四位二进制乘法器的设计与实现
74LS284
参数
测 试 条 件【1】
284 最小 最大
VIK输入嵌位电压
Vcc=最小，Iik=-12mA
-1.5
IO(OFF)输出截止态电流
Vcc＝最小，VIL＝0.8V，VO＝ 5.5V，VIH=2V
40
VOL输出低电平电压
Vcc=最小，VIL＝0.8V，VIH=2V, IOH ＝最大
0.4
II最大输入电压时输 入电流
三毛电子世界
引出端符号：
A0～A3
字 A 输入端
B0~B4
字 B 输入端
F4~F7
乘积输出端
/ST1,/ST2
选通端（低电平有效）
外接端口：
极限值： 电源电压 …………………………………………. 7V 输入电压 …………………………………………. 5.5V 工作环境温度 54284 …………………………………. -55~125℃ 74284 …………………………………. 0~70℃ 存储温度 …………………………………………. -65~150℃
54/74284
4 位 x4 位并行二进制乘法器（OC,产生高位积） 简要说明：
54/74284 为集电极开路的 4 位 x4 位并行二进制乘法器，其主要电特性的典 型值如下（具体厂家有可能不是完全一至）：
型号 54/74284
tPLH(A到F) 40ns
PD 460mW
该器件需与 54/74285 配合使用，产生高位 4 位积。
Vcc＝最大VIH=5.5V
1
ns ns
单位 V uA V mA
IIH输入高电平电流
Vcc＝最大，VIH=2.4V
40 uA
IIL输入低电平电流 Icc 电源电流
4位乘法器
一、概述利用四位二进制寄存器、全加器以及D触发器等元器件，实现四位二进制乘法器的控制部分和乘法的实现部分。
成法是加法的简便运算乘法运算只能通过加法运算以及移位运算来实现。
在控制端用四个触发器产生四个控制信号来控制实现的加法移位功能，实现端在控制端信号作用下依次执行置零、加法、移位和循环操作。
二、方案说明设计一个4位二进制乘法器，可以存储其乘积。
电路原理框图如图1所示。
乘法器可以利用家发起和寄存器实现。
图1 乘法器原理框图寄存器B存放被乘数，寄存器Q存放乘数，两个乘积长度可能是原来的2倍，故计算完成后将累加和高位放入寄存器A，而Q放寄存器的低位，P 记录乘数的位数，每形成一个部分P加1，当P=4时，乘法结束，两数之积放在AQ寄存器中。
控制端产生四个控制信号分别为T0、T1、T2、T3。
在初态T0时，被乘数和乘数已分别存于寄存器B和Q中，等待启动信号S的到来，当S=1时控制器进入状态T1，在此状态下A、E、P清零，准备乘法操作。
从状态T2开始，控制器进入累计部分积的循环操作过程。
首先检验乘数的最低有效位Q1。
如Q1=1，A和B相加结果存于A和E之中；如果Q1=0，不做加法运算。
无论Q1为何值，都要将计数器P加1。
在状态T3，合成寄存器EAQ右移一位得到累计的部分积，时检测P之值，如果P不等于4，状态返回T2，继续累计部分积的过程。
如果P=4，停止循环，系统返回初始状态T0。
三、电路设计1、控制器设计根据图2所示的ASM图表，可以设计二进制乘法器的控制器。
图2 二进制乘法器ASM图表四个D触发器的驱动方程为：D0=T0S’+T3Z=((T0S’)’·(T3Z)’)’D1=T0S=((T0S)’)’D2=T1+T3Z’=(T1’·(T3Z’)’)’D3=T2控制器仿真电路如图2所示。
控制器中S为启动信号，高电平有效，系统开始工作时应使T0=1，T1=T2=T3=0，故图中设置了Reset信号（负脉冲）图2 二进制乘法器的控制逻辑图2. 二进制乘法器数据处理器(1) A寄存器A寄存器具有并入、移位、同步清0和保持功能。
4位乘法器
一、概述利用四位二进制寄存器、全加器以及D触发器等元器件，实现四位二进制乘法器的控制部分和乘法的实现部分。
成法是加法的简便运算乘法运算只能通过加法运算以及移位运算来实现。
在控制端用四个触发器产生四个控制信号来控制实现的加法移位功能，实现端在控制端信号作用下依次执行置零、加法、移位和循环操作。
二、方案说明设计一个4位二进制乘法器，可以存储其乘积。
电路原理框图如图1所示。
乘法器可以利用家发起和寄存器实现。
图1 乘法器原理框图寄存器B存放被乘数，寄存器Q存放乘数，两个乘积长度可能是原来的2倍，故计算完成后将累加和高位放入寄存器A，而Q放寄存器的低位，P 记录乘数的位数，每形成一个部分P加1，当P=4时，乘法结束，两数之积放在AQ寄存器中。
控制端产生四个控制信号分别为T0、T1、T2、T3。
在初态T0时，被乘数和乘数已分别存于寄存器B和Q中，等待启动信号S的到来，当S=1时控制器进入状态T1，在此状态下A、E、P清零，准备乘法操作。
从状态T2开始，控制器进入累计部分积的循环操作过程。
首先检验乘数的最低有效位Q1。
如Q1=1，A和B相加结果存于A和E之中；如果Q1=0，不做加法运算。
无论Q1为何值，都要将计数器P加1。
在状态T3，合成寄存器EAQ右移一位得到累计的部分积，时检测P之值，如果P不等于4，状态返回T2，继续累计部分积的过程。
如果P=4，停止循环，系统返回初始状态T0。
三、电路设计1、控制器设计根据图2所示的ASM图表，可以设计二进制乘法器的控制器。
图2 二进制乘法器ASM图表四个D触发器的驱动方程为：D0=T0S’+T3Z=((T0S’)’·(T3Z)’)’D1=T0S=((T0S)’)’D2=T1+T3Z’=(T1’·(T3Z’)’)’D3=T2控制器仿真电路如图2所示。
控制器中S为启动信号，高电平有效，系统开始工作时应使T0=1，T1=T2=T3=0，故图中设置了Reset信号（负脉冲）图2 二进制乘法器的控制逻辑图2. 二进制乘法器数据处理器(1) A寄存器A寄存器具有并入、移位、同步清0和保持功能。
verilog简单乘法器
verilog简单乘法器Verilog简单乘法器Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的行为。
在数字电路设计中，乘法器是一个常见的电路组件，它用于执行乘法运算。
本文将介绍一个简单的Verilog乘法器的设计与实现。
乘法器是一种数字电路，用于计算两个数的乘积。
它接收两个输入数，将它们相乘得到一个输出。
在本文中，我们将实现一个4位乘法器，即输入和输出都是4位的二进制数。
我们需要定义输入和输出端口。
在Verilog中，我们可以使用“input”和“output”关键字来声明端口。
对于4位乘法器，我们可以声明两个4位的输入端口A和B，以及一个8位的输出端口P。
module simple_multiplier(input [3:0] A,input [3:0] B,output [7:0] P);接下来，我们需要实现乘法器的功能。
乘法器的实现可以通过多次执行加法运算来实现。
具体地，我们可以将输入的两个4位数逐位相乘，然后将得到的部分乘积相加得到最终的乘积。
在Verilog中，我们可以使用“assign”关键字来执行赋值操作。
我们可以定义一些临时变量，用于存储部分乘积和最终乘积的结果。
然后，通过多次执行加法运算，将部分乘积相加得到最终乘积。
下面是一个实现4位乘法器的简单示例代码：reg [7:0] temp;reg [7:0] result;always @(*) begintemp = A[0] * B;result = temp;temp = A[1] * B;result = result + (temp << 1);temp = A[2] * B;result = result + (temp << 2);temp = A[3] * B;result = result + (temp << 3);endassign P = result;在上述代码中，我们使用了一个“always”块来执行乘法器的功能。
四位二进制乘法器课程设计报告
外，通过更换库再重新综合很容易移植为ASIC设 计。 （三）独立性 VHDL的硬件描述与具体的工艺技术和硬件结构无 关。设计者可以不懂硬件的结构，也不必管最终设 计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。程 序设计的硬件目标器件有广阔的选择范围，可以是 各系列的CPLD、FPGA及各种门阵列器件。 （四）可操作性 由于VHDL具有类属描述语句和子程序调用等功能， 对于已完成的设计，在不改变源程序的条件下，只 需改变端口类属参量或函数，就能轻易地改变设计 的规模和结构。 （五）灵活性 VHDL最初是作为一种仿真标准格式出现的，有着丰 富的仿真语句和库函数。使其在任何大系统的设计 中，随时可对设计进行仿真模拟。所以，即使在远 离门级的高层次（即使设计尚未完成时），设计者 就能够对整个工程设计的结构和功能的可行性进行 查验，并做出决策。
有了更深了解,其实当初想到设计这个课题。 1.2 设计要求 1）构造一个4位二进制乘法器； 2）受按键控制由4bit输入端口先后输入四位乘数 和被乘数（乘数，被乘数均由HDB3码表示）； 3）用两个七段数码管显示积，以十进制显示； 2硬件描述语言——VHDL 2.1 VHDL简介 VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在 80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来 供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一 种使用范围较小的设计语言 。但是，由于它在一 定程度上满足了当时的设计需求，于是他在1987年 成为A I/IEEE的标准（IEEE STD 1076-1987）。 1993年更进一步修订，变得更加完备，成为A I/IEEE的A I/IEEE STD 1076-1993标准。目前，大 多数的CAD厂商出品的EDA软件都兼容了这种标准。 VHDL的英文全写是：VHSIC（Very High eed Integrated Circuit）Hardware Descriptiong Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描 述语言。因此它的应用主要是应用在数字电路的设 计中。目前，它在中国的应用多数是用在 FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄 厚的单位，它也被用来设计ASIC。 VHDL主要用于
四位二进制乘法器的设计与实现
四位二进制乘法器的设计与实现1.实验目的A A A A设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。
两个二进制数分别是被乘数3210B B B B。
被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。
乘法运算的结果即乘和乘数3210积由电平指示灯显示的二进制数。
做到保持乘积、输出乘积，即认为目的实现，结束运算。
2.总体设计方案或技术路线总体思路：将乘法运算分解为加法运算和移位运算。
根据Bi的值决定部分积P与A相加或与0相加，之后移位，经过四次以上运算后得到最终的乘积。
对于4位乘法器而言，设A=1011，B=1101，则运算过程可由下图所示。
从乘法运算过程可知，乘法运算可分解为移位和相加两种子运算，而且是多次相加运算，所以是一个累加的过程。
实现这一累加过程的方法是，把每次相加的结果用部分积P表示，若B中某一位Bi=1，把部分积P与A相加后右移1位；若B中某一位Bi= 0，则部分积P与0相加后右移1位（相当于只移位不累加）。
通过4次累加和移位，最后得到的部分积P就是A与B的乘积。
为了便于理解乘法器的算法，将乘法运算过程中部分积P的变化情况用图3表示出来。
存放部分积的是一个9位的寄存器，其最高位用于存放在做加法运算时的进位输出。
先把寄存器内容清零，再经过4次的加法和移位操作就可得到积。
注意，每次做加法运算时，被乘数A与部分积的P7~P4位相加。
设A=1011，B=1101则结果如下图所示技术路线：实验中，将乘法器电路分为三个部分分别设计，分别是时钟电路，乘法控制电路，乘法运算电路。
（1） 时钟电路：由一个D 触发器和一个非门组成，D 触发器为二分频接法。
时钟电路共产生CP ̅̅̅̅, CLK,CLK ̅̅̅̅̅̅三个不同于原时钟CP 的时钟，其中CP̅̅̅̅是寄存器1，2的时钟，CLK 是寄存器3，4的时钟，CLK̅̅̅̅̅̅是计数器，控制端D 触发器的时钟。
（2） 乘法控制电路：由一个D 触发器，一个计数器和两个与非门组成。
4位乘法器的设计
数字电子技术课程设计报告题目： 4位乘法器的设计学年 2009-2010 学期 2专业***** 班级：***学号：****** 姓名：***指导教师： ***8时间：2010年3 月1 日～2010 年3 月4 日浙江万里学院电子信息学院目录一、设计任务与要求 (3)二、设计总体方案 (3)三、各单元模块电路的设计实施方案 (5)四、结果分析 (7)五、体会和总结 (10)附录一、电路设计总图 (10)附录二、主要芯片引脚图 (10)1、 设计任务与要求试设计一4位二进制乘法器输入信号：4位被乘数A （A 3 A 2 A 1 A 0），4位乘数B （B 3 B 2 B 1 B 0），启动信号START 。
输出信号：8位乘积P （P 7 P 6 P 5 P 4 P 3 P 2 P 1 P 0），结束信号END 。
当发出一个高电平的START 信号以后，乘法器开始乘法运算，运算完成以后发出高电平的END 信号。
2、设计总体方案移向-加法器数混合乘法器实现框图如图所示，主体包括寄存序列、与逻辑和加法器等三部分。
乘数通过实现框图看出其原理就是：被乘数与乘数进入寄存序列，然后通过与逻辑和加法器的运算后得到被乘数与乘数的乘积。
其中启动信号用来启动乘法运算，而清零信号则为积存器和计数器的清零信号。
可以确定乘法器的表达式为：B AII B AI B AII AI Y ⨯+⨯⨯=⨯+⨯=222)2(移向-加法器树混合乘法器算法方案框图设计出的移向-加法器树混合乘法器框。
END P AB START1 0 1 11 1 0 1×1 0 1 10 0 0 01 0 1 11 0 1 111011001移向-加法器数混合乘法结构框图从结构框图中可以看出：被乘数与4位二进制乘数的低二位通过寄存器相乘得到的6位的2进制数部分积，然后被乘数与4位二进制的高二位在通过寄存器阵列相乘后也得到了6位2进制数部分积。
2个部分积通过加法器后得可以得到8位2进制乘积了。
4位二进制乘法器课设报告
课程设计4位二进制乘法器电路的设计班级学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目4位二进制乘法器电路的设计课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个4位二进制乘法器，可以存贮其乘积。
电路原理框图如图1所示。
乘法器可以利用加法器和寄存器实现。
图1 乘法器原理框图寄存器B存放被乘数，寄存器Q存放乘数，两个乘积长度有可能是原来的2倍，故计算完成后将累加和寄存器A放乘积的高位，而Q放乘积的低位，P记录乘数的位数，每形成一个部分积P加1，当P=4时，乘法结束，两数之积放在AQ寄存器中。
二、技术指标1．设计4位二进制乘法器。
2．其乘积可以存贮。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)74LS74双D触发器；(2)74LS194双向移位的寄存器；(3)74LS283加法器；(4)74LS00、74LS04等门电路。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：指导教师签字：一、概述4位二进制乘法器在实际中具有广泛应用。
它是一些计算器的基本组成部分，其原理适用于很多计算器和大型计算机，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。
通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。
根据任务书规定，设计电路的技术指标：设计乘积可存贮的4位二进制乘法器；设计要求：根据成本选择器件，根据技术指标确定电路形式和元器件参数；实验要求：根据技术指标制定实验方案，并验证所设计的电路，对实验数据进行处理和分析。
4位数字乘法器设计
4位数字乘法器设计
设计一个4位数字乘法器需要考虑多个方面，包括硬件设计和
算法实现。
首先，在硬件设计方面，可以使用逻辑门、寄存器和加法器等
元件来实现。
可以将两个4位的输入数分别存储在两个寄存器中，
然后使用逻辑门和加法器来实现乘法运算。
具体来说，可以使用乘
法器的部分积计算方法，将被乘数的每一位与乘数的每一位相乘，
并将结果相加得到最终的乘积。
另外，还需要考虑溢出和进位的处理。
在乘法过程中，可能会
产生进位，需要确保算法能够正确处理进位。
同时，乘法的结果可
能会超出4位的表示范围，因此需要考虑如何处理溢出的情况。
在算法实现方面，可以采用乘法的基本原理，逐位相乘并累加
的方法来实现4位数字的乘法运算。
可以使用循环结构来逐位相乘
并累加，同时考虑进位和溢出的情况，确保算法的正确性和稳定性。
总的来说，设计一个4位数字乘法器需要综合考虑硬件设计和
算法实现两个方面，确保乘法器能够正确高效地进行4位数字的乘法运算。
乘法器真值表
乘法器真值表
乘法器是一种电子数字逻辑电路，它可以将两个二进制数相乘。
乘法器的真值表描述了它的输入和输出之间的关系。
一个简单的4位乘法器的真值表如下所示：
输入A 输入B 输出
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
在这个真值表中，输入A和B分别表示乘法器的两个输入位。
输出表示乘法器的输出位。
根据真值表，我们可以看出，当A和B都为1时，输出位为1，表示两个数相乘的结果为1。
其它情况下，输出位都为0，表
示两个数相乘的结果为0。
真值表可以进一步扩展为更多位数的乘法器，以实现更复杂的计算。
真值表是设计和分析电子数字逻辑电路的重要工具之一。
实验五 四位移位乘法器
实验五四位移位乘法器一、实验目的1. 学会用层次化设计方法进行逻辑设计；2. 设计一个八位乘法器。
二、实验原理1）乘法器工作原理：四位二进制乘法采用移位相加的方法。
即用乘数的各位数码, 从高位开始依次于被乘数相乘, 每相乘一次得到的积称为部分积, 将第一次得到的部分积左移一位并与第二次得到的部分积相加, 将加得的和左移一位再与第三次得到的部分积相加, 再将相加的结果左移一位与第四次得到的部分积相加，……直到所有的部分积都被加过一次。
最后的结果以十进制的形式通过三个数码管进行显示。
2）设计整体思路：主要分两大模块，乘法器模块和主模块。
第一步：乘法器通过一个function实现，该函数输出为八位二进制数的积；第二步：把八位二进制数转化为三位十进制数，分别为个位、十位、百位，由主模块实现。
第三步：依次选通三个数码管，让这三个数码管分别显示第二步中的个、十、百位，由主模块实现。
3)轮换显示工作原理：因为硬件对数码管的显示控制只有8个管口，所以同一时间只能控制一个数码管的显示。
我们利用视觉暂留的原理，采用一个时钟信号（除lhz以外均可）控制是三个数码管的依次轮换选通，可以达到三个数码管同时显示的视觉效果。
我们采用一个2位的二进制数的累加来选通数码管，同时让数码管显示个、时、百位。
三、思路流程图四、实验流程图注意：时钟clk 给1M Hz六、实验心得1、把八位二进制数转化为三位十进制数，分别为个位、十位、百位：result1=out/100; //求出百位 result3=out%10; //求出个位 result2=(out%100)/10; //求出十位 2、个位、十位、百位必须用三个变量来存储，不能用一个三位的变量来存储，因为要存储的是十进制数，而一个三位的变量中的某一位只能是0或者1，无法表示一个十进制数。
3、看了很多同学的代码后发现大家用了模块调用，在这里我没有用调用，用一个FOR 循环，实现了代码简单。
四位二进制乘法器c语言
//四位二进制乘法器模拟#include <>#include <>/*********** 十进制转化成二进制***********/void f(int n,int *p){int i,j,k;for(i=7;n>0;i--){p[i]=n%2;n=n/2;}for(j=0;j<=i;j++){p[j]=0;}for(k=4;k<8;k++){printf("%d",p[k]);}printf("\n");}/************将乘数拆分，为累加做准备************/ void mult4(int *q,int *q1,int x){int i,j;if(x){for(i=0;i<8;i++)q[i]=q1[i];}else{for(i=0;i<8;i++)q[i]=0;}}/*********二进制换算成十进制**************/int f1(int *Y){int i,a,sum=0;for(i=0;i<8;i++){a=(int)pow(2,i);sum=sum+a*Y[7-i];}// printf("%d\n",sum);return sum;}/********模拟二进制数的移位操作*************************/ void yidong(int *p,int x){int i,j;for(i=0;i<8-x;i++){p[i]=p[i+x];}for(;x>0;x--)p[8-x]=0;}/*********主函数**********************************/int main(int argc, char *argv[]){int a,b,out=0,i,j,k;//a为被乘数，b为乘数，out是输出结果int A[8],B[8],temp[4][8],t[4],T[8];printf("输入被乘数：");scanf("%d",&a);// printf("%d",a);f(a,&A);printf("输入乘数：");scanf("%d",&b);f(b,&B);for(i=0;i<4;i++){mult4(&T,&A,B[7-i]);yidong(&T,i);for(j=0;j<8;j++){temp[i][j]=T[j];}// for(j=0;j<8;j++)// printf("%d",temp[i][j]);// printf("\n");}for(k=0;k<4;k++){t[k]=f1(&temp[k]);out=out+t[k];}// for(j=0;j<4;j++)// printf("%d",t[j]);// printf("\n");printf("输出结果：%d",out);return 0;}。
四位二进制乘法器
四位二进制乘法器设计报告一、原理此四位乘法器主要运用多次错位相加运算来实现乘法运算。
由开关控制输入高电平或低电平产生两个二进制数（高电平有效），利用与门实现一位和四位的乘积运算，再将两次的乘积输入加法器，得到的和与进位与下一个乘积再进行加法运算。
设两个二进制数分别是被乘数D1C1B1A1和乘数D2C2B2A2，得到结果Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1，可以把乘法运算分解成四个一位与四位的乘积和三次错位相加。
错位相加时累计和的最后一项可以直接输出为乘积的最低位，剩下三位和进位端再与高位乘积相加，每次相加后的最低位直接接到CD4511未接的最低位，经过三次相加就可以得到乘积。
以1011和1101为例1101*1011110□1（Y1）+11011001□1（Y2）+0000100□1（Y3）+110110001 （Y8—Y4）网上有的乘法器电路图一般采用反复进行移位和加法来进行乘法计算，依靠寄存器不断左移实现错位，而我直接把最低位输出到数码管，将进位端作为最高位进行下一步计算，在接线时就完成了移位，省去了寄存器的使用，使电路更加简单。
二、主要器件74ls283 3片74ls08 4片开关 8个数码管 4个CD4511 2片10KΩ电阻 8个470Ω电阻 14个三、芯片介绍74ls08：由四个与门组成74ls283：加法器，（5,3,14,12,6,2,15,11）8个脚输入两个乘数，（4，，1,13,10）四个脚输出,7脚输入低电平控制芯片做加法，9脚是进位端。
CD4511：用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码-七段码译码器，无法显示十六进制数的A-E。
四、原理图五、仿真3*7=1*16+5=2111*11=7*16+9=121六、运算结果举例七、遇到的问题用protues仿真时输出直接接BCD码的数码管，显示的是十六进制数，焊接时用了CD4511，A-E消隐导致乘积只能显示0-9，有A-E就无法显示。
数字逻辑实验报告
一、实验目的1. 理解数字逻辑的基本概念和原理。
2. 掌握逻辑门电路的基本功能和应用。
3. 学会使用逻辑门电路设计简单的组合逻辑电路。
4. 培养实际动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理数字逻辑是研究数字电路的基本原理和设计方法的一门学科。
数字电路是由逻辑门电路组成的，逻辑门电路是实现逻辑运算的基本单元。
常见的逻辑门电路有与门、或门、非门、异或门等。
组合逻辑电路是由逻辑门电路组成的，其输出仅与当前的输入有关，而与电路的历史状态无关。
组合逻辑电路的设计方法主要有真值表法、逻辑函数法、卡诺图法等。
三、实验仪器与设备1. 数字逻辑实验箱2. 移动电源3. 连接线4. 逻辑门电路模块5. 计算器四、实验内容1. 逻辑门电路测试（1）测试与门、或门、非门、异或门的功能。
（2）测试逻辑门电路的输出波形。
2. 组合逻辑电路设计（1）设计一个4位二进制加法器。
（2）设计一个4位二进制减法器。
（3）设计一个4位二进制乘法器。
（4）设计一个4位二进制除法器。
五、实验步骤1. 逻辑门电路测试（1）将实验箱上相应的逻辑门电路模块插入实验板。
（2）根据实验要求，连接输入端和输出端。
（3）打开移动电源，将输入端接入逻辑信号发生器。
（4）观察输出波形，记录实验结果。
2. 组合逻辑电路设计（1）根据实验要求，设计组合逻辑电路的原理图。
（2）根据原理图，将逻辑门电路模块插入实验板。
（3）连接输入端和输出端。
（4）打开移动电源，将输入端接入逻辑信号发生器。
（5）观察输出波形，记录实验结果。
六、实验结果与分析1. 逻辑门电路测试实验结果如下：（1）与门：当两个输入端都为高电平时，输出为高电平。
（2）或门：当两个输入端至少有一个为高电平时，输出为高电平。
（3）非门：输入端为高电平时，输出为低电平；输入端为低电平时，输出为高电平。
（4）异或门：当两个输入端不同时，输出为高电平。
2. 组合逻辑电路设计实验结果如下：（1）4位二进制加法器：能够实现两个4位二进制数的加法运算。
数电课程设计四位二进制乘法器的设计与实现
四位二进制乘法器的设计与实现物理系光信息科学与技术专业1011202班 11011202181. 实验目的设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。
两个二进制数分别是被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 。
被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。
乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。
其中显示低位的数码管是十进制的；显示高位的数码管是二进制的，每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。
所得的和即是被乘数和乘数的乘积。
做到保持乘积、输出乘积，即认为目的实现，结束运算。
2.总体设计方案或技术路线总体思路：将乘法运算分解为加法运算。
被乘数循环相加，循环的次数是乘数。
加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现，循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。
运算结果的显示有数码管完成，显示数字的高位（进位信号）由计数器74LS161控制。
技术路线：以54 为例。
被乘数3210A A A A 是5，输入0101；乘数3210B B B B 是4，输入0100.将3210A A A A 输入到加法器的A 端，与B 端的二进制数相加，输出的和被送入74LS161的置数端（把这个计数器成为“置数器”）。
当时钟来临，另一个74LS161（被称之为“计数器”）计1，“置数器”置数，返回到加法器的B 端，再与被乘数3210A A A A 相加……当循环相加到第四个时钟的时候，“计数器”计4，这个4在数码比较器74LS85上与乘数3210B B B B 比较，结果是相等，A=B 端输出1，经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路，截断与门。
至此，被乘数变为0000，即便是再循环相加，和也不变。
这个和，是多次循环相加的和，就是乘积。
高位显示电路较为独立，当加法器产生了进位信号，CA 端输出了一个高电平脉冲，经过非门变为下降脉冲驱动74LS161计一次数，这个数可以通过数码管显示出来。
数字设计原理与实践_课程设计_乘法器
数字设计原理与实践课程设计题目名称:学生姓名:学号:指导老师:1.设计题目乘法器电路设计：设计一个乘法器，能够完成两个4位二进制无符号数的乘法运算。
2.设计目标设计一个乘法器，使之能完成两个4位的二进制数的乘法运算。
3.设计思路4位二进制数的乘法，按照十进制的乘法规则，可进行相应的运算。
比如a1a2a3a4和b1b2b3b4运算过程见右图。
如图所示，乘开之后，就产生了许多的两个二进制数相乘，即两个二进制数相与的过程。
如果利用合适的加法器把这些二进制数相与的结果进行合适的累加，最后即可得到4位二进制数相乘的结果。
也就是说4位二进制数的乘法可以分解成许多相与项相加（积之和）的形式，最后实现题目的要求。
4.设计电路推导由题可知，两个4位二进制数相乘结果位为8位。
其中a1b1可直接输出作为积的（第八位）最低位。
然后是a2b1与a1b2的和作为积的第七位，并且向前进位。
接着a3b1、a2b2、a1b3相加，此时可以用加法器级联，以此类推，所有的相与项都能加起来。
在加法器方面，选择4位二进制加法器74ls283。
74LS283的引脚图和逻辑原理图见上，可知，74LS283是4位二进制全加器。
两个加数输入端分别为A0~A3，和B0~B3，和为C0~C3，S1为进位输入端，S3为进位输出端。
了解了各引脚之后，我们计划使用三个74LS283，其中a1b1直接输出，不需要接入加法器。
然后a1b2、a1b3、a1b4分别接入第一个加法器的A0~A2端，a2b1、a2b2、a2b3、a2b4分别接第一个加法器的B0~B3接口。
这样第一个接口的输出端：和的最低位C0 就是a1b2+a2b1，所以直接输出就是最后乘积的第七位（次低位）。
现在讨论下两片74LS283的级联。
SUM的最低位是作为积的一位直接输出，然后后几位依次与下一个74238的输入A1~A4相连，就完成了两个74283的级联。
这样做的原理已在前面的讨论中给出，这里不做赘述。
二进制乘法用逻辑电路
二进制乘法用逻辑电路二进制乘法是计算机中一种常见的运算方式，它可以通过逻辑电路来实现。
本文将详细介绍二进制乘法的原理及其在逻辑电路中的应用。
一、二进制乘法的原理在进行二进制乘法运算时，我们需要将两个二进制数相乘，然后将结果相加得到最终的乘积。
具体步骤如下：1. 将被乘数和乘数进行对齐。
将乘数的最低位与被乘数的每一位相乘，得到部分积。
2. 将部分积相加，得到最终的乘积。
二、逻辑电路实现二进制乘法在逻辑电路中，我们可以使用门电路来实现二进制乘法运算。
常见的门电路有与门、或门、非门等，它们可以组合成各种复杂的逻辑电路来实现不同的功能。
1. 单位门电路单位门电路是二进制乘法中的基本组成部分。
它可以将一个输入的位与另一个输入的位相乘，并输出部分积。
单位门电路可以使用与门实现，当且仅当两个输入都为1时，输出为1；否则输出为0。
2. 加法器加法器可以将多个输入的部分积相加，并输出最终的乘积。
加法器的实现可以使用全加器来完成。
全加器是一种能够将两个输入相加并考虑进位的电路，它有两个输入和一个输出。
3. 乘法器乘法器是实现二进制乘法的核心部分。
它由多个单位门电路和加法器组成，可以将被乘数和乘数进行乘法运算，并输出最终的乘积。
乘法器的实现可以使用逐位相乘再相加的方法，也可以使用更高级的算法，如布斯-加算器算法等。
三、逻辑电路的应用逻辑电路在计算机中有广泛的应用，其中二进制乘法作为一种基本的运算方式，也在其中扮演着重要的角色。
1. 计算器计算器是逻辑电路的一个重要应用领域。
在计算器中，我们需要进行各种数学运算，包括加法、减法、乘法等。
二进制乘法电路作为计算器中的一部分，可以实现快速准确的乘法运算。
2. 数据处理器在数据处理器中，我们常常需要进行大量的数据运算，包括乘法操作。
二进制乘法电路可以通过逻辑电路的设计和实现，实现高效的数据处理功能，提高计算速度和效率。
3. 数字信号处理数字信号处理是一种重要的信号处理技术，广泛应用于通信、音频、视频等领域。
4位二进制乘法器
4位二进制乘法器的设计一、概述4位二进制乘法器在实际中的应用相当广泛，是一些计算器的基本组成部分，其原理适用于很多计算器和大型计算机，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。
通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。
根据任务书设计电路主要要求是：绘制出电路的原理图，并且诠释每部分的功能；根据设计的电路图分析所需要元器件种类和个数；根据技术指标制定实验方案，验证所设计的电路；进行实验数据处理和分析。
设计任务技术指标；输入数据：被乘数X（0000~1111）；乘数Y（0000~1111）；输入命令：启动信号S1，高有效。
输出数据：乘积C（00000000~11100001）；其乘积可以存贮。
二、方案说明此方案采用74LS194双向移位寄存器，74LS283加法器和 74LS00、74LS04等门电路。
乘法就是反复进行移位和加法，被乘数放入MD寄存器，乘数放入MQ 寄存器，A寄存器中放结果，乘数的位数放在C寄存器中。
AC寄存器的初值为0。
A寄存器的内容被右移时，最高位移入0，其最低位内容被移入MQ的最高位。
C 寄存器右移时，其最高位移入1。
若MQ寄存器的最低位（用M(0)来表示）为1时，将被乘数与A寄存器中的内容用全加器相加后，将结果放回A寄存器中保存。
若M(0)的值为0，将0与A寄存器的内容相加，将其结果再存入A寄存器。
接着，将A、MQ、C寄存器的内容右移1位。
将此动作反复进行乘数位数那么多遍。
此乘法电路通过同步电路操作，运算与时钟脉冲同步进行。
从以上方案中可知，方案设有信号发生电路，数据输入电路，移位寄存电路，加法电路和运算结束判断电路和启动电路。
各部分功能明确且之间的联系容易理解，所以采用这种方案。
原理框图如图1所示。
1图1 4位二进制乘法器电路的原理框图三、电路设计1. 信号发生电路因为A 寄存器起着存储并移位的作用，所以它的时钟信号频率应为主时钟频率的2倍，占空比相同且都大于50%，如图2信号发生电路。
四位二进制乘法器电路的设计
四位二进制乘法器电路的设计一、前言在数字电路设计中，四位二进制乘法器是一个常见的电路设计，它可以将两个四位的二进制数相乘，并输出八位的结果。
本文将详细介绍四位二进制乘法器电路的设计原理和实现方法。
二、四位二进制乘法器电路的原理1. 乘法运算原理在十进制数中，两个数相乘的运算过程是将其中一个数每一位与另一个数相乘，并将每次得到的结果相加。
例如，计算12×13时，先用12分别与3和1相乘，得到36和12，然后将这两个结果相加即可得到156。
在二进制数中也是同样的道理。
例如，计算1010（10）×1101（13）时，先用1010分别与1、0、1、1相乘，得到1010、0000、1010、1010四个结果；然后将这四个结果左移0、4、8、12位（即对应不同位置上的十进制值），再相加即可得到11100110（230）。
2. 四位二进制乘法器电路原理根据以上运算原理，在数字电路中可以设计出四位二进制乘法器电路。
该电路由以下几部分组成：① 两个四位二进制数输入端：分别为被乘数和乘数，每个输入端有四个二进制位。
② 乘法器：该电路的核心部分，用于实现两个四位二进制数的相乘。
具体实现方式为将被乘数的每一位与乘数相乘，并将结果存储在一个8×4的矩阵中。
其中，矩阵的第i行第j列表示被乘数第i位和乘数第j位相乘的结果（i和j均从0开始计数）。
例如，当被乘数为1010、乘数为1101时，该矩阵如下所示：1 0 1 0---------1 | 1 0 1 01 | 0 0 00 | 1 01 | 1其中，第一列表示被乘数的最低位与乘数相乘的结果，第二列表示被乘数次低位与乘数相乘的结果，以此类推。
③ 加法器：用于将矩阵中每一行的结果相加，并输出一个八位二进制结果。
具体实现方式为将矩阵中同一行的四个二进制数字依次左移不同位置后相加，并将得到的八位结果输出。
例如，在上述示例中，对于第一行来说，需要将1010左移0、4、8、12位，分别得到10100000、00000000、00000000和00000000，然后将这四个数相加，得到10100110（166），即为最终结果。
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四位二进制乘法器的设计与实现
1.实验目的
A A A A
设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。
两个二进制数分别是被乘数3210
B B B B。
被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。
乘法运算的结果即乘和乘数3210
积由电平指示灯显示的二进制数。
做到保持乘积、输出乘积，即认为目的实现，结束运算。
2.总体设计方案或技术路线
总体思路：将乘法运算分解为加法运算和移位运算。
根据Bi的值决定部分积P与A相加或与0相加，之后移位，经过四次以上运算后得到最终的乘积。
对于4位乘法器而言，设A=1011，B=1101，则运算过程可由下图所示。
从乘法运算过程可知，乘法运算可分解为移位和相加两种子运算，而且是多次相加运算，所以是一个累加的过程。
实现这一累加过程的方法是，把每次相加的结果用部分积P表示，若B中某一位Bi=1，把部分积P与A相加后右移1位；若B中某一位Bi= 0，则部分积P与0相加后右移1位（相当于只移位不累加）。
通过4次累加和移位，最后得到的部分积P就是A与B的乘积。
为了便于理解乘法器的算法，将乘法运算过程中部分积P的变化情况用图3表示出来。
存放部分积的是一个9位的寄存器，其最高位用于存放在做加法运算时的进位输出。
先把寄存器内容清零，再经过4次的加法和移位操作就可得到积。
注意，每次做加法运算时，被乘数A与部分积的P7~P4位相加。
设A=1011，B=1101则结果如下图所示
技术路线：实验中，将乘法器电路分为三个部分分别设计，分别是时钟电路，乘法控制电
路，乘法运算电路。
（1） 时钟电路：由一个D 触发器和一个非门组成，D 触发器为二分频接法。
时钟电路共
产生CP ̅̅̅̅, CLK,CLK ̅̅̅̅̅̅三个不同于原时钟CP 的时钟，其中CP
̅̅̅̅是寄存器1，2的时钟，CLK 是寄存器3，4的时钟，CLK
̅̅̅̅̅̅是计数器，控制端D 触发器的时钟。
（2） 乘法控制电路：由一个D 触发器，一个计数器和两个与非门组成。
计算信号S 由数
据开关输入，终止信号i4由计数器产生，计算信号S 通过D 触发器产生控制信号S 和S ，控制信号S 和终止信号i4通过二输入与非门产生控制信号-i4，控制信号S ，控制信号-i4和时钟CLK 通过三输入与非门产生控制信号Cs1。
控制信号S 控制寄存器1，2和计数器的清零端，控制信号S 控制寄存器3的S1，寄存器4的S0和S1，控制信号-i4控制寄存器3的S0，计数器的EP 和ET ，元件K （三输入与门）的开启与封闭，控制信号Cs1控制寄存器1和2的S1。
（3） 乘法运算电路：由四个寄存器，一个加法器和四个元件K （三输入与门）组成。
被乘
数A 和B 分别由寄存器4和3输入，乘积由寄存器2和3输出，加法运算由加法器完成，移位运算由寄存器1，2和3完成。
3.实验电路图
说明：被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 分别由寄存器4和寄存器3的A4A3A2A1和B4B3B2B1
在并行置数端置入。
乘积由寄存器2和寄存器3的输出端C8C7C6C5C4C3C2C1输出。
CP 为连续脉冲时钟信号，频率可以自行设定。
S 为计算信号，初始时为0。
寄存器1和寄存器2的S0，计数器的LD ，寄存器3和寄存器4的Rd ，D 触发器的Rd 和Sd 均保持为1状态，寄存器1的ABC ，加法器的C0，寄存器1的Dsr 均接地。
其余管脚不接。
整体电路图：
C8 C7 C6 C5
其中K元件（实际为三输入与门）如下所示
=
时钟电路图：
CP
乘法控制电路图：
4. 仪器设备名称、型号
寄存器均选择4位多功能移位寄存器74LS194，加法器选用4位二进制超前进位加法器
74LS283，计数器选用十六进制异步清零计数器74LS161，D触发器选用上升沿双D触发器
74LS74，四输入与非门选用三个74LS20，二输入与非门选用两个74LS00，直流稳压电源，
实验箱，导线若干。
5.理论分析或仿真分析结果
1.初始状态：A4A3A2A1和B4B3B2B1均为0，S为0，寄存器1，寄存器2，计数器均处于
清零等待状态，寄存器3，寄存器4处于置数状态。
此时可输入A4A3A2A1和B4B3B2B1，将
会分别置入寄存器3和寄存器4。
2.计算过程：
B B B B后，即可按下S键，使其为1，（1）将A和B置入后，在乘积电平指示灯显示00003210
计算开始。
̅̅̅̅时钟脉冲上升沿，寄存器1和2置数，将第一次计算结果传递给输出端。
（2）第一个CP
（3）第一个CLK时钟脉冲上升沿，寄存器3右移，为下一次计算做准备。
̅̅̅̅时钟脉冲上升沿，寄存器1和2右移，为下一次计算做准备。
（4）第二个CP
⃐ 时钟上升沿，计数器加1。
（5）第一个CLK
（6）重复（2）（3）（4）（5）过程。
⃐ 时钟脉冲后，计算结束，电平指示灯i4亮，计算结束。
电平指示灯显示为（7）在4个CLK
八位二进制计算结果。
此时，元件K为关闭状态，寄存器1，2处于置数状态，寄存器3处
于保持状态，使得输出结果保持为计算乘积。
仿真实验电路图及仿真实验结果：
被乘数A 乘数B 乘积P
0001 0001 00000001
0010 0010 00000100
0100 0010 00001000
1010 1100 01111000
1100 1100 10010000
1011 1101 10001111
1111 1111 11100001
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）
被乘数A 乘数B 乘积P
0001 0001 00000001
0010 0010 00000100
0100 0010 00001000
0010 0100 00001000
1000 1000 01000000
1011 1101 10001111
1111 1111 11100001
7.实验结论
我所设计的乘法器工作良好、结果准确。
几次运行均显示了正确的结果，并且运算时间短，速度快，时钟频率可自主调节，易于控制。
此外，实验电路可以简单改装实现轻松的高位乘法运算。
其中对寄存器和终止指令i4进行合理改变即可完成更高位乘法运算。
其运行时间与四位乘法器差不多，呈线性变化，即n 位乘法器需运行2n个CP时钟脉冲的时间。
对高位，多次乘法运算来说，计算速度快，运行时间短。
8.实验中出现的问题及解决对策
（1）问题：实验室没有八位移位寄存器，无法完成加法结果的整体寄存和移位？
解决方案：采用两片74LS194组合成八位移位寄存器（寄存器1和2）。
（2）问题：八位移位寄存器需要在运算过程中不断进行置数，移位的改变？
解决方案：引入时钟CLK 与S ，-i4通过与非门形成随时钟CLK 改变的控制信号Cs1，使移位寄存器依次完成置数，移位的操作。
（3）问题：当八位移位寄存器使用时钟CP 时，由于时钟延迟的问题，八位移位寄存器中的最低位无法移入寄存器3。
解决方案：给时钟CP 加一个反相器，形成时钟CP
̅̅̅̅，保证八位移位寄存器（寄存器1和2）置数后，寄存器3先进行移位操作，而后八位移位寄存器（寄存器1和2）在进行移位操作，保证数据不会丢失。
（4）问题：输入计算信号S 的时间不确定，使运算无法稳定进行。
解决方案：加入一个D 触发器，使S 只能在时钟CLK ⃐ 的上升沿输入，确定了接下来的时钟顺序必然为CP
̅̅̅̅1，CLK1，CP ̅̅̅̅2，CLK ⃐ 1，CP ̅̅̅̅3，…CP ̅̅̅̅8, CLK ⃐ 4,使乘法运算顺利完整的进行。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
体会：但凡是科研（姑且将本次设计看作是一次简单的科研），必须投入一定量的 心血。
为了完成这项设计，我几易其稿、呕心沥血、颇费心思地想了好几天。
当最初的设想被实现了的时候，我感到无比的满足。
《数电》是一门很有实践价值的课，通过课上系统的知识积累，我发现即便是比较基础的电子、电路知识也可以造出来比较复杂的设备，当然这需要设计者的智慧和勤奋。
看来平日生活中随处可见的电子产品，无不凝聚着工程师、科研人员的汗水和努力。
在设计的过程中，我遇到了很多困难，有的时候被困难压得头疼，但是经过了与同学的讨论，许多困难迎刃而解，我体会到了交流的重要性。
最后，感谢老师用这种课程设计的形式督促我应用知识。
否则的话，以我的惰性，很可能就不会去费尽心思地去设计一个乘法器，这样的话，《数电》算白学了。
谢谢老师。
建议: 略有遗憾的是实验室的元件不是十分齐全，以至于74LS198芯片只能自己组合。
不 过这不是什么大问题，元件的缺少正好可以锻炼同学们发散思维、用最少的成本达到最大目 的的能力。