全加器逻辑电路图
常用组合逻辑电路种类很多_主要有全加器、译码器、编码器、多路选择...
什么是编码？用文字、数字或符号代表特定对象的过程叫编码。
X/Y二－十进制编码器，同一时刻只允许一个输入端有信号。
不允许许多信号同时出现在输入端。
输入互相排斥。
处理电路111111111111111111111111为选通输出端：Y 00000001Y=EX只要有编码输出否则进行编码。
而且是反码输出。
0Y 1Y 2Y EX Y 0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I STS Y 74LS148将8线－3线优先编码器扩展为16线－4线优先编码器。
☆用两片8-3编码器组成16线-4线输出优先编码器。
/I 15优先权最高。
158当：I I 均无输入信号时，按照优先顺序的要求：70才允许对I I 的输入信号进行编码。
因此，只要将第（1）片的“无编码信号输入”信号Y S 作为第（2）片的选通输入信号/ST 即可。
当片（1)有编码信号输入时，片1的/Y EX =0,无编码信号输入时Y EX =1，正好用它输出编码的第四位，以区分8个高位输入信号和8个低位输入信号的编码。
编码输入的低三位应为两片输出/Y 2、/Y 1、/Y 0的逻辑或。
依照上面分析得出扩展逻辑电路图I 7I 6I 5I 4I 3I 2I 1I 0SY SY 0Y 1Y 2Y EX 74LS148(1)I 7I 6I 5I 4I 3I 2I 1I 0SY SY 0Y 1Y 2Y EX 74LS148(2)&&&&G 2G 3G 1G 0Z 0Z 1Z 2Z 3A 09A A 18A A 27A A 36A A 45A A 10A 11A 12A 13A 14A 1511111111111100111111110X 010*********X X 010********X X X 010*******X X X X 010010110X X X X X 01010010X X X X X X 0100000X X X X X X X 00111111111111011111X X X X X X X X 1/Y S /Y EX /Y 0/Y 1/Y 276543210 /SBCD A D B C B C A ++⋅+⋅+=)()()(BC D A BD C AB ++++=BCD A BD C AB +++⋅=BCD A BD C AB +⋅⋅⋅=00011110BC D A D B C B A ++⋅+⋅⋅+=)()()(C B D A BD C AB F +++++=BC D A D B C B C A ++⋅++⋅+=)())(()([]BC D A D B C B C A ++⋅+++++=)()()()(()BCD A BD C B C A ++⋅++=)(BCBD D C B D C A ABD C B A +++++=111111111可用：真值表法、配项法、卡诺图法求最小项表达式。
数字电子技术基础组合逻辑电路（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、实验原理及其实验元件
实验原理：参照指导书对应内容结合自己理解写
实验箱、芯片（74LS00、74LS10、74LS54、74LS86）、导线。
三、实验内容及其步骤
数字电子技术基础
组合逻辑电路（半加器、全加器及逻辑运算）
[班级] [姓名] [学号]
[日期]
2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。
用一片（74LS86）和（74LS00）组成半加器。
3.测试用异或门、与或门和非门组成的全加
器的逻辑功能。
S
CO
设计性实验
设计一个“三个一至电路”。
电路有三个输入端，一个输出端。
当三个输入端变量A、B、C状态一致时，输出F为“1”；当三个变量状态不一致时，输出F为“0”。
（要求：用与非门组成电路。
）
步骤：
1)列真值表：
2)写出逻辑表达式:
()()
ABC
C
B
A
F⋅
=
3)画逻辑电路图：
A
B
C
F
4)验证：
所得实验结论与理论值相等，说明实验成功。
5)按下图连接实验电路。
A
B。
数字电路 全加器
目录摘要 (2)ABSTRACT (3)数字电路-全加器 (4)1 一位全加器的设计 (4)1.1一位全加器的原理 (4)1.2一位全加器的逻辑电路图 (4)1.3用S IMULINK创建全加器电路模块 (5)1.4一位全加器的子系统图 (5)2.四位全加器的设计 (6)2.1四位全加器电路图 (6)2.2仿真波形及与理论值的比较 (7)小结与体会 (10)参考文献 (11)摘要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全加器逻辑电路。
关键词：MATLAB Simulink仿真全加器AbstractFrom the bottom of the development of Simulink a complete simulation environment and graphic interface, it put many of the functions are design MATLAB as an intuitive function module, the need to connect the function module can be achieved need simulation function. Simulink used in the digital circuit, digital signal processing, communication simulation, electric power system simulation, the space simulation, etc. As digital system in high and low level respectively with 0 and 1 said, so the digital circuit problems are often can be converted into a number of problems on logic. MATLAB provides logic operation module and various trigger module, easy to digital circuit design and simulation. Combined with the simulation module circuit commonly used Logic and Bit Operations son in the library Local Operator module, will drag the building untitled window, and then the mouse left click on the module of the pop-up Block Parameters/Logical Operator dialog box, press the black triangle Operator bar to select the desired a gate identifier, such as: and, OR, NAND, NOR, XOR, NOT of a, and were set to the desired input and output terminals number, then press OK sure. Using these basic of gate adder logic circuit.Keywords: MATLAB Simulink QuanJia device数字电路-全加器1 一位全加器的设计1.1 一位全加器的原理所谓全加器，就是带进位输入和进位输出的加法器。
VHDL第4章_全加器
元件例化语句的第二部分则是此元件与当前设计实体(顶层文件 中 元件例化语句的第二部分则是此元件与当前设计实体 顶层文件)中 顶层文件 元件间及端口的连接说明。语句的表达式如下： 元件间及端口的连接说明。语句的表达式如下：
例化名 : 元件名 PORT MAP( [端口名 =>] 连接端口名 连接端口名,...); 端口名
3. 并置操作符 &
以下是一些并置操作示例： 以下是一些并置操作示例： SIGNAL a : STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0) ; SIGNAL d : STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0) ; ... a <= '1'&'0'&d(1)&'1' ; -- 元素与元素并置，并置后的数组长度为 元素与元素并置，并置后的数组长度为4 & & & ... IF a & d = "101011" THEN ... –- 在IF条件句中可以使用并置符 条件句中可以使用并置符
co 0 0 0 1
1位二进制半加器 位二进制半加器
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT (a，b : IN STD_LOGIC; ， co, so : OUT STD_LOGIC); END ENTITY h_adder； ； ARCHITECTURE fh1 OF h_adder I BEGIN so <= (a OR b)AND(a NAND b); co <= NOT( a NAND b); END ARCHITECTURE fh1;
实验五 半加器和全加器
实验五半加器和全加器实验五半加器和全加器一、实验目的1(掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。
2(验证半加器、全加器、奇偶校验器的逻辑功能。
二、实验原理使用中、小规模集成门电路分析和设计组合逻辑电路是数字逻辑电路的任务之一。
本实验中有全加器的逻辑功能的测试，又有半加器、全加器的逻辑设计。
通过实验要求熟练掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。
实验中使用的二输入端四异或门的电路型号为74LS86，四位二进制全加器的型号为74LS83A，其外引线排列及逻辑图如下:14 13 12 11 10 9 8VCC=1 =174LS86=1 =1GND1 2 3 4 5 6 774LS86引脚排列16 15 14 13 12 11 10 9C C GND B AΣ 44011 BΣ4174LS83AA 2A Σ AB V Σ B 4333CC221 2 3 4 5 6 7 874LS83引脚排列74LS83A是一个内部超前进位的高速四位二进制串行进位全加器，它接收两个四位二进制数(A~A，B~B)，和一个进位输入(C)，并对每一位产生二进制和14140 (Σ~Σ)输出，还有从最高有效位(第四位)产生的进位输出(C)。
该组件有144越过所有四个位产生内部超前进位的特点，提高了运算速度。
另外不需要对逻辑电平反相，就可以实现循环进位。
三、实验仪器和器件1(实验仪器(1)DZX-2B型电子学综合实验装置(2)万用表(MF47型)2(器件(1)74LS00(二输入端四与非门)(2)74LS86(二输入端四异或门)(3)74LS83(四位二进制全加器)(4)74LS54(双二双三输入端与或非门)四、实验内容1(设计用纯与非门组成的半加器，分析、验证其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出A B Y C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1?根据真值表写出逻辑表达式C=AB Y,AB，AB?对逻辑表达式进行化简Y =A?B C=AB?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B= C=AB,AB AAB,BAB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图? Y2 & 接A 逻=AB Y? 辑1& & YY 1 接电Y=A AB 电2平 ? B 平& Y=B AB ?3 Y3 显Y=A?B 示 ? & C=AB C图5-1 半加器设计参考图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-1’(验证) 表5-1(分析)输入输出输入逐级输出Y B C B A B Y C A B YYYY C 1 2 3A 0 1 A 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 00 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 01 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 01 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 卡诺图Y= A?B C=AB 2(设计用异或门组成半加器，并测试其逻辑功能; 解:???步骤同上?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B C= AB,AB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-2输入输出接接=1 A Y ? 逻电A B Y C 辑平显电0 0 0 0 平示 B ? C ? & & 0 1 1 0 图5-2测量由异或门组成的半加器的逻辑功能 1 0 1 01 1 0 12(设计用74LS54、74LS86、74LS00组成全加器，并测试其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出 ?根据真值表写出逻辑表达式 Y C A B C 00 0 0 0 0 Y,ABC，ABC，ABC，ABC00000 1 0 1 0C,ABC，ABC，ABC，ABC00001 0 0 1 01 1 0 0 1 ?对逻辑表达式进行化简0 0 1 1 0，，，，，，，，Y,AB，ABC，AB，ABC,A,BC，A,BC0 1 1 0 1 00001 0 1 0 1 ，，，，，，,A,BC，A,BC,A,B,C0001 1 1 1 1，，，，，，C,ABC，C，AB，ABC,AB，A,BC0000?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式，， Y,A,B,C0，， C,AB，A,BC0?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-3接电平显示 C 输入输出 Y A B CY C 074LS00 & 0 0 0 0 0 ? 0 1 0 1 0 ?1 0 0 1 0 ?1 =1 =11 1 0 0 1 & & & & 0 0 1 1 0 1/2 74LS860 1 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? 1 0 1 0 1 ? A B C0 1 1 1 1 1 74LS54 接逻辑电平图5-34(分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能;接电平显示Σ Σ Σ Σ 4321接接电“0” CC4 0 FAFAFAFA4 3 2 1 平或显“1” ? ? 示 ? ?74LS83A A/AA/AB/BB/B24 13 24 24接逻辑电平图5-4 分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能表5-4输出输入C=0 C=1 00B/BA/A B/B A/A ΣΣΣΣCΣΣΣΣC24 2413131 2 3 4 4 1 2 3 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 10 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 00 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 01 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1*5(用加法器74LS83A实现BCD码和余三码之间的相互转换。
16位全加器
四川理工大学课程设计任务书设计题目：采用门电路设计一个16位的全加器电路院系：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：2008级6班指导教师：朱文忠学生姓名：赵******************目录：一引言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计分工 (1)二设计目的 (2)2.1 设计目的 (2)2.2 设计内容 (2)三设计过程 (2)3.1 硬件方案 (2)3.1.1 一位全加器的原理及设计 (2)3.1.2 四位全加器的原理及设计 (4)3.1.3 十六位全加器的原理及设计 (7)3.2 软件方案 (9)3.3 可行性论证 (13)3.4 结论 (15)四参考文献 (16)引言1. 设计背景随着计算机科学技术的发展，人们获得信息的途径更加多样，获取信息的速度更加快捷。
硬件的发展允许程序员编出很多精彩的使用软件，也使得计算机更加普及。
中央处理器CP U的好坏是影响和制约计算机速度和性能的关键因素。
而加法器是组成C PU的的重要部件，一般运算速度的快慢就取决与每秒执行加法的次数，加法器是算术逻辑单元中的基本逻辑器件。
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。
并行进位的并行加法器又可以分为组内并行、组间串行的进位链和组内并行、组间并行的进位链。
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。
它们的目的就是要进位信号的产生尽可能的快,因此产生了二重进位链或更高重进位链,显然进位速度的提高是以硬件设计的复杂化为代价来实现的。
2. 设计分工赵**（081010*****）：硬件方案、排版吴**（081010*****）：可行性论证、结论王**（081010*****）：软件方案、找资料设计目的1.设计目的（1）掌握1位全加器的形成；（2）掌握4位片SN74LS181的原理；（3）用4片SN74LS181以并/串形成16位字长的ALU；（4）形成16位运算器数据通路结构；（5）将设计结果下载到实验板上，进行验证。
全加器逻辑电路图
全加器逻辑电路图一、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⊕BC=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。
0 10 1 0 0 1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1.4.32.测试全加器的逻辑功能。
⑴写出图1.4.5电路的逻辑表达式。
Si = Ci=⑵根据逻辑表达式列真值表，并完成表1.4.4，实验证之。
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。
全加器
Ai
∑
Si
Bi
Ci-1 CI CO Ci
44
3. 加法器 实现多位加法运算的电路
两个4 位二进数制相加的过程
1101 + 1001
1 0 01
101 1 0
两个二进制数相加时，也分为不考虑低 位来的进位和考虑低位进位两种情况。 同时必须考虑各个位的进位
55
3. 加法器 4位加法器逻辑框图
加数 被加数 低位进位
组合逻辑电路
1.加法器概念 2.加法器应用
11
加法器概念： 两个1 位二进制数相加
分为不考虑低位来的进位和考虑低位进位两种情况
1.半加器：只考虑本位两个二进制数相加，而不考虑来自低位进 位的运算电路。
2.全加器：除考虑本位两个二进制数相加外，还考虑来自低位进 位的运算电路。
A
S
∑
B
C
Ai
Si
Bi
∑
C2 FA3
C3 进位逻辑 C3
S0
S1
S2
S3
• 进位输入是由专门的“进位逻辑门”来提供 • 该门综合所有低位的加数、被加数及最低位进位输入
超前进位加法器使每位的进位直接由加数和被加数 产生，而无需等待低位的进位信号
99
74LS283逻辑图
B3
&
≥1
A3
B2
&
≥1
A2
B1
&
≥1
A1
B0
&
≥1
A0
进位 和
66
3. 加法器 实现多位加法运算的电路
串行进位加法器
其低位进位输出端依次连至相邻高位的进
位输入端，最低位进位输入端接地。因此，高位 数的相加必须等到低位运算完成后才能进行，这 种进位方式称为串行进位。运算速度较慢。
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Vcc4B4A4Y3B3A3Y Array 1A1B1Y2A2B2Y GND2.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。
1.分析，测试半加器的逻辑功能。
组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算)
一种常见的实现方式是使 用异或门实现和S，使用 与门实现进位C。
半加器的性能分析
逻辑级数
半加器的逻辑级数通常较低，因 为它只涉及基本的逻辑运算。
可靠性
半加器的结构简单，因此具有较 高的可靠性。
延迟时间
由于逻辑级数较低，半加器的延 迟时间相对较短。
资源消耗
半加器使用的逻辑门数量相对较 少，因此在资源消耗方面较为经 济。
组合逻辑电路(半加器 全加器及逻辑运算)
• 组合逻辑电路概述 • 半加器原理与设计 • 全加器原理与设计 • 逻辑运算原理与设计 • 组合逻辑电路的分析与设计方法 • 组合逻辑电路在数字系统中的应用
目录
Part
01
组合逻辑电路概述
定义与特点
定义
无记忆性
组合逻辑电路是一种没有记忆功能的数字 电路，其输出仅取决于当前的输入信号， 而与电路过去的状态无关。
比较器
比较两个二进制数的大小关系，根 据比较结果输出相应的信号，可以 使用与门、或门和非门实现。
全加器
在半加器的基础上增加对进位的处理 ，使用与门、或门和异或门实现两个 一位二进制数带进位的加法运算。
多路选择器
根据选择信号的不同，从多个输 入信号中选择一个输出，可以使 用与门、或门和非门实现。
Part
用于实现控制系统的逻辑 控制、数据处理等功能。
Part
02
半加器原理与设计
半加器的基本原理
半加器是一种基本的组合 逻辑电路，用于实现两个 二进制数的加法运算。
它接收两个输入信号A和 B，并产生两个输出信号： 和S以及进位C。
半加器不考虑来自低位的进 位输入，因此只能处理两个 一位二进制数的加法。
组合逻辑电路的应用领域
5.1组合逻辑电路(1)全加器
&
◇用与或非门实现
RA00 G 0 1 1 01 11 10
利用填1格，圈0格，
0
0 1 0 1 1 1
RAG R AG R AG
R
写出Z的逻辑表达式，
等式两边求反，得出 与或非表达式。
& 1 & A
1
Z RAG R AG R AG
Z R AG R AG R AG
最后画出用与或非门 实现的逻辑电路图。
0 1
1 1 1 1
1 0
0 0 0 1
0 0
0 1 1 0
0 0
1 0 1 0
1 1
1
1 1
1
0 1
1
1 0
1
3 2 Q 1 0 Ci
W X Y Z
例4：用两片超前进位全加器实现两个8421 BCD码 的相加。 输入：8421BCD码A3A2A1A0 和B3B2B1B0 输出：8421BCD码D4D3D2D1D0 列真值表： Cn m(10,11,12,13,14,15,16,17,18) S3S2 CO m(10,11,12,13,14,15) 00 01 11 10 S1S0 1 00 CO S3S2 S3S1 逻辑图如图：
Si COi 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1
10
Si m(1,2,4,7)
Ai Bi CIi
COi m(3,5,6,7)
Ai Bi ACIi BiCIi i
Si AiBi CIi 00 0 1
01 11
1
1
COi AiBi CIi 00 0 1
串行进位全加器：并行相加，串行进位
组合逻辑电路(加法器)
Ci m3 m5 Ai Bi ( Ai Bi )Ci 1 Ai Bi
全加器的逻辑图和逻辑符号
Si m1 m2 m4 m7 Ai BiCi 1 Ai BiCi 1 Ai BiCi 1 Ai BiCi 1 Ai ( BiCi 1 BiCi 1 ) Ai ( BiCi 1 BiCi 1 ) Ai ( Bi Ci 1 ) Ai ( Bi Ci 1 ) Ai Bi Ci 1
加法器
半加器和全加器
1、半加器
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.
半加器真值表 Ai Bi 0 1 0 1 Si 0 1 1 0 Ci 0 0 0 1
本位 的和 向高 位的 进位
Ai Bi
=1
Si Ci
加数
0 0 1 1
&
半加器电路图 Ai Bi ∑
CO
Si Ci
Si Ai Bi Ai Bi Ai Bi Ci Ai Bi
0
0
1
1
被加数/被减数
加数/减数
加减控制
BCD码+0011=余3码
C0-1＝0时，B0=B，电路 执行A+B运算；当C0-1＝1 时，B1=B，电路执行A －B=A+B运算。
3、二-十进制加法器
修正条件 C C3 S3S2 S3S1
8421 BCD 输出 S3 ' S2 ' S1 ' S0' 4 位二进制加法器 C0-1 A1 A0 B3 B2 B1 B0
4位超前进位加 法器递推公式
S 2 P2 C1 1G0 P 2P 1P 0C0 1 C2 G2 P2C1 G2 P2G1 P2 P S3 P3 C2 1G0 P 3P 2P 1P 0C0 1 C3 G3 P3C2 G3 P3G2 P3 P2G1 P3 P2 P
数字电路实验报告-组合逻辑电路的设计：一位全加器
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
描述
一位全加器的表达式如下：
Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1
实验仪器
1.电子技术综合实验箱
2.芯片74LS86、74LS08、74LS32
实验内容及步骤
各芯片的管脚图如下图所示：
一位全加器逻辑电路图如下所示：
1.按上图连线
电学实验报告模板
电学虚拟仿真实验室
实验名称
组合逻辑电路的设计：一位全加器
实验目的
1.学习组合逻辑电路的设计方法
2.掌握组合逻辑电路的调试方法
实验原理
真值表
一位全加器的真值表如下图，其中Ai为被加数，Bi为加数，相邻低位来的进位数为Ci-1，输出本位和为Si。向相邻高位进位数为Ci
输入
输出
Ci-1
Ai
2.测试其逻辑功能，并记录数据
实验结果及分析
实验数据：
Ci-1
Ai
Bi
Si
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
10010 Nhomakorabea1
0
1
0
1
实验二：半加、半减器,全加、全减器
B
S
C
0
0
0
00110101
0
1
1
0
1
AS
B
C
表1 图1
从二进制数加法的角度看，真值表中只考虑了两个加数本身，没有考虑低位来的进位，这就是半加器的由来
2.半减器原理
两个二进制数相减叫做半减，实现半减操作的电路称为半减器，表2为半减器的真值表。A为被减数，B为减数，S表示半减差，C表示向高位借位。
A
实验二：半加、半减器，全加、全减器
09020904
同组人员
一、实验目的：
1、掌握74LS00与74LS86器件的逻辑功能。
2、了解算术电路的结构
二、实验设备：
数字电路试验箱、74LS00、74LS86及基本门电路
三、实验原理：
1.半加器原理
两个二进制数相加叫做半加，实现半加操作的电路称为半加器，表1为那半加器的真值表，图1为半加器的符号。A为被加数，B为加数，S表示半加和，C表示向高位进位。
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
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1
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0
1
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1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
表3图3
4.全减器原理
全减器能减数、被减数和低位来的借位信号相减，并根据求减结果给出该位的借位信号。表4为全减器的真值表。 表示被减数 表示减数 表示相邻低位来的借位数， 表示本为和差， 表示向相邻高位的借位数。
全加器逻辑电路图
全加器逻辑电路图全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。
一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。
多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。
常用二进制四位全加器74LS283。
一位全加器：全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路一位全加器(FA)的逻辑表达式为：S＝A⊕B⊕CinCo＝AB＋BCin＋ACin其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法，超前进位加法前查阅相关资料；如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0…S3控制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构结构。
即X＝f（A，B)Y＝f（A，B）不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术运算和逻辑运算。
半加器、全加器、数据选择器及数据分配器一、实验目的1.验证半加器、全加器、数据选择器、数据分配器的逻辑功能。
2.学习半加器、全加器、数据选择器的使用。
3.用与非门、非门设计半加器、全加器。
4.掌握数据选择器、数据分配器扩展方法。
二、实验原理1.半加器和全加器根据组合电路设计方法,列出半加器的真值表,见表7。
逻辑表达式为：S=AB+AB=A⊕BC=AB半加器的逻辑电路图如图17所示。
用两个半加器可组成全加器,原理图如图18所示。
在实验过程中,我们可以选异或门74LS86及与门74LS08来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。
这里全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器74LS183。
其管脚排列和逻辑功能表分别见图19和表4.9所示（a）用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器图17半加器逻辑电路图图18由二个半加器组成的全加器图1974LS183双全加器管脚排列图2.数据选择器和数据分配器数据选择器又叫多路开关,其基本功能相当于单刀多位开关,其集成电路有“四选一”、“八选一”、“十六选一”等多种类型。
4.3 加法器解析
功能：实现两个四位二进制数相加。 特点：电路结构简单，但运算速度慢。
2.超前进位加法器
第四章 组合逻辑电路
通过逻辑电路事先得出每一位全加器的进位输入信号。 C3
超前进位电路
A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 C0-1
CI
Σ
S3 S2 S1 S0
CI Σ
Σ CI
CI Σ
超前进位电路图
特点：运算速度快，电路比较复杂。
S i Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1
( Ai Bi )Ci 1 ( Ai Bi )Ci 1 Ai Bi Ci 1
Ci Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1
第四章 组合逻辑电路
4.3 加法器
• 定义
能够实现二进制加法运算的逻辑电路称为加法器。
• 分类
加法器 一位加法器
多位加法器
半加器 全加器
第四章 组合逻辑电路
4.3.1 半加器和全加器
• 定义 半加器：只能进行本位加数、被加数的加法运算 而不考虑相邻低位进位的逻辑部件。 全加器：能同时进行本位加数、被加数和相邻 低位的进位信号的加法运算的逻辑部件。
4.多位加法器的应用举例
例4.3.1 设计一个代码转换电路，将8421BCD码转换为 余3码，用74HC283实现。 解： （1） 依据逻辑功能，确定输入、输出变量 输入变量：8421BCD码DCBA 输出变量：余3码Y3Y2Y1Y0
第四章 组合逻辑电路
（2）真值表
例4.3.1的逻辑真值表 输入8421BCD码 输出余3码
Ai Bi ( Ai Bi )Ci-1
组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算)ppt课件
①写出用异或门、与或非门、非门组成全加器的逻辑表达式；
②连接电路，注意与或非门不用的输入端接地；
③根据不同的输入状态，记录输出结果。
74LS86
A
B 注意：74LS54 3或4或5接地， 9或10或11接地
C
1 =1 3
2
4 =1
5
6
S
74LS54
74LS00
。 。 1
2
& ≥1
61&
3
12 &
2
CO
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实验二 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）
四、实验内容 操作说明
逻辑电平
LED显示
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实验二 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）
四、实验内容
2、测试用异或门和与非门组成的半加器逻辑功能
在实验箱上用异或门和与非门组成如下电路，输入接电 平开关，输出端Y、Z接电平显示发光二极管；改变输 入状态，记录输出结果。
011 100
01 10
101 110 111
01 01 11
ABC有奇数个1时S为1； ABC有偶数个1和全为0时 S为0。 -----用全加器组成三位二进制代码 奇偶校验器
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实验二 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）
四、实验内容 1、组合逻辑电路功能测试
选择7400两片连接如下电路；A、B、C接电平开关，Y1、Y2接 电平显示发光管，改变A、B、C的状态填表，并写出Y1、Y2的 逻辑表达式；将运算结果与实验结果比较。
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4
实验二 组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）
全加器电路的功能测试及应用
实验三全加器电路的功能测试及应用
一、实验目的
1、掌握全加器的逻辑功能及测试方法。
二、实验方法和内容
1、全加器功能的测试
仿真电路如图，是用74LS08及74LS86、7432构成一位半加器。测试结果填入表一。
表一
输入
输出
A
B
C
X1
X2
0000源自0101
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
2、集成全加器74LS283功能测试及应用
（1）进行加法运算：0010+1001=？，记录实验结果。
（2）进行加法运算：1011+1001=？，记录实验结果。电路如下图所示。
（3）用两块74LS283和门电路构成的二---十进制全加器。进行加法运算：4+5=？，记录实验结果。进行加法运算：9+9=？，记录实验结果。电路如下图所示。
实验三十三逻辑门电路及其组合`半加器和全加器
实验三十三逻辑门电路及其组合、半加器和全加器一、实验目的1.实际观测与门、或门、与非门、异或门的逻辑功能2.学习用与非门组成逻辑电路的方法3.通过实验了解半加器的工作原理及逻辑功能4.学习运用四位全加器进行四位二进制数的加法二、实验设备、器件及集成电路引脚图数字逻辑学习机一台四二端输入与门74LS08四二端输入或门74LS32四二端输入与非门74LS00四二端输入异或门74LS86四位二进制快速进位全加器 74LS28374LSO8 74LS3274LS00 74LS86每片芯片上各有四个门，每门有两个输入端，一个输出端，两外接电源端（V cc和GND）,共14个管脚，管脚排列如图所示。
四位二进制快速全加器，是由四个全加器和快速进位组成，它有八个数据输入端A1～A4和B1～B4、一个低位进位端C0、四个全加和输出端S1～S4、一个高位进位输出端C4以及电源端V cc和GND共十六脚四位二进制快速全加器74LS283管脚排列图如下：74LS283三、实验内容和步骤1.分别测试与门、或门、与非门、异或门的逻辑功能。
每块芯片内有四个互相独立的逻辑门，每个逻辑门有两个输入端和一个输出端，两个外接电源端V CC和GND。
先把所用芯片接上电源，注意电源极性要接正确。
任取芯片上四个逻辑门中的一个，两个输入端A、B分别接电平开关插孔。
输出端接发光管电平显示插孔。
利用发光管显示输出端电平，发光管亮为“1”暗为“0”。
将电平开关按表 33-1 中输入逻辑变量置数并将结果填入表33-1中。
2.用与非门实现CF+=的逻辑关系，按预习时准备好的逻辑电路图接线。
A、B、C三个输入ABA端接电平开关插孔，输出端接发光管电平显示插孔。
改变输入端电平，观测输入与输出的逻辑关系，列出逻辑状态表。
3.用异或门和与门组成半加器，如图 33-1 。
A、B是相加的两个数。
S是半加和数，C是进位数。
输入端A、B接电平开关插孔，输出端C、S接发光管电平显示插孔。
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全加器逻辑电路图
全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。
一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。
多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。
常用二进制四位全加器74LS283。
一位全加器：全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路
一位全加器(FA)的逻辑表达式为：
S＝A⊕B⊕Cin
Co＝AB＋BCin＋ACin
其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；
如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法，
超前进位加法前查阅相关资料；
如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0…S3
控制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构结构。
即X＝f（A，B)
Y＝f（A，B）
不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术运算和逻辑运算。
半加器、全加器、数据选择器及数据分配器
一、实验目的
1.验证半加器、全加器、数据选择器、数据分配器的逻辑功能。
2.学习半加器、全加器、数据选择器的使用。
3.用与非门、非门设计半加器、全加器。
4.掌握数据选择器、数据分配器扩展方法。
二、实验原理
1.半加器和全加器
根据组合电路设计方法,列出半加器的真值表,见表7。
逻辑表达式为：
S =AB + AB= A⊕B
C = AB
半加器的逻辑电路图如图17所示。
用两个半加器可组成全加器,原理图如图18所示。
在实验过程中,我们可以选异或门74LS86及与门74LS08来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。
这里全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器
74LS183。
其管脚排列和逻辑功能表分别见图19和表4.9所示
（a）用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器
图17 半加器逻辑电路图
图18 由二个半加器组成的全加器
图19 74LS183双全加器管脚排列图
2.数据选择器和数据分配器
数据选择器又叫多路开关,其基本功能相当于单刀多位开关,其集成电路有“四选一”、“八选一”、“十六选一”等多种类型。
这里我们以“八选一”数据选择器74LS151为例进行实验论证。
数据分配器,实际上其逻辑功能与数据选择器相反。
它的功能是使数据由1个输入端向多个输出端中的某个进行传送,它的电路结构类似于译码器。
所不同的是多了一个输入端。
若选择器输入端恒为1,它就成了上一实验的译码器。
实际上,我们可以用译码器集成产品充当数据分配器。
例如,用2-4线译码器充当四路数据分配器,3–8线译
码器充当八路数据分配器。
就是将译码器的译码输出充当数据分配器输出,而将译码器的使能输入充当数据分配器的数据输入。
三、实验内容与步骤
1.半加器、全加器
（1）根据组合电路设计方法,列出半加器的逻辑功能表,见表7。
由异或门74LS86和与门74LS08组成半加器,半加器的实验电路图如图20所示。
74LS86的管脚排列图见图21所示（74LS08管脚排列图见门电路实验的图2）。
将74LS86、74LS08集成片插入IC空插座中,按实验电路图20接线,进行半加器逻辑功能验证。
实验时输入端A、B接输入信号,输出端S、C接发光二极管LED,观察和数与进位数,并记录。
（2）全加器逻辑功能验证：本实验中全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器74LS183。
将74LS183集成片插入IC空插座
中验证其逻辑功能与表8
中结果进行比
较。
图20 用异或门组成的半加器实验电路图
图21 74LS86管脚排列图
表7 半加器逻辑功能表
表8 全加器逻辑功能表
将全加器74LS183集成片插入IC空插座,输入端A、B、C i-1分别接逻辑开关K1、K2、K3,输出S i和C i接发光二极管LED。
按全加器逻辑功能表输入逻辑电平信号,观察输出S i及进位C i并记录下来。
2.数据选择器和数据分配器
（1）数据选择器
将74LS151“八选一”数据选择器插入IC空插座中（管脚排列图如图22所示）,按图23接线。
其中C、B、A为三位地址码,S为低电平选通输入端,D0~D7为数据输入端,输出Y为原码输出端,W为反码输出端。
置选通端S为0电平（即低电平）,数据选择器被选中,拨动逻辑开关K3~K1分别为000,001，…111（置数据输入端D0~D7分别为10101010或11110000）,观察输出端Y和W输出结果,并记录。
图22 74LS151管脚排列图
图23 八选一数据选择器实验接线图
（2）数据分配器,其逻辑功能与数据选择器相反，常常用译码器集成片充当数据分配器。
在多路分配器中用3线-8线74LS138译码器接成数据分配器形式,从而完成多路信号的传输。
具体实验接线见图24。
图24 多路信号传输实验接线图（多路分配器）
将74LS138集成片插入IC空插座中（管脚排列图见“编码器”图4.27）,按图4.46接线。
D0~D7分别接数据开关或逻辑开关,D'0~D'7接8个发光二极管LED显示输出,数据选择器和数据分配器的地址码一一对应相连,并接三位逻辑电平开关（也可用8421码拨码开关的4、2、1三位或三位二进制计数器的输出端Q C、Q B、Q A）。
把数据选择器74LS151原码输出端Y与74LS138的G2A和G2B输入端相连,
二个集成片的通选分别接规定的电平。
这样即完成了多路分配器的功能验证。
置D0~D7为11110000和10101010两种状态,再分别两次置地址码A3~A0为0~7,观察输出发光二极管LED的状态,并记录。
四、实验总结
1.整理实验数据和实验线路图。
2.试用数据选择器实现全加器及比较器功能,画出具体线路图。
五、注意事项
所有实验用集成片在实验时都必须接“+5V”电源和接地。