四位二进制加法器的设计
4位加法器的设计原理
4位加法器的设计原理四位加法器是一种数字电路，用于实现四位二进制数的加法运算。
它由多个逻辑门组成，主要包括四个全加器、一个四路二选一选择器和一个四位二进制数输出。
在四位加法器中，每个全加器都负责计算两个输入位和上一位的进位的和。
全加器的原理是采用异或门（XOR）、与门（AND）和或门（OR）的组合。
具体来说，全加器有三个输入端，分别是两个输入位（A和B）和上一位的进位（Cin），两个输出端，分别是当前位的和（S）和当前位的进位（Cout）。
全加器的计算公式如下：S = (A XOR B) XOR CinCout = AB + (A XOR B)Cin其中，“XOR”代表异或操作，“AND”代表与操作，“OR”代表或操作。
全加器的设计原理是基于四位二进制数的加法运算规则。
在四位加法过程中，每一位的和由该位的两个输入位和上一位的进位确定。
进位则与上一位的输入位和上一位的进位有关。
因此，通过级联四个全加器，就可以实现四位加法运算。
除了四个全加器以外，四位加法器还包括一个四路二选一选择器。
这个选择器根据一个控制信号选择输出。
四位加法器的输出是一个四位二进制数，可以选择以原码、反码或补码的形式输出。
通过选择器的控制信号，可以选择输出形式。
四位加法器的工作原理是：首先，将四个输入数两两相加，得到每一位的和，以及进位。
然后，将每一位的和通过四个全加器计算得到最终的和，同时将进位以及控制信号传递给选择器。
最后，选择器选择要输出的结果。
总结来说，四位加法器是基于全加器的构建的数字电路，可以实现四位二进制数的加法运算。
它的设计原理是根据四位二进制数加法的规则和全加器的计算公式，通过级联四个全加器，并通过选择器控制输出形式，实现四位二进制数的加法运算。
4位二进制加法器课程设计
长安大学电工与电子技术课程设计题目：4位二进制加法器学院：汽车学院专业：汽车运用工程班级：姓名：学号：指导老师：李三财目录一、课题名称与技术要求···························二、摘要·········································三、总体设计方案论证及选择·······················1、方案论证与选择······························2、加法器的选取································3、译码器的选取································4、数码管的选取································四、设计方案的原理框图、总体电路原理图及说明·····1、原理框图····································2、总体电路原理图······························3、说明········································五、单元电路设计、主要元器件选择及电路参数计算···1、单元电路设计································2、主要元器件选择······························六、收获与体会及存在的问题·······················七、参考文献·····································八、附件·········································一、课题名称及技术要求1、课题名称：四位二进制加法器2、技术要求：a、四位二进制加数与被加数输入b、二位数码管显示二、摘要本加法器要实现能够输入加数和被加数，并且还能够将最终结果用二位数码管显示出来的功能。
4bitalu加法器工作原理
4bitalu加法器工作原理
4位二进制加法器（4-bit binary adder）是一种电子电路，用于将两个4位二进制数相加。
最常见的4位二进制加法器是基于全加器（Full Adder）的设计。
以下是4位二进制加法器的工作原理：
输入：
4位二进制加法器有两个4位的输入，通常表示为A和B。
每一位都可以是0或1。
全加器：
4位二进制加法器由4个全加器组成，每个全加器都用于处理对应位的加法。
全加器的结构：
每个全加器包括三个输入：A的对应位（Ai）、B的对应位（Bi）和前一位的进位（Ci-1）。
输出包括两个部分：当前位的和（Si）和传递到下一位的进位（Ci）。
第一位的处理：
第一位的全加器只有两个输入，即A0和B0，因为没有前一位的进位。
输出为第一位的和（S0）和传递到第二位的进位（C1）。
中间位的处理：
对于中间的三位，每个全加器都有三个输入（Ai、Bi、Ci-1）和两个输出（Si、Ci）。
输出的和（Si）作为当前位的二进制和。
输出的进位（Ci）传递到下一位的进位输入（Ci-1）。
最后一位的处理：
最后一位的全加器输出的和（S3）和进位（C4）即为4位二进制数相加的结果。
进位检测：
如果最后一位的全加器输出的进位（C4）为1，则表示溢出。
输出：
4位二进制加法器的输出为一个4位的二进制数，其中每一位都是相应位的和。
总体而言，4位二进制加法器通过级联多个全加器，逐位相加并处理进位，实现对两个4位二进制数的加法运算。
这种结构也可以扩
展到更多位数的二进制加法器。
4 位二进制补码加法器溢出检测电路的设计思路
4位二进制补码加法器溢出检测电路的设计思路
（1）原理图输入：调用寄存器、移位器、补码加法器等元件根据图1完成四位补码运算器电路设计、调试并生成元件符号。
（2）管脚锁定：将4位操作数A（a3a2a1a0）锁定在K7－4上、将4位操作数B(b3b2b1b0)锁定在K3－0上、将打入脉冲CPR0锁定在K8上、将打入脉冲CPR1锁定在K9上、将打入脉冲CPR2锁定在K10上、将LM锁定在K11上、将DM锁定在K12上、将RM锁定在K13上、将C0（低位的进位）锁定在K14上。
开关K由低电平拔向高电平再拔向低电平，相当于一个脉冲。
将存放结果的寄存器R2的输出端D(d3d2d1d0)分别锁定在LD3－0上。
（3）管脚锁定完毕后在QuartusⅡ中选择EP2C8Q208C8器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。
（4）功能测试：利用开关K与LED测试：加法、加1、左移、右移、直传等功能，并分析结果正确性。
3、关于移位器
（1）采用传送方式实现二进制数的移位电路。
（2）可对四位二进制数实现左移1位（×2），右移1位（÷2）和直接传送功能。
（3）控制信号3个：左移（LM）、右移（RM）、直送（DM）
（4）①先行在Quratus II上完成移位器的逻辑电路设计；（生成原理图文件）
②完成目标器件的选择；
③编译；
④引脚分配；
⑤编程下载；
⑥生成原件图。
总电路图如下：。
4位二进制并行加法器的设计
实验一4位二进制并行加法器的设计1.实验目的：（1）学习使用Quartus II软件的基本用法（2）了解和掌握VHDL语言的语法规则和编程方法及基本流程（3）了解VHDL语言的基本结构2.实验内容用VHDL语言设计一4位二进制并行加法器。
参考设计思路：加法器是数字系统中的基本逻辑器件，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。
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进位产生逻辑，运算速度较快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。
并行进位加法器通常比串行级联加法器占用更多的资源。
随着位数的增加，相同位数的并行加法器与串行加法器的资源占用差距也越来越大。
因此，在工程中使用加法器时，要在速度和容量之间寻找平衡点。
实践证明，4位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。
这样，多位加法器由4位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。
3.实验要求（1）编写VHDL程序（2）记录系统仿真，画出时序图（3）记录实验过程中遇到的问题及解决办法4.程序设计5.生成RTL电路图6.仿真波形7.实验心得本周的实验是我学习该门课程进行的第一次实验，在实验过程中遇到了很多问题，比如：对Quartus II软件不熟悉，而且全是英文状态，不会使用软件的功能；编写程序时，多次报错，各种各样报错；编写程序完成后，成功编译了，但不会对仿真赋值等。
最后，我通过反复观看老师发的实验操作案例，并通过百度搜索相关的操作流程，翻阅教科书查找相关的解决方案。
第一次实验难免会遇到困难，最后经过我的不懈努力，终于把问题解决了，实验也很成功。
四位二进制加法器课程分析研究报告[1]
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四位二进制加法器课程分析研究报告[1]————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
四位二进制加法器的设计
长安大学电子技术课程设计四位二进制加法器专业班级姓名指导教师日期四位二进制加法器一、技术要求（1）四位二进制加数与被加数输入（2）二位数码管显示二、摘要理论上，由二进制数算法的运算可知，加、减、乘、除运算都可分解成加法进行运算，而实际上，为了减少硬件复杂性，这些运算基本上也是通过加法来实现的。
此次设计的是简单的四位二进制加法器。
设计中通过不断改变脉冲信号，来控制数码管的显示。
本次设计选择一个超前进位的4位全加器74LS283。
译码器选择五输入八输出的译码器，用二位数码管显示，采用七段显示译码器。
本次设计采用的是共阴极数码管，所以选择74ls48译码器三、总体设计方案论证与选择设计四位二进制加法器，可以选择串行二进制并行加法器，但为了提高加法器的运算速度，所以应尽量减少或除去由于进位信号逐级传递所花费的时间，使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而无须依赖低位进位，因而我们选择超前进位的4位全加器74LS283。
设一个n位的加法器的第i位输入为a i、b i、c i，输出s i和c i+1，其中c i是低位来的进位，c i+1（i=n-1，n-2，…，1，0）是向高位的进位，c0是整个加法器的进位输入，而c n是整个加法器的进位输出。
则和s i=a i + b i + c i+a i b i c i (1)进位c i＋1=a i b i+a i c i+b i c i (2)令g i=a i b i，(3)p i=a i+b i, (4)则c i＋1= g i+p i c i (5)只要a i b i=1，就会产生向i+1位的进位，称g为进位产生函数；同样，只要a i+b i=1，就会把c i传递到i+1位，所以称p为进位传递函数。
把(5)式展开，得到c i+1= g i+ p i g i-1+p i p i-1g i-2+…+ p i p i-1…p1g0+ p i p i-1…p0c0 (6)随着位数的增加(6)式会加长，但总保持三个逻辑级的深度，因此形成进位的延迟是与位数无关的常数。
4位二进制全加器的设计
4位⼆进制全加器的设计4位⼆进制全加器的设计摘要加法器是产⽣数的和的装置。
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。
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。
在电⼦学中，加法器是⼀种数位电路，其可进⾏数字的加法计算。
在现代的电脑中，加法器存在于算术逻辑单元（ALU）之中。
加法器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。
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，运⾏速度快；串⾏进位⽅式是将全加器级联构成多位加法器。
通常，并⾏加法器⽐串⾏加法器的资源占⽤差距也会越来越⼤。
我们采⽤4位⼆进制并⾏加法器作为折中选择，所选加法器为4位⼆进制先⾏进位的74LS283，它从C0到C4输出的传输延迟很短，只⽤了⼏级逻辑来形成和及进位输出，由其构成4位⼆进制全加器，并⽤Verilog HDL进⾏仿真。
关键字全加器，四位⼆进制，迭代电路，并⾏进位，74LS283，Verilog HDL仿真总电路设计⼀、硬件电路的设计该4位⼆进制全加器以74LS283（图1）为核⼼，采⽤先⾏进位⽅式，极⼤地提⾼了电路运⾏速度，下⾯是对4位全加器电路设计的具体分析。
图11）全加器（full-adder ）全加器是⼀种由被加数、加数和来⾃低位的进位数三者相加的运算器。
基本功能是实现⼆进制加法。
全加器的功能表输⼊输出输⼊输出逻辑表达式：CI B A S ⊕⊕==AB'CI'+A'BCI'+A'B'CI+ABCI()AB CI B A CO ++=其中，如果输⼊有奇数个1，则S 为1；如果输⼊有2个或2个以上的1，则CO=1。
实现全加器等式的门级电路图如图2所⽰，逻辑符号如图3所⽰.图2 图32）四位⼆级制加法器 a) 串⾏进位加法器四位⼆进制加法器为4个全加器的级联，每个处理⼀位。
4位二进制全加器设计
任务一4位全加器设计一、实验目的1、掌握运用Quartus II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Quartus II进行电路系统设计的一般流程。
3、掌握4位全加器原理图输入设计的基本方法及过程。
二、实验原理（1）设计一位半加器真值表：(2)设计一位全加器真值表：SOn=n n n−1;COn=(A n⨁B n)C n−1+A n B n;(2)设计多位全加器由一位全加器组合成多位全加器。
依次将低位全加器的进位输出端接到高位全加器的进位输入端，由四个一位全加器构成四位全加器。
三、实验过程1、一位半加器的设计（1）电路图①执行“Files”─>“New”─>“Block Diagram/Sch matic”─>“OK”②在编辑窗口输入“与非”门电路原理图，保存电路为“01.bdf”，如图：（2）仿真波形①执行“Files”─>“New”─>“Vector Waveform File”─>“OK”②在波形编辑窗口双击左键，执行“Insert Node or Bus”─> “New Finder”─> “List”─>“》”─>“OK”。
③保存文件为“01.vwf”。
④执行菜单“Processing”─> “Start Simulation”，如图：（3）仿真波形分析：（4）封装之后的图：设“01.bdf”为顶层文件，执行“Files”─>“Create、Update”─> “Create Symbol Files forCurrent Files”，保存。
如图：2、一位全加器（1）电路图①执行“Files”─>“New”─>“Block Diagram/Sch matic”─>“OK”②在编辑窗口输入“与非”门电路原理图，保存电路为“02.bdf”，如图：（2）仿真波形①设“02.bdf”为顶层文件。
4位快速加法器设计故障与调试
4位快速加法器设计故障与调试4位快速加法器设计故障与调试引言：在数字电路设计中，快速加法器是一个非常重要的组件。
它用于将两个二进制数相加，并输出其结果。
然而，在设计和实现过程中，可能会遇到一些故障或错误。
本文将介绍4位快速加法器的设计故障和调试方法。
一、4位快速加法器的基本原理1.1 二进制加法的基本概念二进制加法是指将两个二进制数相加，并按照二进制规则进行进位和求和。
当两个二进制数A=1101和B=1010相加时，其结果为C=10111。
1.2 4位快速加法器的结构4位快速加法器由四个全加器组成，每个全加器负责计算一对输入位的和以及前一位的进位。
四个全加器按照级联方式连接起来，形成一个完整的4位快速加法器。
二、常见故障与解决方法2.1 电路连接错误在设计和实现过程中，可能会出现电路连接错误导致功能无法正常工作。
这种情况下，需要检查电路连接是否正确，并进行修正。
2.2 逻辑门选择错误在选择逻辑门时，可能会选错门类型或门数量不足，导致电路无法正确计算和输出结果。
解决方法是仔细检查逻辑门的选择，并根据需要增加或更换逻辑门。
2.3 信号线延迟问题在数字电路中，信号线延迟是一个常见的问题。
当信号传输的时间超过了设计所允许的范围时，可能会导致计算结果出错。
解决方法是通过添加缓冲器或调整信号线长度来解决延迟问题。
2.4 电源供应不稳定电源供应不稳定可能导致电路工作不正常或产生噪声干扰。
为了解决这个问题，可以使用稳压器来提供稳定的电源，并添加滤波器以降低噪声干扰。
三、调试方法3.1 逐级验证在进行调试时，可以使用逐级验证的方法。
首先验证单个全加器的功能是否正常，然后再将多个全加器级联起来进行整体验证。
3.2 输入输出检查通过检查输入和输出信号是否符合预期结果，可以确定是否存在故障。
如果输入和输出不匹配，则需要检查逻辑门连接、输入数据和控制信号等方面是否有错误。
3.3 示波器测量使用示波器可以观察信号的波形和时序，从而帮助定位故障。
4位二进制数加法器实验
《电子线路设计、实验、测试》实验报告实验名称：4位二进制数加法器实验院系：电子信息与通信学院专业班级：电信1401班姓名：XXX学号：xxxxxx时间：地点：南一楼指导教师：2016 年 4 月 13 日4位二进制加法器实验一.实验目的1.熟悉ISE软件的使用2.熟悉并初步掌握Verilog HDL描述电路的方法3.掌握用仿真波形验证电路功能的方法4.熟悉使用ISE软件创建文件并下载到basys2开发板上的过程二.实验内容用ISE软件对4位二进制全加器实验进行仿真，采用4位二进制数加法器的数据流描述方式，由于被加数A和加数B都是4位的，而低位的进位Cin为1位，所以运算的结果可能为5位，用{Cout，Sum}拼接起来表示。
然后对其进行仿真，最后创建约束文件，生成bit文件下载到basys2开发板上，对开发板进行操作。
三.实验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1为全加器的方框图。
图2全加器原理图。
被加数Ai、加数Bi从低位向本位进位Ci-1作为电路的输入，全加和Si与向高位的进位Ci作为电路的输出。
能实现全加运算功能的电路称为全加电路。
全加器的逻辑功能真值表如表1中所列。
表1 全加器逻辑功能真值表图1 全加器方框图图2 全加器原理图四位全加器四位全加器如图3所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成：图3四位全加器原理图四、实验步骤与要求1.创建一个子目录，并新建一个工程项目。
2.创建一个Verilog HDL文件，并将文件添加到工程项目中并编译整个项目，查看该电路所占用的逻辑单元(Logic Elements,LE)的数量。
3.对设计项目进行时序仿真，记录仿真波形图。
4.根据FPGA开发板使用说明书，对设计文件中的输入、输出信号分配引脚。
即使用开发板上的拨动开关代表电路的输入，用发光二极管(LED)代表电路的输出。
5.重新编译电路，并下载到FPGA器件中。
改变拨动开关的位置，并观察LED灯的亮、灭状态，测试电路的功能。
四位二进制加法器.docx
用原理图层次化设计法设计一个4位二进制加法器一、 实训目的1. 掌握原理图输入法中的层次化设计方法。
2. 进一步巩固原理图输入法。
二、 实训器材计算机与Quartus II 工具软件。
三、 实训指导 (-)实训原理 1. 系统分析两个4位二进制数相加运算：其中： sO=aO+bOsi 二al+bl+ 进位 coO s2=a2+b2+进位 cols3=a3+b3+进位 co2 so 二进位co3根据以上分析,4位二进制加法器可分解为4个全加器按一定方式连接而成。
2 •全加器电路真值表全加器的真值表如表2-1所示。
表2-1全加器电路真值表(-)实训步骤1.输入编辑底层原理图文件fadd. bdfa3 a2 alaO + b3b2bl bOco s3 s2 si s O(1)建立工程项口，其工程文件夹为fsdd,以fadd. bdf为顶层实体文件名。
(2)根据全加器电路的真值表建立原理图文件fsdd, bdfo(3)编辑原理图文件fsdd. bdfo一位全加器原理图如图2-1所示。
图2-1 一位全加器原理图2.编译仿真原理图文件fadd. bdf并生成符号文件fadd. bsf(1)编译原理图文件fadd. bdfo若编译不过关，先双击第一个错误提示，可使鼠标出现在第一个错误处附近, 检查纠正第一个错误后保存再编译，如果还有错误，垂复以上操作，直至最后通过。
(2)仿真原理图文件fadd. bdfo认真核对输入/输岀波形，检查设计的电路功能止确与否。
一位全加器仿真波形如图2-2所示。
(3) 生产符号文件fadd. bdfo在原理图编辑界而卜执行 File^Greate/Update-^Greate Symbol File forCurrent File 命令，生成符号 fadd. bsfo 3. 输入编辑顶层屯路原理图文件addd. bdf新建一个工程文件夹add4,把fadd. bdf. fadd. bsf 文件放入其中，新建一 个原理图文件，使用插入符号命令，选择fadd. bsf 将它放置于原理图编辑区中。
4位数加法器设计报告
4位数加法器设计报告
设计报告：4位数加法器
1.简介：
2.设计原理：
3.设计步骤：
步骤一：确定输入和输出
步骤二：设计全加器
全加器是4位数加法器的基本单元，它负责进行两个二进制数位的加法运算，并生成相应的和与进位输出。
全加器的输入包括两个二进制数位（A和B）和一个进位信号（Cin），输出是一个和位（S）和一个进位输出（Cout）。
步骤三：连接四个全加器
使用四个全加器将输入的两个4位二进制数逐位相加，将进位信号连接到下一级全加器的进位输入，结果和输出为4位二进制数。
步骤四：设计加法器的控制逻辑
控制逻辑用于判断在每个时钟周期中是否需要进行进位。
当两个输入数的相应位以及前一位的进位信号都为1时，才会产生进位输出。
步骤五：测试和调试
对设计的4位数加法器进行仿真测试，并使用实际电子元件进行搭建和调试。
4.设计要点：
-全加器的设计要考虑进位信号的传播和延迟。
-用适当的逻辑门和触发器将四个全加器连接在一起。
-控制逻辑的设计要注意时序和状态转换。
5.设计优化：
-使用快速加法器设计，减小进位传播延迟。
-采用并行加法器设计，在多个位上同时进行加法运算，提高运算速度。
-加入流水线设计，将加法运算划分为多个阶段，提高运算频率。
6.结论：
4位数加法器是一种常见的数字逻辑电路，用于对两个4位二进制数进行加法运算。
它的设计原理简单直观，涉及到全加器、控制逻辑和进位传播等方面的内容。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的4位数加法器。
同时，我们也可以考虑在此基础上进行更高位数的加法器设计，以满足不同的需求。
4位快速加法器设计原理
4位快速加法器设计原理快速加法器是一种计算器件，可以快速地对两个二进制数进行加法运算。
相对于一般的加法器，它具有更高的速度和效率。
本文主要介绍4位快速加法器的设计原理。
1.基本概念在二进制加法中，加法器通过对两个二进制数分别进行逐位相加的方法，得到它们的和。
二进制加法的基本规则如下：0+0=0;1+0=1;0+1=1;1+1=0（进位1）。
在四位二进制数的加法中，每位相加可以得到一个位和进位两位。
4位快速加法器在计算时需要考虑到位和进位两个方面。
2.快速加法器的组成4位快速加法器可以由4个1位全加器和1个2位全加器组成。
1位全加器的输出等于输入A、B和进位C的和。
输出S等于(A xor B) xor C，进位C 等于AB+C(A xor B)。
2位全加器是由两个1位全加器和一个2选1选择器组成。
输入A和B分别与这两个全加器相连，进位C输入到这两个全加器的进位端。
选择器的选择信号是两个输入和上一个全加器的进位，选择器的输出连接到2位全加器的进位输出。
3.原理图4位快速加法器的原理图如下所示：每个1位全加器都由具有相同运算功能的逻辑门电路组成。
在1位全加器中，输入A、B和进位C分别与XOR、AND和OR门相连，这些门的输出再次进行逻辑运算得到输出S和新的进位C。
2位全加器由两个1位全加器和一个2选1选择器组成。
选择器的选择信号是上一个1位全加器的进位和两个输入的和。
这两个1位全加器的进位输出也分别与这个选择器相连。
4.流程图4位快速加法器的计算流程图如下所示：将输入的两个4位二进制数的第0位分别输入到1位全加器1和2中。
这两个全加器的进位C0均为0，得到第0位的位和（S0）和进位（C1）。
然后，将输入的两个4位二进制数的第1位分别输入到1位全加器3和4中。
全加器3的进位C1为1，因为它是在第0位加法器的进位C1的基础上进行的。
全加器4的进位C2为全加器3的进位C2与两个输入的和的2选1选择器输出的结果。
4位二进制全加器的设计
4位二进制全加器的设计摘要加法器是产生数的和的装置。
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。
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。
在电子学中，加法器是一种数位电路，其可进行数字的加法计算。
在现代的电脑中，加法器存在于算术逻辑单元（ALU）之中。
加法器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。
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，运行速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。
通常，并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。
我们采用4位二进制并行加法器作为折中选择，所选加法器为4位二进制先行进位的74LS283，它从C0到C4输出的传输延迟很短，只用了几级逻辑来形成和及进位输出，由其构成4位二进制全加器，并用Verilog HDL进行仿真。
关键字全加器，四位二进制，迭代电路，并行进位，74LS283，Verilog HDL仿真总电路设计一、硬件电路的设计该4位二进制全加器以74LS283（图1）为核心，采用先行进位方式，极大地提高了电路运行速度，下面是对4位全加器电路设计的具体分析。
图11）全加器（full-adder ）全加器是一种由被加数、加数和来自低位的进位数三者相加的运算器。
基本功能是实现二进制加法。
输入输出输入输出CI B A S ⊕⊕==AB'CI'+A'BCI'+A'B'CI+ABCI()AB CI B A CO ++=其中，如果输入有奇数个1，则S 为1；如果输入有2个或2个以上的1，则CO=1。
实现全加器等式的门级电路图如图2所示，逻辑符号如图3所示.图2 图32）四位二级制加法器 a) 串行进位加法器四位二进制加法器为4个全加器的级联，每个处理一位。
EDA-四位二进制加法器设计实验步骤
作业2：4位加法器设计（1）任务设计带进位的4位二进制加法器。
（2）要求要考虑低位的进位。
进行仿真。
用ispLSI1016E-80LJ44实现。
步骤一：打开ispDesign EXPERT,单击file，选择new project，弹出如下创建新项目对话框，建子目录，在“保存在（I）”栏，用鼠标点击▼，任选可用区（盘），如 D：区（盘），用鼠标点击从右数的第三个小图标（新建文件夹），自动生成新建文件夹子目录，起一个项目文件夹名（应为便于你记住的英文或拼音），如liu2009，并用鼠标双击文件夹名。
选择 project type：Verilog HDL 。
步骤二：给项目起名（应为便于你记住的英文或拼音，如liu），用鼠标点击保存（S）。
选中器件为ispLSI1016E-80LJ44。
并用鼠标双击下图第一行，并给项目源文件加标题名如liu蓝条示（如将有多个项目源文件，加标题名时要加以区分，这里只针对一题，为了简单，标题名用 liu）。
图1.步骤三：点击Source下拉选New,弹出窗口，选择上面左下角的Verilog Module ，设置名称如图所示：步骤四：在TextEditer中编辑输入Verilog 语言源程序：module liu1(a,b,c1,cout,sum);output cout;output[3:0] sum;input[3:0] a,b;input c1;assign {cout,sum}=a+b+c1;endmodule步骤五：在Text Editor中点File下拉Save As,将源文件Liu1.v存D盘Liu2009,退出。
选择tools ，synplicity synplify synthesis，点击菜单栏上的“P”，ADD ：步骤六：在如下界面下部点击Chang，确认选器件ispLSI1016E-80LJ44,并运行。
通过Done!在该界面点File下拉Save As,以Liu1保存，退出。
数字逻辑4位二进制加法器实验
实验2 4位二进制加法器的设计2．1 实验目的进一步熟悉Quartus Ⅱ的基本操作方法，并利用原理图输入设计方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，通过4位全加器的设计掌握利用EDA 工具进行电子系统设计的流程。
2．2 原理提示一个4位二进制加法器可以由4个全加器构成，各全加器之间的进位以串行方式实现，即将低位的进位输出CO 与相邻的高一位全加器的进位位Ci 相连，最低进位位接“0”。
实验原理图如下。
2．3实验内容采用Quartus Ⅱ基于图形的设计方法，在实验1的基础上，按层次化结构实现4位全加器的设计。
完成原理图输入、编译、进行波形仿真验证。
（仿真时要对所有输入、输出端进行）。
2．4实验步骤（1） 为本项设计任务建立工程。
启动Quartus Ⅱ，新建一个工程，有关操作如下图。
将实验1中已设计好的原理图文件fualladd.bdf 拷贝到D:\0501\exp2下。
在实验1中fualladd.bdf 是顶层设计文件，而在本实验中，fualladd.bdf 将作为底层设计文件使用。
∑C i C o ∑C i C o ∑C i C o a 0b 0a 1b 1a 2b 2a 3b 3s 0s 1s 2s 3c o ∑C i C o 0建立本工程的顶层设计。
点击“File/New”→“Block Diagram/Schematic File”→“OK”，将Block1.dbf 另存为add4. dbf。
add4. dbf是本工程的顶层设计文件。
（2）点击“File / Open…”将fualladd.bdf 文件打开。
（3）将fualladd.bdf制作成一个符号块，以便在add4. dbf中调用。
点击“File / Create/Update / Create Symble Files For Currenf Fils”，弹出对话框（文件名一栏应出现fualladd.bsf），点击“保存”。
电子设计(EDA)实验报告(4位二进制加法器)
电子设计（EDA）实验报告（4位二进制加法器）一、实验名称4位二进制加法器二、实验目的掌握输入编辑原理图文件的方法；掌握编译原理图文件的方法；掌握仿真原理图文件的方法；理解Quartus 2 器件编程的方法三、实验环境计算机与Quartus 2 工具软件四、实验原理图、源程序entity halfadd isport(a1,b1:in bit;s1,c1:out bit);end ;architecture a of halfadd isbeginprocess(a1,b1)begins1<=a1 xor b1 after 10ns;c1<=a1 and b1 after 10ns;end process;end a;entity orgate isport(a,b:in bit;o:out bit);end orgate;architecture a of orgate isbegino<=a or b;end a;entity fulladd isport(i1,i2,c_in:in bit;fs,c_out:out bit);end ;architecture a of fulladd issignal temp_s,temp_c1,temp_c2:bit; component halfaddport(a1,b1:in bit;s1,c1:out bit);end component;component orgate port(a,b:in bit;o:out bit);end component;beginu0:halfadd port map(i1,i2,temp_s,temp_c1);u1:halfadd port map(temp_s,c_in,fs,temp_c2); u2:orgate port map(temp_c1,temp_c2,c_out); end a;entity add4 isport(a,b:in bit_vector(3 downto 0);cin:in bit;fs:out bit_vector(3 downto 0);cout:out bit);end add4;architecture a of add4 issignal temp_co0,temp_co1,temp_co2:bit; component fulladd isport(i1,i2,c_in:in bit;fs,c_out:out bit);end component;beginu0:fulladd port map(a(0),b(0),cin,fs(0),temp_co0);u1:fulladd port map(a(1),b(1),temp_co0,fs(1),temp_co1);u2:fulladd port map(a(2),b(2),temp_co1,fs(2),temp_co2);u3:fulladd port map(a(3),b(3),temp_co2,fs(3),cout);end a;五、实验波形图及分析延迟12.08ns。
四位二进制加法器课程设计
长安大学电工与电子技术课程设计四位二进制加法器专业__汽车服务工程__班级2011220601姓名户亚威指导教师杨东霞日期_2013.6.24~27__目录一、题目名称 (2)二、技术要求 (4)三、纲要及序言 (4)四、整体设计方案的论证及选择 (4)1、加法器的选用 (4)2、译码器的选用 (4)3、数码管的选用 (5)五、设计方案的原理，整体电路图 (5)1、整体原理图 (5)2、整体接线图 (6)六、单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算 (6)1、数据开关设计 (6)2、加法器设计 (7)3、译码器设计 (8)4、数码管设计 (11)七、元器件清单 (12)八、收获与领会 (12)九、参照文件 (13)十、考语 (2)一、题目名称四位二进制加法器二.技术要求1.四位二进制加数与被加数输入2.二位数码管显示三、序言及纲要四位二进制加法器的设计包含：1、四位二进制加数和被加数的输入，2、两个数的相加运算及和的输出，3、将两个数的和经过译码器显示在数码管上。
二进制数的输入能够经过数据开关实现，用加法器能够进行二进制数的加法运算。
两个四位二进制数相加后的和在十进制数的0~30内，此中产生的进位和对十进制数十位的判断和显示是要点和难点，这需要经过译码器来实现。
对数据译码后即可用适合的数码管与译码器相连，显示数据。
四、整体设计方案的论证及元件选择1、加法器的选择在数字系统中，常常需要进行算术运算，逻辑操作及数字大小比较等操作，实现这些运算功能的电路时加法器。
加法器是一种逻辑组合电路，主要功能是实现二进制数的算数加法运算。
加法器有两种基本种类：半加器和全加器。
半加器是指对两个输入数据位进行加法，输出一个结果位和进位，不产生进位输入的加法器电路，是实现两个一位二进制数的加法运算电路。
全加器是实现两个一位二进制数及低位来的进位数相加，求得和数及向高位进位的逻辑电路。
依据加法器的工作速度选用超行进位加法器。
原题目：设计一个4位二进制加法器。
原题目：设计一个4位二进制加法器。
设计一个4位二进制加法器介绍本文档将指导你设计一个4位二进制加法器。
在这个项目中，我们会使用电子电路来实现加法操作。
加法器是计算机中最基本的运算单元之一。
加法器接受两个4位的二进制数作为输入，并输出它们的和。
加法器的设计过程涉及到逻辑门的组合来实现二进制加法操作。
设计步骤步骤一：定义输入和输出首先，我们需要定义输入和输出。
在这个项目中，输入是两个4位的二进制数，我们可以用`A[3:0]`和`B[3:0]`来表示。
输出是一个5位的二进制数，我们可以用`S[4:0]`来表示，其中`S[4]`是进位位。
步骤二：实现逻辑门为了实现二进制加法，我们需要将`A`和`B`的各个位相加，并考虑进位的情况。
这可以通过使用多个逻辑门实现。
- 对于每一位的加法，我们可以使用一个半加器（Half Adder）。
半加器有两个输入（`A`和`B`的对应位）和两个输出（和`S`和进位`C`）。
- 进位位可以通过一个全加器（Full Adder）来计算，它还需要一个输入（上一位的进位）。
步骤三：连接逻辑门将多个半加器和一个全加器连接在一起，形成一个4位的加法器。
通过将每个半加器的进位输出连接到下一个半加器的进位输入，可以实现进位的传递。
步骤四：验证设计在设计完成后，我们应该对其进行验证以确保它正常工作。
我们可以使用一些测试用例来验证设计的正确性。
例如，我们可以输入`A = 0010`和`B = 0100`，并确保输出`S = 0110`和进位`C = 0`。
总结设计一个4位二进制加法器涉及到定义输入和输出，实现逻辑门，连接逻辑门和验证设计的步骤。
通过将半加器和全加器连接在一起，我们可以实现二进制加法的功能。
在设计过程中，我们应该遵循相应的标准和规范，并进行适当的验证，以确保设计的正确性和可靠性。
设计一个自己的4位二进制加法器是一个很有趣的项目，可以帮助你更好地理解数字电路和计算机组成原理。
希望这份文档对你有所帮助！。
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长安大学
电子技术课程设计四位二进制加法器
专业
班级
姓名
指导教师
日期
四位二进制加法器
一、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
二、摘要
理论上，由二进制数算法的运算可知，加、减、乘、除运算都可分解成加法进行运算，而实际上，为了减少硬件复杂性，这些运算基本上也是通过加法来实现的。
此次设计的是简单的四位二进制加法器。
设计中通过不断改变脉冲信号，来控制数码管的显示。
本次设计选择一个超前进位的4位全加器74LS283。
译码器选择五输入八输出的译码器，用二位数码管显示，采用七段显示译码器。
本次设计采用的是共阴极数码管，所以选择74ls48译码器
三、总体设计方案论证与选择
设计四位二进制加法器，可以选择串行二进制并行加法器，但为了提高加法器的运算速度，所以应尽量减少或除去由于进位信号逐级传递所花费的时间，使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而无须依赖低位进位，因而我们选择超前进位的4位全加器74LS283。
设一个n位的加法器的第i位输入为a i、b i、c i，输出s i和c i+1，
其中c i是低位来的进位，c i+1（i=n-1，n-2，…，1，0）是向高位的进位，c0是整个加法器的进位输入，而c n是整个加法器的进位输出。
则和s i=a i + b i + c i+a i b i c i (1)
进位c i＋1=a i b i+a i c i+b i c i (2)
令g i=a i b i，(3)
p i=a i+b i, (4)
则c i＋1= g i+p i c i (5)
只要a i b i=1，就会产生向i+1位的进位，称g为进位产生函数；同样，只要a i+b i=1，就会把c i传递到i+1位，所以称p为进位传递函数。
把(5)式展开，得到
c i+1= g i+ p i g i-1+p i p i-1g i-2+…+ p i p i-1…p1g0+ p i p i-1…p0c0 (6)
随着位数的增加(6)式会加长，但总保持三个逻辑级的深度，因此形成进位的延迟是与位数无关的常数。
一旦进位（c1~c n-1）算出以后，和也就可由（1）式得出。
使用上述公式来并行产生所有进位的加法器就是超前进位加法器。
产生g i和p i需要一级门延迟，c i需要两级，s i需要两级，总共需要五级门延迟。
与串联加法器（一般要2n级门延迟）相比，（特别是n比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。
四、设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明
总体原理图
总体接线图
五、单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算
（1）加法器
本次设计采用的是四位二进制超前并行加法器，选用的是74LS283型号
74LS283引脚图
74LS283真值表
74LS283逻辑说明：74LS283上有两组数据输入端A3,A2,A1,Ao，B3,B2,B1,Bo和进位信号输入端Co，求和信号，进位信号分别由S4,S3,S2,S1及C1输出。
图中输入端A3,A2,A1,Ao 分别接一个逻辑开关，输入端B3,B2,B1,Bo分别接另4个逻辑开关，Co接一个逻辑开关。
（2）译码器设计
十进制数
输入输出
C1 4 S3 S2 S1 Y4 Y3 Y2 Y1 X4 X3 X2 X1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
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28
29
30 0
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七段显示译码器
74LS48 是 BCD 码到七段码的显示译码器，它可以直接驱动共阴极数码管。
它的管脚图如图
图 74LS48的引脚排列
它的功能表为：
1
1
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表74LS48的功能表
74LS248（48）共阴极接法：图中ABCD是8421BCD码的输入信号，a、b、c、d、e、f、g是七段显示译码输出信号，LT，RBI，BI为控制端，灯测试输出端LT：当LT=0，BI=1时无论A B C D 为何种状态，a、b、c、d、e、f、g状态均为1，数码管七段全亮，显示“8”字形，用以检查七段显示器是否正常工作。
灭零输入端RBI：当RBI=0时，且LI=1，BI=0时，若A B C D的状态均为0，则所有光段均灭。
在数字显示中用以熄灭不必要的0，灭灯输入/灭零输出端BI：BI=0时，无论LI、RBI及数码管输入A、B、C、D状态如何，输出a、b、c、d、e、f、g均为0七段全灭，不显示数字，当BI=1时显示译码器正常工作。
（3）数码管：
一个LED数码管可用来显示一位0~9十进制数和一个小数点。
小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2~2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5~10mA。
六、材料清单
74LS283加法器、中间译码器一个、2个74Ls48集成块、14*510欧的电阻，2个数码管。
七、收获与体会
（1）此次课程设计主要研究及设计了简单的四位二进制加法器，使我更好的了解了其中的原理，更深刻的体会到了电工的重要性及实用性。
（2）通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
（3）锻炼了自己的独立思考能力及组织能力，加强了同学之间对于知识的交流。
八、调试中出现的故障、原因及排除方法
故障A、无论怎么改变输入端的值，LED始终不亮。
原因1：通过检查，发现面包板的有些接口是坏的。
排除方法：更换器件用到的面包板的接口位置，直到确保面包板的接口完好为止。
原因2：经过检查发现所用面包板的接口是完好好的，而当单片机插入后，信号无法输入或者输出。
排除方法：调换导线或者跟换同类插孔使用，若情况得不到改善，则将导线直接插到和引脚同一个接口中。
故障B、经过检查确认电路正确后，接通电源，LED不能稳定发光。
原因：导线插入面包板接口中牢固，节点处接触不良。
排除方法：耐心地将导线一个一个插紧，用万用表检查是否存在同一点有断路现象即可。
九、参考文献
1.李春茂.电子技术.北京：科学技术文献出版社 2006
2.许小军.电子技术实验与课程设计指导.南京：东南大学出版社2005
3.李银华.电子线路设计指导.北京：北京航空航天大学出版社，2005
4.电子技术基础实验与课程设计/高吉祥主编.—北京：电子工业出版社，2002.2
5.电子技术实验基础/陈先荣主编.—北京：国防工业出版社，2004.7。