Verilog HDL 进行仿真； 1.设计思路及原理分析 全加器是除本位数字相加外，还考虑进位输入和进位输出的加法器，全减器同理，考虑借位输入和借位输出。本次主要应用74LS83来实现设计要求，74LS83是四位二进制先行进位加法器，可以直接接入输入获得全加器，所以设计重点在于四位全减器的设计。 对于串行进位加法器，可略加改进获得相应的减法器，基本原理如下式： 2'2'2'2'[]s s s s X Y X Y -=+- '2'2[]2n s s Y Y -=- 这里利用了补码的基本性质，具体实现时可以将减数逐位取反，然后最低位加1。又因为全加器时in C 为为进位输入，全减器时应变为借位输入，所以要减去in C ，且全加器的输出端out C 为进位输出，而全减法器应该输出借位输出，而进位输出与借位输出恰好是反向的关系，所以将0S 取反后即得到全减器的借位输出out B ，据此，可以在全加器的基础上设计全减器。

其中表中输出部分上行为全加输出，下行为全减输出。 2 逻辑电路图 3 电路实现和仿真 3.1 verilog HDL设计代码如下： module add(s,out,a,b,in,EN); output[0:3] s; output out; input[0:3] a,b; input in; input EN; reg out; reg[0:3] s,c; always@(*) if (EN==0) begin {out,s}=a+b+in; end else begin c=10000-b; {out,s}=a+c-in; out=~out; end endmodule 3.2 仿真波形图

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 );

组合逻辑课程设计4位二进制全加器全减器原创

组合逻辑电路课程设计—— 4位二进制全加器/全减器 作者： 学号： 课程设计题目要求： 1)使用74LS283构成4位二进制全加/全减器。 2)阐述设计思路。 3)列出真值表。 4)画出设计的逻辑图。 5)用VHDL对所画电路进行仿真。 目录 摘要 (2) 1总电路设计 (3) 1.1硬件电路的设计 (3) 1.2全加器（full-adder ） (3) 1.2.1四位二级制加法器 (5) 1.2.1.1串行进位加法器 (5) 1.2.1.2超前进位加法器 (6) 1.2.1.3超前位链结构加法器 (6) 1.3全减器（full-substracter ） (7)

1.4总电路设计 (8) 2设计思路 (9) 2.1全加器 (9) 2.2全减器 (9) 3真值表 (10) 4逻辑图与仿真 (12) 5软件程序的设计 (16) 6结果分析与总结 (19) 摘要 加法器是数字系统中产生数的和的装置。加数和被加数为输入，和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入，而和数与进位为输出则为全加器。例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可以用加法器来构成。但宽位加法器的设计是很耗资源的，因此在实际的设计和相关饿得设计与开发中需要注意资源的利用率和进位速度两方面的问题，多位加法器的构成主要有两种：并行进位和串行进位。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运行速度比串行进位快；串行进位是将全加器采取并行级联或菊花链式级联构成多位加法器。加法器也是常用作计算机算术逻辑部件，执行逻辑操作、移位与指令调用。此外还可以用来表示各种数值，如：BCD、加三码，主要的加法器是以二进制作运算。 本文将采用4位二进制并行加法器作为折中选择，所选加法器为74LS283，74LS283是4位二进制先行进位的加法器，它只用了几级逻辑来形成和及进位输出，故由其构成4位二进制全加器；而四位全减器可以用加法器简单的改造而来，最后本文采用 VHDL对四位全加器/全减器进行仿真。 关键字 74LS283全加器、四位二进制、迭代电路、并行进位、串行进位、VHDL

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

六十进制计数器设计

六十进制计数器 设计报告 姓名： 学号： 班级：13电气工程1班 系别：自动化工程系 指导教师： 时间： 2015-1-10

目录 1.概述 (2) 1.1计数器设计目的 (3) 1.2计数器设计组成 (3) 2.六十进制计数器设计描述 (4) 2.1设计的思路 (6) 2.2设计的实现 (6) 3. 六十进制计数器的设计与仿真 (7) 3.1基本电路分析设计 (7) 3.2 计数器电路的仿真 (10) 4.总结 (13) 4.1遇到的问题及解决方法 (13) 4.2实验的体会与收获 (14)

◆1概述 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来及脉冲数，还常用作数子系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。 计数器种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器。根据计数制的不同，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。根据计数器的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预制数和可变程序功能计数器等等。目前，无论是TTL还是CMOS集成电路，都有品种较齐全的中规模集成计数器。使用者只要借助于器件手册提供的功能和工作波形图以及引出端的排列，就能正确运用这些器件。 计数器在现代社会中用途中十分广泛，在工业生产、各种和记数有关电子产品。如定时器，报警器、时钟电路中都有广泛用途。在配合各种显示器件的情况下实现实时监控，扩展更多功能。 1.1计数器设计目的 1)每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。 2)熟练掌握计数器的各个部分的结构。 3)计数器间的级联。 4)不同芯片也可实现六十进制。 1.2计数器设计组成 1)用两个74ls192芯片和一个与非门实现。 2)当定时器递增到59时，定时器会自动返回到00显示，然后继续计 时。 3)本设计主要设备是两个74LS160同步十进制计数器，并且由200HZ， 5V电源供给。作高位芯片与作低芯片位之间级联。 4)两个芯片间的级联。 ◆2.六十进制计数器设计描述

一位全减器

实验一 1位二进制全减器设计 一、实验目的 1．熟悉Quartes II集成开发软件的使用； 2．初步熟悉PH-1V型实验装置的使用； 3 . 学习用原理图输入法和文本输入法进行简单的数字电路设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果。 二、实验内容与要求 1．采用原理图输入法和文本输入法分别实现，分层设计，底层由半减器（也用原理图输入法）和逻辑门组成； 2．建立波形文件，并进行系统仿真，用软件验证设计结果； 3. 在仿真正确的情况下，对1位二进制半加/减器分别下载到实验箱中做硬件测试 三、实验原理及设计思路 根据一位二进制全减器的工作原理，可得其真值表为（如下：cin表示低位向本位借位。cout 表示本位向高位借位)

由EDA教程中全加器的顶层设计描述及半加器调用可类比到全减器的设计，可由先对半减器进行描述，然后进行两次调用。半减器的工作时的逻辑表达式为：so=a XOR b ；co=(NOT a)AND b 四、实验程序（程序来源：EDA技术实验教程） LIBRARY IEEE ; ——或门逻辑描述 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY or2a IS PORT (a, b :IN STD_LOGIC; c : OUT STD_LOGIC ); END ENTITY or2a; ARCHITECTURE one OF or2a IS BEGIN c <= a OR b ; END ARCHITECTURE one; LIBRARY IEEE; ——半减器描述 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_suber IS PORT (a, b : IN STD_LOGIC; co, so : OUT STD_LOGIC);

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： 表2全加器真值表 其中a为加数，b为加数，c为低位向本位的进位，co为本位向高位的进位，so为本位和。 图2.全加器原理图 四．实现方法一：原理图输入法设计（自己独立完成） 1. 建立文件夹 建立自己的文件夹（目录），如c:\myeda，进入Windows操作系统 QuartusII不能识别中文，文件及文件夹名不能用中文。 2. 原理图设计输入 打开Quartus II，选菜单File→New，选择“Device Design File->Block Diagram->Schematic File”项。点击“OK”,在主界面中将打开“Block Editor”窗口。 (1) 放置元件 在原理图编辑窗中的任何一个空白处双击鼠标左键或单击右键,跳出一个选择窗，选择

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;

利用全加器电路创建四位二进制加法器

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

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

六十进制计数器综合设计

物理与机电工程学院（2015——2016 学年第一学期） 《计算机辅助电路设计》 综合设计报告 可编程计数器 专业：电子信息科学与技术学号：2014216041 姓名：张腾 指导教师：周佐

项目十七可编程计数器 一、设计目的及任务 1.1设计目的 掌握74LS90的功能原理；利用74LS90完成简单计数器电路设计。 每隔1s，计数器增1；能以数字形式显示时间。熟练掌握计数器的各个部分的结构。计数器间的级联。不同芯片也可实现六十进制。 1.2设计任务 利用两片74Ls90构成六十进制（0~59）计数器，并用Altium Designer 进行仿真。 二、原理及过程 2.1系统原理图 2.2原理分析 认识芯片： 74LS90计数器是一种中规模二-五-十进制异步计数器，管脚图如图所示。 R01、R02是计数器置0端，同时为1有效；R91和R92为置9端，同时为1时有效；若用A输入，QA输出，为二进制计数器；如B为输入，QB-QD可输出五进制计数器；将QA与B相连，A做为输入端，QA-QD输出十进制计数器；若QD与A输入端相连，B为输入端，电路为二-五混合进制计数器。

74LS90的功能表： 2.3理论分析 当接通电源，电路开始工作时，显示器显示从0开始依次递增到59，然后重新回到0再开始依次递增到59，如此反复，直到关掉电源。

三、系统仿真 3.1仿真原理图 3.2仿真结果图 3.3仿真步骤 1.按可编程计数器的原理图在Multisim中连接电路。 2.打开开关，开始仿真. 3.4仿真结果及分析 显示器可显示:00、01、02、03、04、05、06、07、08、09、1-、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59。

一位全加全减器的实现

课程实验报告课程名称：数字电路与逻辑设计 专业班级：计实1001班 学号：U201014488 姓名：王宸敏 指导教师：唐九飞 周次：第九周 同组人员：熊凯 报告日期：2012年4月18日

计算机科学与技术学院 【内容A 】 一、 实验名称 一位全加/全减器的实现 二、 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 三、 实验所用仪器和组件 1. 二输入四“与非”门1片，型号为74LS00 2. 三输入三“与非”门1片，型号为74LS10 3. 二输入四“异或”门1片，型号为74LS86 四、 实验设计方案及逻辑图 首先根据真值表得到了其卡诺图如下所示： 根据输入与输出写出全加/减法器的函数表达式，如下： 实现全加法器的表达式： in in in in O in BC AC AB BC AC AB C C B A S M ??=++=⊕⊕==时，0; 实现全减法器的表达式： in in in in O in BC C A B A BC C A B A C C B A S M ??=++=⊕⊕==时，1 .

由表达式可知：S采用异或的逻辑门而Co则采用与非的逻辑门得到，因此画出逻辑图如下： 五、实验记录 六、描述实验现象，并运用所学的知识进行分析、处理及讨论 1.在m=0时，在输入端输入三个电平时，输出实现了全加器的功能，即把三个输入当作 被加数、加数和低位的进位，同时两个输出分别表示了和与低位的进位。 2.在m=1时，在输入端输入三个电平时，输出实现了全减器的功能，即把三个输入当作 被减数、减数和低位的借位，同时两个输出分别表示了差与高位的借位。 因为电路的设计是根据真值表的结果得到的，通过真值表画出卡诺图从而的到输出关于输入的表达式，因此他所实现的功能正是我们所需要的全加器与全减器的功能，只不过是通过逻辑门进行了处理，得到的是正确的值。

整理实验一-一位二进制全加器设计实验

整理人 尼克 实验一一位二进制全加器设计实验

目录 实验一Protel DXP 2004认识实验 (1) 实验二两级阻容耦合三极管放大电路原理图设计 (1) 实验三原理图元件库建立与调用 (3) 实验四两级阻容耦合三极管放大电路PCB图设计 (5) 实验五集成电路的逻辑功能测试 (7) 实验六组合逻辑电路分析与设计 (12) 实验七Quartus II 的使用 (17) 实验八组合逻辑器件设计 (17) 实验九组合电路设计 (25)

实验一 Protel DXP 2004 认识实验 一、实验目的 1.掌握Prot e l DXP 2004 的安装、启动和关闭。 2.了解Protel DXP 2004 主窗口的组成和各部分的作用。 3.掌握Prot e l DXP 2004 工程和文件的新建、保存、打开。 二、实验内容与步骤 1、Protel_DXP_2004 的安装 (1)用虚拟光驱软件打开Protel_DXP_2004.iso 文件 (2)运行setup\Setup.exe 文件，安装Protel DXP 2004 (3) 运行破解程序后，点击“导入模版”，先导入一个ini文件模版（如果要生成单机版的License选择Unified Nexar-Protel License.ini；要生成网络版的License选择Unified Nexar-Protel Network License.ini），然后修改里面的参数：TransactorName=Your Name（将“Your Name”替换为你想要注册的用户名）；SerialNumber=0000000（如果你只有一台计算机，那么这个可以不用修改，如果有两台以上的计算机且连成局域网，那么请保证每个License文件中的SerialNumber=为不同的值。修改完成后点击“生成协议文件”，任意输入一个文件名（文件后缀为.alf）保存，程序会在相应目录中生成1个License文件。点击“替换密钥”，选取DXP.exe （在DXP 2004安装目录里，默认路径为C:\Program Files\Altium2004\）,程序会自动替换文件中的公开密钥。将前面生成的License文件拷贝至DXP 2004安装目录里（默认路径为 C:\Program Files\Altium2004\）授权完成。 （4）打开Protel 在左上角DXP 菜单下的Preference 菜单项里，选中Use localize resources 后关闭Protel_DXP_2004，重新打开软件变为简体中文版本。 2、Protel_DXP_2004 的卸载 卸载Protel_DXP_2004 的具体步骤如下： （1）在Windows 的“开始”菜单中选择“设置/控制面板”，然后在控制面板中选择“添加/删除程序”选项，将弹出对话框。从中选择DXP 2004 应用软件。 （2）单击删除”按钮，将弹出对话框，询问用户是否真的要删除程序。 （3）单击“是”按钮，开始卸载。在卸载过程中，若想终止卸载，可单击“取消”按钮。

EDA实验报告实验一：一位二进制全减器的设计

实验一、一位二进制全减器的设计 一、实验目的： （1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计的全过程； （2）熟练和掌握EDA设计流程；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）学习PH-1V型实验装置上发光二极管和按键的使用方法。 二、实验内容与要求： （1）用文本方法实现半减器，再利用半减器完成全减器的设计，熟悉层次设计概念； （2）给出此项设计的仿真波形； （3）选择实验电路NO.1验证, 用发光管指示显示结果。 三、设计原理： （1）半减器真值表： xx yy Diff1 S_out1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 (表中Diff1表示本位向高位的借位，S_out1表示本位） （2）全减器真值表： x y Sub_in diffr Sub_out 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 （表中Sub_in表示低位向本位的借位，diffr表示本位向高位的借位，Sub_out表示本位） 四、实验程序： （1）对半减器进行描述：

（2）对全减器进行原理图编辑： 五、实验步骤： 1.建立工作库文件夹和编辑设计文件 （1）在D盘下建立一个文件夹保存工程文件； （2）打开QuartusII，建立新的VHDL文件，再打开的页面下输入程序。 2.编译过程 （1）输入完程序之后逐个编译 （2）逐个编译无错之后进行全程编译 3.系统仿真 （1）建立新的波形激励文件 （2）在波形编辑器窗口添加节点 （3）通过Edit->End Time 来设定仿真结束时间 （4）点击save保存 （5）通过Tools下的Simulator Tools项进行仿真，然后观察输出波形。 4.引脚锁定 （1）通过Assignment->Assignment Editor->Pin查找到所有的引脚 （2）选择各个输入输出信号来锁定到不同引脚，进行全编译。 5.编程下载

8位全加器的设计解析

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 978-7-302-22416-7 2010 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 ASIC研究所 7-900625 7-900625-02-X 1999 TP312VH/3 6 VHDL编程与仿真王毅平等人民邮电出版 社 7-115-08641-9 2000 73.9621/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 2005 TP312VH/27/3