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课程设计（论文）课程名称：数字电子技术基础组别：19组题目：全加器的设计院（系）：机械电子工程专业班级：电子信息科学与技姓名：张旭光学号：22指导教师：史毅敏2011年12月30日摘要（宋体，小四）本次实验是运用Multisim软件来全面了解和和设计有关一位全加器的功能和原理，让我们尽快掌握Multisim软件进行设计的方法，为后续课程的学习打下良好的基础。关键词：Multisim，全加器，掌握目录1第一部分设计任务……………………………………………第1页2第二部分设计方案……………………………………………第1码3第三部分电路设计……………………………………………第2码4第四部分整体电路图的仿真测试及性能检测………………第7码5第五部分收获与心得体会…………………………………第12码第1页全加器的设计第一部分设计任务实现全加器的功能运用Multisim软件仿真，要实现全加器的功能可以运用74ls183译码器或者是基本的与或非门再者是数据选择器来实现，全加器的基本用途是完成进位，本次主要是实现一位全加器的功能，在考虑全加器的时候我们先要了解什么是半加器？半加器是指不考虑低位有无向本位的进位，只将两个本位数相加的运算。所以全加器是指不仅要将两个本位数相加，还要将低位向本位的进位一起相加的运算。全加器的作用是为了减少进位传输所耗的时间，提高计算速度，人们设计了多种类型的加法器，它们是利用各种之间的状态来预先产生高位的进位信号，从而减少进位从低位向高位传递的时间。全加器是一个能对两个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，和两个输出变量。第二部分设计方案本实验实现的的是从简单层面上设计加法器的功能，而没有考虑到加法器的性能，我们在理论上分析和讨论不同的全加器选择不同门电路在性能的差别，全加器是一个能对两个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，分别是两个加数Ai和Bi和一个低位Ci，两个输出变量，分别是本位Si和高进位Ci。一位全加器的逻辑表达式：Si=Ai○+Bi○+Ci_1Ci=AiBi+BiCi_1+AiCi_1其中Ai，Bi为要相加的数，Ci为进位输入；Si为和，Ci是进位输出；第三部分电路设计一位全加器74ls183的性能设计1）原理第2页2）由全加器的真值表显示有：Fi（A,B,C）=m1m2m4m7=Y1Y2Y4Y7CI+1(A,B,C)=m3m5m6m7=Y3Y5Y6Y7CBAFiCi+10000000110010100110110010101011100111111两个一位二进制数的叫法运算的真值表其中，A,B分别为加数和被加数；C为低位产生的进位；Fi为相加的和；CI+1为本位向高位产生的进位。3）创建电路（1）在元件库中点击TTL。再单击74LS系列，选中74LS138D，单击OK确定。这时会出现一个器件，拖到指定位置点击即可。（2）在原器件库中单击MISC，再单击门电路，选中四输入与非门NAND4，单击OK确定，用两个与非门实现逻辑函数。（3）在原器件库中点击显示器，选小灯泡来显示数据。为了便于观察，可将输入，输出信号均接入小灯泡。（4）在原器件库中单击WordGenvertor，拖到指定位置，用它产生数码。在原器件库中单击Sources，选中电源VCC和地，双击电源VCC图标，设置电压为5V。使能端G1接电源VCC,G2A,G2B。第3页4）观察输出双击WordGenvertor的图表，在Address区，起始地址设为0000，终始地址设为0007。在Controls区，点击Cycle按钮，选择循环方式，点击Pattern按钮，再单击的话框中选择UPCounter选项按逐个加1递增的方式进行编码。在Trigger区，点击按钮Internal，选择内部触发器方式。在Frequency区，设置输出的频率为1KHZ。运行仿真开关，可以观察运行结果。探测器发光表示数据为1，不发光表示数据为2。其中，X1，X2表示加数，被加数；X5表示低位向本位产生的进位；X4表示相加的和；X3表示本位向高位产生的进位。图174ls138译码器构成全加器用74ls153D实现一位全加器1）原理由于一位全加器有三个输入AiBiCi，而74ls153D仅有1端，0端两个地址输入端，在选AiBi作为地址输入Ai和A0。已知全加器的输出函数：第4页本位相加的和Fi=ABC+ABC+ABC+ABC本位向高位产生的进位C=ABC+ABC+ABC+ABC考虑到四选一MUX的输出Y=AAD+AAD+AAD+AAD则F相应的余数为C,C,C和C。现在A1(2脚)=A，A0（14脚）=B,若1D0（6脚）=1D3（3脚）=C,1D1（5脚）=1D2（4脚）=C,则1Y（7脚）=Si。同样，将Ci+1表示为：C=AB0+ABC+ABC+AB1，若四选一MUX的输入2D0（10脚）=0,2D1（11脚）=2D2（12脚）=C0,2D3（13脚）=1,则2Y（9脚）=Ci+1。因此用一片双四选一MUX74ls153D即可实现函数Fi和Ci+1。2）创建电路（1）在元件库中点击TTL,再单击74ls系列,选中74ls153D。（2）将74ls153D的使能端EN接地，地址0，地址1接字信号发生器的2端，1端。变量C接字信号发生的0端，2D=1接VCC，2D=0接地。（3）用字信号发生器管脚2端，1端，0端做一位全加器三个输入信号ABC。（4）在元器件库中单击指示器件，选小灯泡来显示数据。为了便于观察，可将输入，输出信号均接入小灯泡。3）观测输出双击WordGenvertor图标，在Address区，将起始地址设为0000，终止地址设为0007.在Controls区，点击Cycle按钮，选择循环输出方式。单击Pattern按钮，在弹出的对话框中选择UpCounter选项，按逐个加1递增的方法进行编码。在Trigger区，单击按钮Internal，选择内部触发方式。在Frequency区，设置输出的频率为1khz。启动仿真开关，可以观察运行结果。小灯泡表示数据为“1”，小灯泡表示第5页数据为“0”。图三74ls153仿真电路图与或非门完成全加器对于或与非门而言，如果一个与非门中的一条或几条输入淫叫不被使用，则需将它们接高电平；如果一个与门不被使用，则须将次与非门的至少一条输入引脚接地电平。图4与或非门实现全加器线路图第6页图5与或非门实现全加器的仿真图第四部分整体电路图的仿真测试及性能检测（1）74ls183实现全加器的仿真测试：图六183仿真一由图可知当X1,X2,X3全灭是说明没有输如型号，所以输出也为零。第7页图七183仿真二由图可知当X1,X2,X5全亮时说明输入为“1”“1”“1”，则X3灯亮说明进位为一灯亮，X4灯亮说明为“1”。图八183仿真三当X1或X2或X3有一个亮时，X4亮说明输出为“1”。第8页图九183仿真四无论是X1X2或X1X3或X2X3同时两输出为“011”或“110”或“101”输出结果只有X3灯亮说明进位为“1”。（2）数据选择器实现全加器的仿真：图十153D仿真一第9页图十一153D仿真二图十二153D仿真三第10页图十三153D仿真四第五部分收获与心得体会为期两个多星期的数字电子设计基础课程设计终于接近了尾声，虽然在设计中我们遇到了许多困难，但是我们善于查阅资料，善于交换自己的意见，大家一起讨论，终于解决了许多问题。再加上老师的耐心解答，最终用Mulsitim画出了几张全加器的仿真图和写了一份几千字的说明书。看着这些成果，心里无不感到欣喜，也许成果不是最好的，但是我努力的付出过，我努力过！画图一直是组长一个人画我们几个人查资料。所以节省了不少时间，图画完后，我们一直改了两天，特别注意一些细节，说改正后就可以打印，对此，我真的心里很高兴，因为一次能在老师那里通过的人是少之又少。课程设计后我感受很多，虽然很忙，但是很充实，我知道了做事一定要细心，特别是一些设计的东西。因为它们都是有连锁的关系的，即一旦前面计算错误，后面就都错了，到最后的结果就是全部返工。在设计过程中我也返工过几次，几次都接近放弃，因为工作量实在太大，但是并没有这样做，因为这都是我自己造成的，所以就要自己去弥补。曾经有几天饭也没吃好，觉也没睡好。第11页就是为了这个。这次设计让我深知设计是马虎大意的严重后果，对于我来说就是睡不好觉和吃不好饭……如果是出现在以后的工作中，那也许就是金钱也换不回来的代价。虽然我们放假很晚，但是在学校学到了很多东西，这比提前回家在家呆着要有意义的多。感谢老师们培养我们正确的设计思想，教会我们理论联系实际的学习态度；培养学生综合运用所学计算机组成原理的知识，分析和解决工程技术问题的能力。训练提高学生查阅资料，运用计算机辅助工具控制原理图，阅读原理图以及对原理图进行功能，模拟的能力；提高我们对计算机的各组成部分的理解，进一步深入认识计算机系统，强化我们的系统意识；提高我们的动手能力。参考书目：[1]杨松华冯毛官孙万荣初秀琴胡力山，数字电子技术基础，西安西安电子科技大学出版，2009年8月[2]刘荣幸王祖强殷晓峰，计算机组成原理课程设计，山东山东大学出版社，2005年[3]欧阳明星，数学逻辑，武汉华中科技大学出版社，2008年[4]黄智伟，电子电路计算机仿真设计与分析，北京电子工业出版社，2004年7月[5]黄培根奚慧平，Multisim7&电子技术实验，浙江浙江大学出版社，2005年2月第12页最后附上一张空白纸