课题八 组合电路的分析和设计及全加器(2学时)
[高等教育]实验三 用原理图输入法设计8位全加器
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实验三用原理图输入法设计8位全加器1、实验目的：学习利用原理图输入法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，掌握用原理图进行设计的整体流程。
2、实验内容：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与相临的高位加法器的最低进位输入信号cin相接。
利用QuartusII完成1位全加器文本编辑输入设计，并以此为依据，再利用原理图输入法设计8位全加器，得出仿真输出波形，并进行硬件引脚锁定，在实验系统上进行硬件测试，验证其硬件实现功能。
3、主要仪器设备：EDA实验箱、QuartusII软件和计算机。
4、实验内容及过程：在E:/EDA/下建立一个新的文件夹为ADDER8。
本设计的思路是先设计1个1位半加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/h_adder；要利用1位的半加器构造1位的全加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/f_adder；要利用1位的全加器构造8位的全加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/adder8；(1)、用原理图输入法构造1位半加器打开QuartusII软件，选择新建一个原理图文件，进入原理图编辑窗。
在空白编辑窗的地方电击鼠标右键，选择加入模块。
此图电击OK，为加入输入引脚。
以同样的方法加入其它模块，如下图所示。
对其连线。
连线时注意，若信号为1位，则用导线进行连接，若信号为多位，则用总线进行连接。
注意连线时，最后连好的线平滑，无x等标识方能表明线正确连接。
连好后更改输入输出引脚。
保存到E:/EDA/ ADDER8/h_adder路径下，文件名为h_adder。
建立相应的工程文件，并编译。
编译成功后转换为原理图模块。
(2)、用原理图输入法构造1位全加器把1位半加器的模块和原理图拷入文件夹E:/EDA/ ADDER8/f_adder。
用两个1位半加器构造1位全加器，以同样的步骤和方式建立1位全加器的原理图，如下图所示。
8位全加器课程设计报告
8位全加器课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 学生理解8位全加器的基本概念，掌握全加器的逻辑结构和工作原理；2. 学生掌握8位全加器的电路图绘制方法，能分析并解释全加器中各个部分的作用；3. 学生了解8位全加器在计算机运算中的应用，理解其重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成8位全加器的电路图设计；2. 学生能够运用逻辑门电路，搭建8位全加器电路，并进行功能验证；3. 学生能够通过实际操作，提高解决问题的能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术课程的兴趣，激发学习热情；2. 学生在学习过程中，树立正确的科学态度，注重实践，勇于创新；3. 学生通过团队合作，培养沟通与协作能力，增强集体荣誉感。
课程性质分析：本课程为电子技术课程的一部分，重点在于让学生掌握8位全加器的原理和应用，培养实际操作能力。
学生特点分析：八年级学生具有一定的电子技术基础，对电路有一定的了解，但可能对全加器的理解尚浅，需要通过具体实例和操作来加深理解。
教学要求分析：本课程要求教师以理论与实践相结合的方式进行教学，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 引言：介绍全加器在数字电路中的重要性，回顾一位全加器的基本原理，引出8位全加器的研究意义。
2. 理论知识：a. 8位全加器的定义和功能；b. 8位全加器的逻辑结构，包括加法器、进位发生器和进位传递部分；c. 8位全加器的真值表和逻辑表达式。
3. 实践操作：a. 8位全加器电路图的绘制；b. 利用集成电路芯片搭建8位全加器电路；c. 电路功能测试及故障排查。
4. 应用拓展：a. 8位全加器在计算机运算中的应用案例；b. 探讨8位全加器与其他数字电路模块的组合应用。
教学大纲安排：第一课时：引言及理论知识（1、2a）第二课时：理论知识（2b、2c）第三课时：实践操作（3a、3b）第四课时：实践操作（3c）第五课时：应用拓展（4a、4b）教材章节关联：本教学内容与教材中“第十章 数字电路及其应用”相关，涉及全加器部分的内容，与教材中的理论知识和实践操作相结合，确保学生能够系统地学习和掌握8位全加器的相关知识。
8位串行全加器设计
8位串行全加器设计串行全加器是一种基本的数字电路，用于实现两个二进制数的加法运算。
它可以将两个数位相同的二进制数相加，并将其和以及进位输出。
本文将详细介绍如何设计一个8位串行全加器。
首先，我们需要了解全加器的功能。
全加器由两个输入和两个输出组成。
输入包括两个要相加的二进制数位以及前一位的进位（Carry In），输出包括当前位的和（Sum）和当前位的进位（Carry Out）。
设计一个8位串行全加器时，我们需要将8个全加器连接在一起。
每个全加器的输入为两个二进制数位和前一位的进位，输出为当前位的和和当前位的进位。
具体设计步骤如下：1.首先，我们需要设计一个单个全加器电路。
全加器电路可以通过将两个半加器连在一起来实现。
半加器接收两个输入，并输出当前位的和和当前位的进位。
2.设计一个半加器电路。
半加器电路由两个输入和两个输出组成。
输入包括两个要相加的二进制数位，输出包括当前位的和和当前位的进位。
3.实现半加器电路的真值表。
半加器的真值表如下：输入A，输入B，输出S，进位--------，--------，--------，-------0，0，0，0，1，1，1，0，1，1，1，0，根据真值表可知，半加器的和输出为输入A和输入B的异或运算结果，进位输出为输入A和输入B的与运算结果。
4.通过使用逻辑门来实现半加器电路。
可以使用异或门实现和输出，使用与门实现进位输出。
5.设计一个完整的全加器电路。
一个全加器电路由一个半加器和一个或门构成。
半加器负责计算两个输入位的和和进位，而或门负责计算前一位的进位和当前位的进位的和。
全加器电路的输入为两个要相加的二进制数位和前一位的进位，输出为当前位的和和当前位的进位。
6.将8个全加器连在一起。
将第一个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的最低位和前一位的进位，将第二个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的次低位和第一个全加器的进位，以此类推。
最后一个全加器的输出即为所求的和。
组合逻辑电路全加器
全加器可以用于控制执行机构，例如通过比较设 定值与实际值的差异，控制执行机构的输出。
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Part
05
全加器的性能优化
运算速度的提升
01
02
03
减少信号传输延迟
通过优化电路布局和布线， 减小信号在电路中的传输 延迟，从而提高全加器的 运算速度。
采用高速逻辑门
使用高速逻辑门，如 CMOS门，可以减少门电 路的传输延迟，从而提高 全加器的运算速度。
并行处理
采用并行处理技术，将多 个全加器并行连接，可以 同时处理多个输入信号， 从而提高运算速度。
功耗的降低
降低门电路功耗
选择低功耗的逻辑门，如CMOS门，可以降低 全加器的功耗。
减少信号翻转次数
优化电路设计，减少信号翻转次数，从而降低 功耗。
动态功耗管理
采用动态功耗管理技术，根据实际需求动态调整全加器的功耗，从而达到节能 的目的。
面积的优化
STEP 02
STEP 01
优化电路结构
采用标准单元
结果分析对测试结果进行Fra bibliotek析，判断全加器 是否符合设计要求，并针对问题进 行调试和优化。
Part
04
全加器的实现方式
硬件实现方式
集成电路实现
使用集成电路（IC）实现全加器是一种常见的方法。集成电路是将多个电子元件集成在一块 芯片上，从而实现特定的功能。通过将多个门电路集成在一起，可以构建全加器。
晶体管实现
通过优化全加器的电路结 构，减小其面积，从而减 小芯片的制造成本。
STEP 03
减少元件数量
优化电路设计，减少元件 数量，从而减小全加器的 面积。
八位全加器设计
八位全加器设计一、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软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。
二、实验原理及仿真结果方案一8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与下一级一位全加器的进位输入信号cin相连。
设计流程（含仿真波形图）：1、全加器的实现：由半加器加上组合电路实现。
仿真结果为：2、八位全加器的实现：由八个全加器组合生成八位全加器。
仿真结果为：方案二直接调用Quartus内部的宏功能模块LPM_ADD_SUB来实现8位全加器，其电路结构图如下：仿真结果为：方案三利用VHDL语言的运算操作符“+”和并置符“&”，可以通过少量的代码来实现复杂的全8位加器，关键代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_unsigned.ALL;ENTITY fulladderarray ISPORT(aa: IN STD_LOGIC_vector(7 downto 0);bb: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);cin: IN STD_LOGIC;sum: out STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);cout: OUT STD_LOGIC);END ENTITY fulladderarray ;ARCHITECTURE one OF fulladderarray ISsignal nn: std_logic_vector(8 downto 0);BEGINnn<='0'& aa+bb+cin;sum<=nn(7 downto 0);cout<=nn(8);END ARCHITECTURE one;仿真结果为：三、方案比较三种方案的仿真时间如下：三种方案对FPGA的资源利用数量为：方案一方案二方案三经比较分析可得：方案一用时最多，方案三最少；方案一和方案三都用了较少的内部资源，方案一利用了较多的内部资源。
组合逻辑电路实验(半加器全加器及逻辑运算)
组合逻辑电路实验（半加器全加器及逻辑运算）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、实验原理数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。
任意时刻电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号输入前电路所处的状态无关，这种电路叫做组合逻辑电路。
分析一个组合电路，一般从输出开始，逐级写出逻辑表达式，然后利用公式或卡诺图等方法进行化简，得到仅含有输入信号的最简输出逻辑函数表达式，由此得到该电路的逻辑功能。
两个一位二进制数相加，叫做半加，实现半加操作的电路称为半加器。
两个一位二进制数相加的真值表见表5-1，表中Si表示半加和，Ci表示向高位的进位，Ai、Bi表示两个加数。
表5-1 半加器真值表从二进制数加法的角度看，表中只考虑了两个加数本身，没有考虑低位来的进位，这也就是半加一词的由来。
由表5-1可直接写出半加器的逻辑表达式： 、Ci=AiBi由逻辑表达式可知，半加器的半加和Si是Ai、Bi的异或，而进Si=AiBi AiBi位Ci 是Ai 、Bi 相与，故半加器可用一个集成异或门和一个与门组成。
两个同位的加数和来自低位的进位三者相加，这种加法运算就是全加，实现全加运算的电路叫做全加器。
如果用Ai 、Bi 分别表示A 、B 两个多位二进制数的第i 位，1i C -表示低位（第i-1位）来的进位，则根据全加运算的规则可列出真值表如表5-2。
表5-2 全加器的真值表利用卡诺图可求出Si 、Ci 的简化函数表达式：i i i i-1i i i i i i S =A B C C =(A B )C +A B ⊕⊕⊕可见，全加器可用两个异或门和一个与或门组成。
如果将数据表达式进行一些变换，半加器还可以用异或门、与非门等元器件组成多种形式的电路（见图5-2，图5-3）。
三、实验仪器及材料 器件：74LS00 二输入端四与非门 3片 74LA86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片四、预习要求1、预习组合逻辑电路的分析方法。
《电工电子技术》课程标准
《电工电子技术》课程标准1．课程定位本课程涉及电工电子学基本知识和实践技能，学生通过学习掌握的相关的电工学和电子学的理论和实践知识，是高职学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业必修课。
本课程旨在培养学生在电工电子领域工程实践能力和创新意识。
目的是使学生学习工艺知识、增强实践能力、提高综合素质、培养创新能力和创新意识。
通过对课程内容两大模块：电工技术、电子技术。
两大模块包含了比较全面的知识点和技能，内容的组织是由易到难，由浅入深，由基本理论知识到提高知识与技能训练。
学生通过学习，基本掌握本课程的核心知识与技能，初步具备机械设计与制造专业所应具备的电工技术和电子技术的职业技能。
2．课程的目标课程教学目标和任务：通过学习，使学生掌握电路的基本概念和基本定律，学会简单的电工电子计算，能读懂简单的电路图，使学生了解和基本掌握模拟、数字电子技术中常用元器件的性能、作用。
1.知识（1）能运用基尔霍夫定律和叠加原理进行电路分析；（2）能分析RLC负载的正弦交流电路；（3）能使用常用电工电子测量仪表；（4）能看懂并设计电动机控制电路；（5）具备二极管、三极管的初步应用能力，能设计简单放大电路；（6）初步具备触发器、时序控制电路的应用能力。
2.能力（1）掌握电路基本概念及基尔霍夫定律、叠加原理；（2）掌握单相、三相正弦交流电的概念；（3）了解常用电工电子测量仪表原理；（4）了解变压器原理；（5）掌握电动机控制电路原理；（6）掌握二极管、三极管、基本放大电路原理；（7）了解触发器、时序控制电路原理。
3.素质（1）热爱本专业技术工作；（2）具有较好的职业道德；（3）具有对新知识、新技能的学习能力和创新能力；（4）具有团队精神和组织协调能力。
3．课程内容与学时分配（一）课程内容与学时分配表（二）课程具体内容与教学要求表4.教学建议4.1教材选取的原则（一）总体原则教材的选用，应符合或接近课程标准的要求。
并尽可能选用获省、部级以上获奖或高等职业院校的精品教材。
组合逻辑电路设计之全加器半加器
组合逻辑电路设计之全加器半加器全加器和半加器是组合逻辑电路中常用的两种基本电路。
全加器和半加器可以用于实现二进制数的加法运算。
在本文中，将详细介绍全加器和半加器的设计原理和电路结构。
一、半加器半加器是一个用于实现两个一位二进制数相加求和的电路。
半加器的输入包括两个二进制数A和B，输出包括二进制求和信号S和进位信号C。
```A----，--?--SB----，，--CGND```半加器的输出S等于输入A和B的异或（XOR）结果，输出C等于输入A和B的与（AND）结果。
半加器的真值表如下所示：A，B，S，C---，---，---，---0，0，0，00，1，1，01，0，1，01，1，0，1二、全加器全加器是一个用于实现三个一位二进制数相加求和的电路。
全加器的输入包括两个二进制数A和B，以及一个进位信号Cin（来自上一位的进位或者是初始进位信号），输出包括二进制求和信号S和进位信号Cout （输出给下一位的进位信号）。
```A----，--?---SB ----，，--CoutCin --，--?-------CGND```全加器的输出S等于输入A、B和Cin的异或（XOR）结果，输出Cout等于输入A、B和Cin的任意两个的与（AND）结果和输入A、B和Cin的三个的或（OR）结果的与（AND）结果。
全加器的真值表如下所示：A ，B ， Cin ， S ， Cout---，---，-----，---，------0，0，0，0，00，0，1，1，00，1，0，1，00，1，1，0，11，0，0，1，01，0，1，0，11，1，0，0，11，1，1，1，1三、全加器的电路设计可以通过组合半加器的方式来设计一个全加器。
在全加器中，首先使用两个半加器实现输入A和B的求和结果（S1）和对应的进位（C1）；然后再使用一个半加器将输入A和B之间的进位信号（Cin）与求和结果（S1）相加，得到最终的求和结果（S）和进位信号（Cout）。
实验二、组合逻辑电路的分析—全加器和加法器
（4）测试逻辑图的功能，并完成表1。
表1组合逻Ai
Bi
Ci-1
Ci
Si
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2逻辑电路如图2所示：
(1)写出图2两个输出的表达式，分析该逻辑电路的功能。
Si=
Ci=
功能：
（2）用74LS00，74LS54及74LS86分别实现此电路，首先根据管脚图，标出图2各芯片使用的管脚号。
上述图1、2的全加器均可以用74LS00，74LS54及74LS86分别实现这两个电路，先给出三种芯片的管脚图。
四组输入与或非门74LS54
四实验内容(表格)：
1逻辑电路如图1所示：
(1)写出图1两个输出的表达式，分析该逻辑电路的功能。
Si=
Ci=
功能：
（2）用74LS00，74LS54分别实现此电路，首先根据管脚图，标出图1各芯片使用的管脚号。
三实验原理(电路)：
1.全加器
所谓全加器就是完成两个1位二进制数相加，并考虑到低位来的进位，得到本位的和且产生向高位进位的逻辑部件。若Ai,Bi分别表示两个加数，Ci为低位来的进位，Si为本位和，Ci+1是向高一位的进位，则可得到全加器的逻辑函数最小项表达式如下
全加器的实现的电路有多种，图1和图2均能实现全加器。
（3）连接电路。
（4）测试逻辑图的功能，并完成表2.
表2组合逻辑电路功能测试
输入
输出
Ai
Bi
Ci-1
8位加法器课程设计
8位加法器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解8位加法器的基本原理，掌握加法器的电路构成及工作过程。
2. 学生能够运用所学的8位加法器知识，完成简单的数字信号加法运算。
3. 学生了解8位加法器在计算机硬件中的应用，理解其在数字系统中的重要性。
技能目标：1. 学生能够独立设计并搭建简单的8位加法器电路。
2. 学生能够运用所学的8位加法器知识，解决实际问题，如进行数字信号加法运算。
3. 学生能够通过实验和操作，掌握8位加法器的调试和优化方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和计算机硬件的兴趣，激发学生探索科学技术的热情。
2. 培养学生的团队合作意识，使学生学会在团队中互相协作，共同解决问题。
3. 培养学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试新方法，探索新知识。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以实验和实践为主，结合理论知识，培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生处于初中阶段，对电子技术和计算机硬件有一定的好奇心，具备基本的物理知识和数学运算能力。
教学要求：教师需结合学生的实际情况，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，提高学生的实际操作能力。
同时，关注学生的个体差异，给予不同层次的学生适当的指导和帮助，确保课程目标的达成。
通过分解课程目标为具体的学习成果，便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 引入8位加法器的概念，讲解加法器的基本原理和电路构成，使学生理解数字加法运算的实现过程。
教学内容关联教材章节：第二章第三节《加法器的设计与应用》2. 详细介绍8位加法器的电路图，分析各部分元件的作用及相互关系，指导学生搭建简单的8位加法器电路。
教学内容关联教材章节：第二章第四节《8位加法器的电路分析与搭建》3. 通过实验和操作，让学生掌握8位加法器的调试和优化方法，提高电路的稳定性和运算速度。
教学内容关联教材章节：第二章第五节《8位加法器的调试与优化》4. 结合实例，讲解8位加法器在计算机硬件中的应用，使学生了解其在数字系统中的重要性。
8位全加器课程设计
8位全加器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解8位全加器的基本原理，掌握全加器的电路构成及其功能。
2. 学生能运用所学的数字电路知识，解释8位全加器的工作过程，并分析其特点。
3. 学生能掌握8位全加器在计算机算术运算中的应用。
技能目标：1. 学生能够独立设计并搭建简单的8位全加器电路。
2. 学生能够运用所学知识，解决与8位全加器相关的实际问题，提高问题解决能力。
3. 学生能够通过实验操作，培养观察、分析、总结实验现象的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习8位全加器，培养对电子技术和计算机硬件的兴趣，增强学习动力。
2. 学生在小组合作完成实验过程中，培养团队合作精神和沟通能力，提高合作意识。
3. 学生能够认识到电子技术在实际生活中的应用，增强实践意识，提高创新思维。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以实验和实践为主，注重理论联系实际。
学生特点：学生已具备一定的数字电路基础，具有较强的动手能力和好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探索，提高学生的实践能力和问题解决能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 8位全加器基本原理：- 数字电路基础知识回顾，重点复习加法器原理。
- 介绍8位全加器的电路结构，包括输入、输出及内部逻辑关系。
- 分析8位全加器的工作原理，理解进位产生和传递的过程。
2. 8位全加器电路设计与搭建：- 依据电路原理，制定实验方案，明确实验步骤。
- 使用集成电路芯片和基础电子元件，指导学生动手搭建8位全加器电路。
- 分析实验过程中可能出现的故障及解决办法。
3. 8位全加器的应用与拓展：- 讲解8位全加器在计算机算术运算中的应用，如加法、减法等。
- 探讨8位全加器的拓展应用，如多位全加器、加减混合运算等。
- 结合实际案例，分析8位全加器在现代电子设备中的应用。
教学内容依据教材相关章节进行组织，注重理论与实践相结合，循序渐进地引导学生掌握8位全加器相关知识。
组合逻辑电路的设计及半加器全加器
组合逻辑电路的设计及半加器全加器组合逻辑电路的设计首先需要确定所需的逻辑功能。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
这些逻辑门可以通过晶体管、二极管等电子元件实现。
设计组合逻辑电路的目标是确定所需的逻辑门类型和电路连接方式，以实现预期的逻辑功能。
半加器是一种实现二进制加法运算的电路。
它有两个输入（被加数和加数）和两个输出（和与进位）。
半加器可以用两个异或门和一个与门实现。
两个输入通过两个异或门进行异或运算，得到和，再通过一个与门计算进位。
全加器是一种实现三个二进制数相加的电路，包括两个被加数和一个进位。
全加器有三个输入（两个被加数和进位）和两个输出（和与进位）。
全加器可以用两个半加器和一个或门实现。
首先，通过一个半加器计算两个被加数的和与进位，再通过另一个半加器计算前一步的和与进位与进位的和与进位。
在实际应用中，半加器和全加器经常被用于数字逻辑电路和计算机中。
它们在二进制加法运算中起着重要的作用。
例如，计算机中的加法器、减法器、乘法器和除法器等都需要使用半加器和全加器进行二进制数的运算。
此外，半加器和全加器还可以作为其他逻辑电路的构建模块，实现更复杂的逻辑功能。
总结起来，组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，用于实现特定的逻辑功能。
半加器和全加器是组合逻辑电路的重要组成部分，用于实现二进制加法运算。
它们在数字逻辑电路和计算机中起着重要的作用，并可以作为其他逻辑电路的构建模块。
组合逻辑电路的设计需要确定所需的逻辑功能，并确定适合的逻辑门类型和电路连接方式。
这些设计原理和应用为数字电路领域的进一步研究和应用提供了基础。
设计8位全加器
实验一设计8位全加器一、实验目的1、掌握运用MAX+plusII原理图编辑器进行层次电路系统设计的方法。
2、进一步熟悉利用MAX+plusII进行电路系统设计的一般流程。
3、掌握8位全加器原理图输入设计的基本方法及过程。
二、实验原理一个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相连接。
而一个1位全加器则可由实验一包装元件入库得到。
三、实验过程1、先进行一位半加器的设计，设计原理图如下：链接时没有错误，进行波形仿真：仿真波形分析：输入：a=0、b=0时，输出：so=0、co=0输入：a=0、b=1时，输出：so=1、co=0输入：a=1、b=0时，输出：so=1、co=0输入：a=1、b=1时，输出：so=0、co=1存在一定的延迟，仿真结果与理论分析符合。
封装之后的效果图：上图：a、b为输入端口，co、so为输出端口2、再由两个半加器构成一个一位全加器设计原理图如下：链接时没有错误，进行波形仿真：仿真波形分析：输入：ain=1、bin=0、cin=0时，输出：sum=1、cout=0 输入：ain=1、bin=0、cin=1时，输出：sum=0、cout=1输入：ain=1、bin=1、cin=1时，输出：sum=1、cout=1输入：ain=1、bin=1、cin=0时，输出：sum=0、cout=1 在存在延迟的情况下，仿真结果与理论分析一致。
封装之后的效果图：输入端：ain、bin、cin，输出端：sum、cout3、最后有8个一位全加器构成8位全加器，原理图如下：链接时没有错误，进行波形仿真：在一定的延迟的基础前提下，仿真的结果与理论的一致封装之后的效果图：左端全部为输入端，右端为输出端。
【可修改】组合逻辑电路设计之全加器、半加器.doc
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。
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。
分析一般分为一Vcc4B 4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND00 四2输入与非门下几个步骤：（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。
组合逻辑电路分析与设计实验报告
一、页组合逻辑电路分析与设计实验报告二、目录1.页2.目录3.摘要4.背景和现状分析4.1逻辑电路的基础概念4.2组合逻辑电路的应用领域4.3当前组合逻辑电路设计的挑战5.项目目标5.1实验目的和预期成果5.2技术和方法论5.3创新点和实际应用6.章节一：逻辑门和基本组合电路7.章节二：组合逻辑电路的设计方法8.章节三：实验操作和数据分析9.章节四：实验结果和讨论10.结论与建议三、摘要四、背景和现状分析4.1逻辑电路的基础概念逻辑电路是数字电路的基本组成部分，它们执行基本的逻辑运算，如与、或、非等。
组合逻辑电路（CLC）是由多个逻辑门组成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，而与电路以前的状态无关。
这种电路广泛应用于各种电子设备中，从计算机处理器到简单的电子玩具。
4.2组合逻辑电路的应用领域组合逻辑电路在现代技术中扮演着关键角色。
它们是计算机处理器、数字信号处理器、通信设备和其他许多电子系统的基础。
随着技术的进步，组合逻辑电路的设计和应用也在不断扩展，例如在、物联网和高速通信领域。
4.3当前组合逻辑电路设计的挑战尽管组合逻辑电路的设计原理相对简单，但在实际应用中面临着一系列挑战。
这些挑战包括提高电路的速度和效率、减少能耗、以及设计更复杂的逻辑功能。
随着集成电路尺寸的不断缩小，量子效应和热效应也对电路的设计和性能提出了新的挑战。
五、项目目标5.1实验目的和预期成果本实验的主要目的是深入理解和掌握组合逻辑电路的设计原理和实验方法。
预期成果包括成功设计和实现一个具有特定功能的组合逻辑电路，并对其进行性能分析。
5.2技术和方法论实验将采用现代电子设计自动化（EDA）工具进行电路设计和仿真。
实验方法将包括理论分析、电路设计、仿真测试和性能评估。
5.3创新点和实际应用本实验的创新点在于探索新的设计方法和优化技术，以提高组合逻辑电路的性能和效率。
实验成果将有望应用于实际电子产品的设计和开发，特别是在需要高性能和低功耗的场合。
组合电路实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景组合逻辑电路是数字电路的基础，它由各种基本的逻辑门电路组成，如与门、或门、非门等。
本实验旨在通过组装和测试组合逻辑电路，加深对组合逻辑电路原理的理解，并掌握基本的实验技能。
二、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本原理和组成。
2. 掌握基本的逻辑门电路的连接方法。
3. 学会使用万用表等实验工具进行电路测试。
4. 提高动手能力和实验设计能力。
三、实验内容1. 组合逻辑电路的组装实验中，我们组装了以下几种组合逻辑电路：（1）半加器：由一个与门和一个或门组成，实现两个一位二进制数的加法运算。
（2）全加器：由两个与门、一个或门和一个异或门组成，实现两个一位二进制数及来自低位进位信号的加法运算。
（3）编码器：将一组输入信号转换为二进制代码输出。
（4）译码器：将二进制代码转换为相应的输出信号。
2. 组合逻辑电路的测试使用万用表对组装好的电路进行测试，验证电路的逻辑功能是否正确。
3. 电路故障排除通过观察电路的输入输出波形，找出电路故障的原因，并进行相应的修复。
四、实验过程1. 组装电路按照实验指导书的要求，将各种逻辑门电路按照电路图连接起来。
注意连接时要注意信号的流向和电平的高低。
2. 测试电路使用万用表测试电路的输入输出波形，验证电路的逻辑功能是否正确。
3. 故障排除通过观察电路的输入输出波形，找出电路故障的原因。
例如，如果输入信号为高电平，但输出信号为低电平，可能是与非门输入端短路或者输出端开路。
五、实验结果与分析1. 半加器通过测试，发现半加器的输出波形符合预期，即当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
2. 全加器通过测试，发现全加器的输出波形符合预期，即当输入为高电平时，输出为低电平；当输入为低电平时，输出为高电平。
3. 编码器通过测试，发现编码器的输出波形符合预期，即当输入信号为高电平时，对应的输出端为低电平；当输入信号为低电平时，对应的输出端为高电平。
4. 译码器通过测试，发现译码器的输出波形符合预期，即当输入信号为高电平时，对应的输出端为低电平；当输入信号为低电平时，对应的输出端为高电平。
课题八 组合电路的分析和设计及全加器(2学时)分解共40页
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课题八 组合电路的分析和设计及全加 器(2学时)分解
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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A B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1
C F1 0 0 1 1 0 1 1 × 0 0 1 × 0 × 1 ×
F2 0 1 0 × 1 × × ×
A B C
表示“*” 表示“+” 表示“-”
三
加法器:
加法器
实现二进制加法运算的电路
要考虑低位 来的进位
如：
0 0 0 1
A B
.
.
=1 &
S C
逻辑表达式
逻辑图
S=A B
C AB
A B
CO 逻辑符号
S C
3.2 全加器
全加：实现三个一位二进制数相加，且考虑来 自低位的进位。 输入
输出
Ai 表示两个同位相加的数 Bi Ci-1 表示低位来的进位 Si 表示本位和 Ci 表示向高位的进位
1. 列逻辑状态表
2. 写出逻辑式
A B
=1 =1
C
F
二
组合电路的设计方法
列真值表时要进行逻辑变量假设
1.任务： 根据功能要求，设计逻辑电路。 2.方法: (1)列真值表 (2)写表达式 (3)化简变换 (4)画逻辑图
3.举例： 三变量表决器 血型“输送 — 接受” 数字密码锁 操作码形成器
例1：设计三人表决电路（A、B、C）。每人一个按 键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示 灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。
逻辑图 逻辑符号 Ai Bi Ci-1 Si Ci ∑
Ai Bi Ci-1
=1
=1
& &
Si
≥1
Ci
3.3 多位加法器
1.串行进位加法器
a3 b3 c2 a2 b2 c1
c3 s3 c2 s2 c1 s1 c0 s0
∑ ∑
优点:电路简单
缺点:速度低
a1 b1 c0
a0 b0 c-1
∑ ∑
2.超前进位加法器 — 速度高
可见， Ci仅与Gi、Pi有关，即只与被加数、加数有关， 可并行产生。
超前进位产生器74182
G0~G3：进位产生输入 P0~P3：进位传递输入 G：进位产生输出 C 0 G= G + P G + P P G + P P P G 3 3 2 3 2 1 3 2 1 0
G0 G1 G2 G3 P0 P1 P2 P3
Ai Bi Ci-1
=1
Pi
=1
Si
&
Gi
pn
Cn－1
（4片）
（1片）
符号：
74LS283
3.4
集成全加器及应用
集成 双全加器T694 , 74LS183
4位全加器T692
4位超前全加器T693, 74LS283, CD4008
超前进位产生器T698, 74LS182
4位算术逻辑单元/函数发生器T697, 74LS181 （16功能） 8功能ALU 74LS381
1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1
A 3A 2 A 1A 0
表示输血者的血型 表示受血者的血型
A型： 00
B型：
01
AB型： 10
O型： 11
例3. 数字密码锁的设计（用四输入端和二输入端与非门设计）
要求：设输入密码ABCD＝1111时 使能E＝0时：不开锁，不报警 。 使能E＝1时： 密码正确，开锁 K＝1 。 密码错误，报警 Z＝1 。 E 简化真值表 使能 控制 E ABCD K Z
（1）组合电路的分析方法
① ② ③ ④ 写表达式； 化简变换； 列真值表； 功能描述。 列真值表 写表达式 化简变换 画逻辑图
（2）组合电路的设计方法
① ② ③ ④
（3） 全加器
AB BC CA AB BC CA
A B C
&
& &
&
F
例2：血型“输送---接收”电路
A型： B型： 00 01
AB型： 10
O型： 输入变量：A3A2 A 1A 0 11 表示输血者的血型 表示受血者的血型
输出变量：F
表示配对结果，1表示配对成功
0表示失败
真值表
A3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 A2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1：分析 图示逻辑 功能 1.写表达式
M AC AB ABC
Q R
N
N BC AB ABC
P A M AB A ABC AB ABC B AB C m4
Q M C N A BC ABC m1 m7
R AB N B A BC m2
F PQR
例：
C
M
P Q R
N
2.化简变换
F PQR AB C A BC ABC ABC
A BC ABC AB C ABC
m 1 m2 m4 m7 m(1,2,4,7)
0 1 × 0000 0 0 0 1
开锁
K
报警
Z
数字锁
A B C D
输入密码
1
1
┇
1101
0
0
1
1
K E ABCD
密码锁模型
1
1
1110
1111
0
1
1
0
Z E ABCD
例4. 操作码形成器的设计:”*”、”+”和”-” 产生操作码分别为01、10、11，无操作时产 生00，不能同时按下两键
F＝∑m(3,5,6,7)
3.画出卡诺图：
F＝∑m(3,5,6,7)
BC 00 A 0 0
1
01
11
1 1
AC
10
BC
0 1
0 1
AB
0
F AB BC CA
4.根据逻辑表达式画出逻辑图。
F AB BC CA
A B
& & & 1
C
F
若用与非门实现
F AB BC CA
逻辑电路功能描述 可用表达式、卡诺 图、真值表等多种 方法，这里特指用 概括的文字进行功 能描述。
例 1：分析下图的逻辑功能
& A B Y2 A A B & & Y3 B A B
. .
. .
&
Y1
A B
.
.
Y
. .
1. 写出逻辑表达式
Y = Y2 Y3 = A . AB .B .AB
2. 应用逻辑代数化简
74182
C1 C 2 P：进位传递产生输出
C -1
G P
P=P3P2 P1 P0 C-1：进位输入 C0~C2：进位输出 C0 = G0 + P0 C-1 C1 = G1 + P1 G0+ P1P0 C-1 C2 = G2 + P2 G1+ P2P1 G0+ P2P1 P0C-1
Pi 和 Gi 产生电路
Ai 0 0 0 0 1 1 1 1
Bi Ci-1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1
Si Ci 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1
Si Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1
F＝∑m(1,2,4,7) 3.真值表 ABC 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 1 1 0 1 0 0 1
三变量判奇电路 4.功能描述：
电路改进：
F A BC ABC AB C ABC
( A B AB)C ( AB AB)C ( A B)C ( A B)C A B C
C i Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1
3. 化简
Si Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1
A B ) C ( A B A B )C A B C ( A B )C A B C C i Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1 Ai Bi C i 1
组合逻辑电路 数字逻辑电路 时序逻辑电路
逻辑关系：Fi = fi (X1，X2，…，Xn)
i = (1、2、…、m)
功能上： 输出仅与该时刻的输入有关。 组合电路特点 结构上： 由门电路组成。
一 组合电路的分析方法
1.任务：确定已知逻辑图的逻辑功能。 2.目的：⑴ 了解电路功能 ⑵ 改进电路设计 3.方法： ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 写表达式； 化简变换； 列真值表； 功能描述。
1.逻辑假设。三个按键A、B、C按下时为“1”，不按 时为“0”。输出量为 F，多数赞成时是“1”，否则 是“0”。
2.根据题意列出逻辑状态表（真值表）
逻辑状态表
A 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 0 0 1 0 1 1 1
C3
=1 =1 =1 =1 B' B' 3 2 0 B' 1 B' A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Co 74LS283 S3 S2 S1 S0 D'3 D'2 D'1 D' 0 Ci