目录
1设计目与作用 (1)
1.1设计目及设计规定 (1)
1.2设计作用 (1)
2设计任务 (1)
3三位二进制减法计数器设计 (1)
3.1设计原理 (1)
3.2设计过程 (2)
4 74161构成227进制同步计数器并显示 (4)
4.1设计原理 (4)
4.2设计过程 (4)
5仿真成果分析 (5)
5.1三位二进制减法计数器仿真成果 (5)
5.2 74161构成227进制同步计数器仿真成果 (8)
6设计总结 (8)
7参照文献 (9)
1设计目与作用
1.1设计目及设计规定
按规定设计三位二进制减法计数器（无效状态001，011）及用74161构成227进制同步计数器并显示，加强对数字电子技术理解，巩固课堂上学到知识，理解计数器，并且加强对软件multisim理解。
1.2设计作用
multisim仿真软件使用，可以使咱们对计数器及串行检测器有更深理解，并且学会分析仿真成果，与理论成果作比较。加强了自我动手动脑能力。
2设计任务
1.三位二进制减法计数器（无效状态001，011）
2.74161构成227进制同步计数器并显示
3三位二进制减法计数器设计
3.1设计原理
设计一种三位二进制减法计数器（无效状态001，011）
000 /0 010 /0 100 /0 101 /0 110 /0 111
/1
排列n n n
210
Q Q Q
图3.1.1 状态图
3.2设计过程
a ．选取触发器
由于JK 触发器功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP 上升沿触发边沿JK 触发器。 b ．求时钟方程
采用同步方案，故取012CP CP CP CP === c ．求状态方程
由3.1所示状态图可直接画出电路次态n+1n+1n+1
2
10Q Q Q 卡诺图。再分解开便可以得到如图各触发器卡诺图。
Q 1n Q 0n
Q 2n 00 01 11 10
1
图3.2.1次态n+1
n+1n+12
10Q Q Q 卡诺图
Q 1n Q 0n
Q 2
n 00 01 11 10 0
1
图3.2.2
n+1
2
Q 卡诺图
Q 1n Q 0n
Q 2n 00 01 11 10 0 1
图3.2.3 n+1
1
Q 卡诺图
Q 1n Q 0n
Q 2n 00 01 11 10
0 1
图3.2.4 n+1
Q 卡诺图
状态方程：
n
n Q Q Q Q Q Q 0
1n 2n 1n 21n 2++=+ （1）
n n n n n Q Q Q Q Q 010111+=+ （2）
n 0
n 1n 2n 1n 21n 0Q Q Q Q Q Q +=+ （3） （2）求驱动方程
JK 触发器特性方程为n n 1n Q K Q J Q +=+
120Q Q J ⊕=，n Q Q K 1n
20+=
n 011Q K J ==
n 0n 12Q Q J +=，n 0n 12Q Q K =
（3）画逻辑电路图
选用触发器，写出时钟方程，输出方程，驱动方程，便可以画出如图所示逻辑电路图。
图3.2.5 三位二进制减法计数器逻辑电路图
（4）检查电路能否自启动
000001,110011
→→，可见在CP操作下都能回到有效状态，电路可以自启动。
4 74161构成227进制同步计数器并显示
4.1设计原理
3位二进制状态图，从初态000开始，在第一种计数脉冲作用后，触发器FF0由0翻转为1（Q0借位信号），此上升沿使FF1也由0翻转为1(Q1借位信号)，这个上升沿又使FF2由0翻转为1，即计数器由000变成了111状态。在这一过程中，Q0向Q1进行了借位,Q1向Q2进行了借位。此后，每输入1个计数脉冲，计数器状态按二进制递减（减1）。输入第8个计数脉冲后，计数器又回到000状态，完毕一次循环。
4.2设计过程
(1)写出S N-1二进制代码
1110001022612271-===-S S S N
(2)求归零逻辑
n
1n 5n 6n 72261Q Q Q Q P P LD CR N ====- (3)逻辑图
图4.1.1 74161构成227进制同步计数器图
5仿真成果分析
5.1三位二进制减法计数器仿真成果
对电路分别置“1”置“0”后，开始自动计数，计数状态如下，因无效状态为001，011因此不会浮现此俩种状态。
图5.1.1 状态111图
图5.1.2 状态110图
图5.1.3状态101图
实验四：计数器的设计 实验室：信息楼247 实验台号： 4 日期： 专业班级：机械1205 姓名：陈朝浪学号： 20122947 一、实验目的 1. 通过实验了解二进制加法计数器的工作原理。 2. 掌握任意进制计数器的设计方法。 二、实验内容 （一）用D触发器设计4位异步二进制加法计数器 由D触发器组成计数器。触发器具有0和1两种状态，因此用一个触发器 就可以表示1位二进制数。如果把n个触发器串起来，就可以表示N位二进制 数。（用两个74LS74设计实现） （二）利用74LS161设计实现任意进制的计数器 设计要求：学生以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器。 先熟悉用1位74LS161设计十进制计数器的方法。 ①利用置位端实现十进制计数器。 ②利用复位端实现十进制计数器。 提示：设计任意计数器可利用芯片74LS161和与非门设计，74LS00为2输 入与非门，74LS30为8输入与非门。 74LS161为4位二进制加法计数器，其引脚图及功能表如下。
三、实验原理图 1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器 2.由74LS161构成的十进制计数器
四、实验结果及数据处理 1.4位异步二进制加法计数器实验数据记录表 2. 画出你所设计的任意进制计数器的线路图，并说明设计思路。
设计思路：四进制为四个输出Q3Q2Q1Q0=0000,0001,0010,0011循环，第一个无效状态为0100 1，置位法设计四进制计数器：当检测到输入为0011时，先输出显示3，然后再将D 置于低电位，计数器输出Q3Q2Q1Q0复位。 2，复位法设计四进制计数器：当检测到第一个无效状态0100时，通过与非门的反馈计数器的Cr首先置于低电平使计数器复位为0000。 五、思考题 1. 由D触发器和JK触发器组成的计数器的区别? 答：D触发器是cp上升沿触发，JK触发器是下降沿触发。 2. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器? 答：同步。加法计数器。 3. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的? 答：加一个与非门形成负反馈。当计数到第一个无效状态Q3Q2Q1Q0==1010时，Q3和Q1全为1，Q1，Q3接与非门，输出作为复位信号，使所有触发器复位，从而去掉了后6个状态。
龙岩学院实验报告 班级学号姓名同组人 实验日期室温大气压成绩 实验题目：基于原理图输入法的1位二进制全加器的设计 一、实验目的 1、学习、掌握QuartusⅡ开发平台的基本使用。 2、学习基于原理图输入设计法设计数字电路的方法，能用原理图输入设计法 设计1位二进制半加器、1位二进制全加器。 3、学习EDA-V型实验系统的基本使用方法。 二、实验仪器 装有QuartusⅡ软件的计算机一台、EDA系统实验箱、导线若干 三、实验原理 半加器只考虑两个1位二进制数相加，而不考虑低位进位数相加。半加器的逻辑函数 为 式中A和B是两个相加的二进制数，S是半加和，C是向高位的进位数。表1为半加器真值表。 表1 A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 显然，异或门具有半加器求和的功能，与门具有进位功能。 其逻辑图跟逻辑符号如下图：
全加器除了两个1位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加。表2为全加器的真值表。 表2 A i B i C I-1 C i S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 由真值表可得出逻辑函数式 式中，A i 和B i 是两个相加的1为二进制数，C i-1 是由相邻低位送来的进位数， S I 是本位的全加和，C I 是向相邻高位送出的进位数。其逻辑图跟逻辑符号如下图所示： 四、实验内容 1、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图（最终设计的是1位二进制全加器）。
南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 中兴101 实验类型：■ 验证 □ 综合 □设计 □ 创新 实验日期： 2012 9 28 实验成绩： 实验一 一位二进制全加器设计实验 一．实验目的 （1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计和原理图输入方法设计全过程； （2）熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果； （3） 熟悉设备和软件，掌握实验操作。 二．实验内容与要求 （1）在利用VHDL 编辑程序实现半加器和或门，再利用原理图连接半加器和或门完成全加器的设计，熟悉层次设计概念； （2）给出此项设计的仿真波形； （3）参照实验板1K100的引脚号，选定和锁定引脚，编程下载，进行硬件测试。 三．设计思路 一个1位全加器可以用两个1位半加器及一个或门连接而成。而一个1位半加器可由基本门电路组成。 (1) 半加器设计原理 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。或：只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器。图1为半加器原理图。其中：a 、b 分别为被加数与加数，作为电路的输入端；so 为两数相加产生的本位和，它和两数相加产生的向高位的进位co 一起作为电路的输出。 半加器的真值表为 表1 半加器真值表 a b so co 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 由真值表可分别写出和数so ，进位数co 的逻辑函数表达式为： b a b a b a so ⊕=+=- - （1） ab co = （2）
图1半加器原理图 (2) 全加器设计原理 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2全加器原理图。全加器的真值表如下： 表2全加器真值表 c a b co so 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 其中a为加数，b为加数，c为低位向本位的进位，co为本位向高位的进位，so为本位和。 图2.全加器原理图 四．实现方法一：原理图输入法设计（自己独立完成） 1. 建立文件夹 建立自己的文件夹（目录），如c:\myeda，进入Windows操作系统 QuartusII不能识别中文，文件及文件夹名不能用中文。 2. 原理图设计输入 打开Quartus II，选菜单File→New，选择“Device Design File->Block Diagram->Schematic File”项。点击“OK”,在主界面中将打开“Block Editor”窗口。 (1) 放置元件 在原理图编辑窗中的任何一个空白处双击鼠标左键或单击右键,跳出一个选择窗，选择
目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务 (1) 3 设计原理 (2) 3.1三位二进制加法计数器 (2) 3.2全加器 (2) 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (2) 4实验步骤 (3) 4.1加法计数器 (3) 4.2全加器 (6) 4.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (7) 5仿真结果分析 (8) 6设计总结 (9) 7参考文献 (9)
1课程设计的目的与作用 （1）了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； （2）掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； （3）掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用 2 设计任务 2.1加法计数器 （1）设计一个循环型3位2进制加法计数器，其中无效状态为（000，001），组合电路选用与门和与非门等。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.2全加器 （1）设计一个全加器，选用一片74LS138芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.3 140进制的加法器 （1）设计一个140进制加法器并显示计数，选用两片74L163芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。
3 设计原理 3.1加法计数器 1.计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。计数器按长度可分为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。 2.时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。 3.CP是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1，随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来CP脉冲，计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。 3.2全加器 1.74LS138有三个输入端：A0,A1，A2 和八个输出端Q0-Q7. 3个使能输入端口分是STB,STC,STA,只有当STB=STC=0，STA=1时，译码器才能正常工作，否则译码器处于禁止状态，所有输出端为高电平。 2. 以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个全加器进行级联可以得到多位全加器 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 选取两片74LS163芯片设计140进制加法计数器。74LS163具有以下功能： A 异步清零功能 当0 CR时，其他输入信号都不起作用，由时钟触发器的逻 = = CR时，计数器清零。在0 R复位计数器也即使异步清辑特性知道，其异步输入端信号是优先的，0 = CR正是通过D 零的。
成绩评定表 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 专业通信工程课程设计题目四位二进制加法 计数器 评语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 课程设计题目四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110） 实践教学要求与任务: 1、了解数字系统设计方法。 2、熟悉VHDL语言及其仿真环境、下载方法。 3、熟悉Multisim仿真环境。 4、设计实现四位二进制加计数（缺0010 0011 1101 1110） 工作计划与进度安排: 第一周：熟悉Multisim及QuartusII环境，练习数字系统设计方法。包括采用触发器设计和超高速硬件描述语言设计，体会自上而下、自下而上设计 方法的优缺点 第二周：1.在QuartusII环境中仿真实现四位二进制加计数（缺0100 0101 1001 1010 ）。 2.在Multisim环境中仿真实现四位二进制加计数，缺（0100 0101 1001 1010），并通过虚拟仪器验证其正确性。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日
摘要 本文采用在MAXPLUSⅡ环境中用VHDL语言实现四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110），在仿真器上显示结果波形，并下载到目标芯片上，在实验箱上观察输出结果。在Multisim环境中仿真实现四位二进制加法计数器（缺0010 0011 1101 1110），并通过虚拟仪器验证其正确性。 关键词：MAXPLUSⅡ环境；VHDL语言；四位二进制加计数；Multisim环境
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。 2)超前进位加法器 为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所消耗的时间，于是制成了超前进位加法器。 优点：与串行进位加法器相比，（特别是位数比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。 缺点：电路比较复杂。 综上所述，由于此处位数为4（比较小），出于简单起见，这里选择串行进位加法器。 译码器Ⅱ选择 译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含意“翻译”过来，给出相应的输出信号。译码器是使用比较广泛的器材之一，主要分为：变量译码器和码制译码器，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种最典型，使用十分广泛。显示译码器又分为七段译码器和八段
1 三位二进制同步减法计数器的设计(000、010) 1.1 课程设计的目的 1、学会利用触发器和逻辑门电路，实现六进制同步减法计数器的设计 2、学会掌握并能使用常用芯片74LS112、74LS08芯片的功能 3、学会使用实验箱、使用软件画图 4、了解计数器的工作原理 1.2 设计的总体框图 1.3 设计过程 1逻辑抽象分析 CP为输入的减法计数脉冲，每当输入一个CP脉冲，计数器就减一个1，当不够减时就向高位借位，即输出借位信号。当向高位借来1时应当为8，减一后为7。状态图中，状态为000输入一个CP脉冲，不够减，向高位借1当8，减1后剩7，计数器的状态应由000转为111，同时向高位输出借位信号，总体框图中C为借位信号。 2状态图 状态000、010为无效状态，据分析状态图为： /0 /0 /0 /0 /0 001011100101110111 /1
3 选择触发器，求时钟方程、输出方程和状态方程 ● 选择触发器 由于状态数M=6，触发器的个数n 满足122n n M -≤≤，故n 的取值为3。选用3个 下降沿触发的JK 触发器。 ● 求时钟方程 因为是同步，故012CP CP CP CP === ● 求输出方程 1.3.1 输出C 的卡诺图 根据输出C 的卡诺图可得输出方程为 C=Q 2n Q 1n ● 求状态方程 计数器的次态的卡诺图为
1.3.2 次态210n n n Q Q Q 的卡诺图 各个触发器的次态卡诺图如下： 1.3.3 2n Q 次态卡诺图 1.3.4 1n Q 的次态卡诺图
1.3.5 0n Q 的次态卡诺图 根据次态卡诺图可得次态方程为： Q 2n+1=Q 1n Q 0n +Q 2n Q 1n Q 1n+1= Q 1n Q 0n + Q 2n Q 1n + Q 2n Q 1n Q 0n Q 0n+1 =Q 2n +Q 0n 4 求驱动方程 Q 2n+1 =Q 1n Q 2n + Q 0n Q 1n Q 2n Q 1n+1=Q 0n Q 2n Q 1n +Q 0n Q 2n Q 1n Q 0n+1=Q 2n Q 0n +Q 2n Q 0n 驱动方程是： J 0 = Q 2n K 0 =Q 2n J 1 =Q 0n Q 2n K 1= Q 0n Q 2 J 2 = Q 1n K 2=Q 0n Q 1n 5 检查是否能自启动 将无效状态100、101分别代入输出方程、状态方程进行计算，结果如下：
成绩评定表
课程设计任务书
摘要 Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。 Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench）公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 本次数电课程设计使用Quartus II仿真环境以及VHDL下载和Multisim仿真环境来编译实现四位二进制同步加法计数器。在Multisim中选用一个集成计数器74LS163来实现四位二进制加法计数器。运用卡诺图求解时序方程。逻辑电路图中，四个小红灯即为显示器，从右到左显示时序图中的十四种状态，其中，灯亮表示“1”，灭表示“0”，从而达到计数目的。 关键字：Quartus II Multisim 集成计数器74LS163 时序图卡诺图 目录
一、课程设计目的 (1) 二、设计框图 (1) 三、实现过程 (2) 1、QUARTUS II实现过程 (2) 1.1建立工程 (2) 1.2调试程序 (3) 1.3波形仿真 (6) 1.4引脚锁定与下载 (8) 1.5仿真结果分析 (10) 2、MULTISIM实现过程 (10) 2.1求驱动方程 (10) 2.2画逻辑电路图 (13) 2.3逻辑分析仪的仿真 (14) 2.4结果分析 (14) 四、总结 (15) 五、参考书目 (16)
《电工与电子技术基础》课程设计报告 题目 4位二进制加法器 学院（部） 专业 班级 学生姓名 学号 5月日至 6月日共周
目录 技术要求·2 摘要·2 第一章系统概述 1、总体设计思想·2 2、系统框图·3 3、工作原理·3 第二章单元电路设计及分析 1、加法器的选择·4 2、译码器Ⅰ的选择·8 3、译码器Ⅱ的选择·11 4、数码管的选择·13 第三章系统综述及总体电路图 1、系统综述·14 2、总体电路图·15 3、仿真结果·15 第四章结束语 收获与体会·16 鸣谢·17 附录 1、元件材料清单·17 2、部分元器件引脚图·17 参考文献··17
4位二进制加法器 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 本设计通过八个数据开关将A4,A3,A2,A1和B4,B3,B2,B1信号作为加数和被加数输入四位二进制并行进位加法器相加，将输出信号S4,S3,S2,S1和向高位的进位C4通过译码器Ⅰ译码，再将输出的X4,X3,X2,X1和Y4,Y3,Y2,Y1各自分别通过一个 74248J译码器，最后分别通过数码管HVH实现二位显示。 本设计中译码器Ⅰ由三部分组成，包括一个2输入四与非门(74LS08D)、一个4位二进制全加器(74LS283N)和一个3输入或门(4075BD_5V)。信号S4,S3,S2,S1和向高位的进位C4输入译码器Ⅰ，将得到的两组4位BCD码输出，将这两组4位BCD码分别输入BCD－7段译码／升压输出驱动器(74248J),使电路的后续部分得以执行。 第一章系统概述 1、总体设计思想 设计思路：两个4位二进制数的输入可用八个数据开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是5位二进制数。而本题要求用两位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8位BCD码，其中4位表示这个5位二进制数对应十进制数的十位，另4位表示个位。而译码器Ⅱ有现成的芯片可选用，此处可选74LS248，故本课题设计重点就在译码器Ⅰ。
洛阳理工学院 十 进 制 4 位 加 法 计 数 器 系别：电气工程与自动化系 姓名：李奇杰学号：B10041016
十进制4位加法计数器设计 设计要求： 设计一个十进制4位加法计数器设计 设计目的： 1.掌握EDA设计流程 2.熟练VHDL语法 3.理解层次化设计的内在含义和实现 设计原理 通过数电知识了解到十进制异步加法器的逻辑电路图如下 Q3 则可以通过对JK触发器以及与门的例化连接实现十进制异步加法器的设计 设计内容 JK JK触发器的VHDL文本描述实现： --JK触发器描述 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity jk_ff is
port( j,k,clk: in std_logic; q,qn:out std_logic ); end jk_ff; architecture one of jk_ff is signal q_s: std_logic; begin process(j,k,clk) begin if clk'event and clk='0' then if j='0' and k='0' then q_s <= q_s; elsif j='0' and k='1' then q_s <= '0'; elsif j='1' and k='0' then q_s <= '1'; elsif j='1' and k='1' then q_s <= not q_s; end if; end if; end process; q <= q_s; qn <= not q_s; end one; 元件门级电路： 与门VHDL文本描述实现： --与门描述library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;
目录 一、设计目的和要求 (1) 1.课程设计目的 (1) 2.课程设计的基本要求 (1) 3.课程设计类型 (1) 二、仪器和设备 (1) 三、设计过程 (1) 1.设计内容和要求 (1) 2.设计方法和开发步骤 (2) 3.设计思路 (2) 4.设计难点 (4) 四、设计结果与分析 (4) 1.思路问题以及测试结果失败分析 (4) 2.程序简要说明 (5) 五、心得体会 (9) 六、参考文献 (9)
一、设计目的和要求 1.课程设计目的 设计一个带进位的八位二进制加法计数器：要求在MAX+plusⅡ10.2软件的工作平台上用VHDL语言层次设计出一个带进位的八位二进制加法器，并通过编译及时序仿真检查设计结果。 2.课程设计的基本要求 全加器与带进位输入8位加法器设计要求我们通过8位全加器的设计掌握层次化设计的方法，充分理解全加器的设计过程，掌握一位全加器的程序，熟悉MAX+plusⅡ10.2软件的文本和原理图输入方法设计简单组合电路。 课程设计过程中要求能实现同步和异步的八位二进制全加器的设计。 3.课程设计类型 EDA课程设计 二、仪器和设备 PC机、MAX+plusⅡ10.2软件 三、设计过程 1.设计内容和要求 方法一： 1.原理图输入完成半加器和1位全加器的设计，并封装入库 2.层次化设计，建立顶层文件，由8个1位全加器串联构成8位全加器 3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真 方法二： 1. 原理图输入完成一个四位全加器的设计 2.层次化设计，建立顶层文件，由2个4位全加器串联构成8位全加器 3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真
2.设计方法和开发步骤 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。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。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。 实验表明，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，多位数加法器由4 位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。 因此这次课程设计中的8 位加法器可采用两个4位二进制并行加法器级联而成。此外我们还讨论了由八个一位全加器串联构成的八位二进制全加器。设计中前者设计为同步加法器，后者设计为异步加法器。 3.设计思路 方法一：异步八位全加器 设计流程图如下： 图 1异步八位流程图
组合逻辑电路课程设计之—— 4位二进制全加器/全减器 课程设计题目要求： 使用74LS283构成4位二进制全加\全减器。 具体要求：1）列出真值表； 2）画出逻辑图； 3）用Verilog HDL进行仿真。
摘要 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。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问题。多为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。 本文将采用4位二进制并行加法器作为折中选择，所选加法器为74LS283，74LS283是4位二进制先行进位加法器，它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；而四位的全减器可以用加法器简单的改造而来。采用Verilog HDL对四位的全加器-全减器进行仿真。 关键字 74LS283，全加器，并行进位，串行进位，全减器，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1
1）全加器 全加器是针对多于一位的操作数相加，必须提供位与位之间的进位而设计的一种加法器，具有广泛而重要的应用。其除有加数位X和Y，还有来自低位的进位输入CIN，和输出S（全加和）与COUT（送给高位的进位），满足下面等式： CIN Y CIN X Y X COUT CIN Y X CIN Y X N CI Y X N CI Y X CIN Y X S ? + ? + ? = ? ? + ?' ?' +' ? ?' +' ?' ? = ⊕ ⊕ = 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 COUT为1。实现全加器等式的电路如图3所示，逻辑符号见下 图2 图3
课程设计任务书
目录 1. 数字电子设计部分 (1) 1.1 课程设计的目的与作用 (1) 1.2设计任务： (1) 1.2.1同步计数器 (1) 1.2.2串行序列信号检测器 (1) 1.3设计原理： (2) 1.3.1同步计数器 (2) 1.3.2串行序列信号检测器 (2) 1.4实验步骤： (3) 1.4.1同步计数器： (3) 1.4.2串行序列检测器 (6) 1.5设计总结和体会 (9) 1.6参考文献 (10) 2．模拟电子设计部分 (11) 2.1课程A设计的目的与作用 (11) 2.1.1课程设计 (11) 2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (11) 2.2.1 设计任务：负反馈放大电路的基本框图 (11) 2.2.2 Multisim软件环境的介绍 (12) 2.3电路模型的建立 (15) 2.4理论分析及计算 (15) 2.4.1电路反馈类型的判断 (15) 2.4.2对电压串联负反馈电路的理论分析 (16) 2.5仿真结果分析 (19) 2.6设计总结和体会 (23) 2.7 参考文献 (24)
1. 数字电子设计部分 1.1课程设计的目的与作用 1．了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； 2．掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； 3．掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用； 4．学会正确使用JK触发器。 1.2设计任务： 1.2.1同步计数器 1. 使用设计一个循环型3位2进制同步减法计数器，其中无效状态为（000,111），组合 电路选用与门和与非门等。 2. 根据同步计数器原理设计减法器的电路图。 3. 根据电路原理图使用Multisim进行仿真。 4. 将电路图进行实际接线操作。 5. 检查无误后，测试其功能。 1.2.2串行序列信号检测器 1.使用设计一个序列信号检测器，其中序列为（1110），组合电路选用与门和与非门等。 2.根据序列发生检测器原理设计检测器的原理图。 3.根据电路原理图使用Multisim进行仿真。 4.将电路图进行实际接线操作。 5.检查无误后，测试其功能。
1、要求：设计一个四位二进制计数器，将计数结果由数码管显示，显示结果为十进制数。数码管选通为低电平有效，段码为高电平有效。 分析：VHDL 描述包含五部分：计数器、将四位二进制数拆分成十进制数的个位和十位、二选一的数据选择器、七段译码、数码管选通控制信号 线定义为信号 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity counter3 is Port ( clk:in STD_LOGIC; clk1 : in STD_LOGIC; clr : in STD_LOGIC; en : in STD_LOGIC; co : out STD_LOGIC; scanout:out std_logic_vector(1 downto 0); ledout:out std_logic_vector(6 downto 0)); end counter3; architecture Behavioral of counter3 is signal cnt:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt1:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt2:std_logic_vector(3 downto 0); signal hex:std_logic_vector(3 downto 0); signal scan:std_logic_vector(1 downto 0); en clr
长安大学 电子技术课程设计 4位二进制加法器 专业车辆工程 班级22010901 姓名韩塽 指导教师顾樱华 日期2011、6、26
目录 一、技术要求 (2) 二、摘要 (2) 三、总体设计方案的论证及选择 (2) 1、加法器的选取 (2) 2、译码器的选取 (2) 3、数码管的选取 (3) 四.设计方案的原理框图，总体电路图，接线图及说明 (3) 1、总体原理图 (3) 2、总体接线图 (4) 五.单元电路设计，主要元器件选择与电路参数计算 (4) 1、逻辑开关 (4) 2、加法器设计 (5) 3、译码器设计 (7) 4、数码管设计 (9) 六、收获与体会 (10) 七、参考文献 (11) 八、附件（元器件清单） (12) 评语 (13)
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 该设计主要包括两个部分：一是用加法器实现四位二进制加数与被加数的输入，二是将相加产生的二进制和数用二位数码管显示，在此设计中加法器是重点，数码显示是难点。数码显示采用计数器，译码器七段译码显示管来实现。加法器分为半加器和全加器，半加器只能实现两个一位二进制数的相加，其只考虑两个加数本身的求和而不考虑低位来的进数位。目前使用最广泛的二进制加法器是二进制并行加法器。 三.总体设计方案的论证及选择 1.加法器的选取 二进制并行加法器是一种能并行产生两个n位二进制算术和的组合逻辑电路。按其进位方式的不同，可分为串行进位二进制并行加法器和超前进位二进制并行加法器两种类型。所以根据加法器的工作速度选取超前进位加法器。这里供选取的超前进位加法器有74LS283，CT74LS283，SN74LS283，DM74LS283，HD74LS283，M74LS283 可供选择。由于我们是非电专业，对电子器件的选取要求不高，为使设计简单起见所以选74LS283加法器。 2.译码器的选取 译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各种状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。译码器是组合逻辑电路的一个重要的器件，在显示译码器的选择上有七段译码器和八段译码器。此
学院信息学院专业通信工程姓名陈洁学号02 设计题目数字系统课程设计 内容四位二进制加法计数器 技术参数和要求0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111→0000 缺0100→0101 设计任务 1.按要求设计VHDL程序， 2.在Xinlinx Ise环境中运行程序并输出仿真波形。 工作进度和安排第18周： 1.学习Xinlinx Ise软件知识，熟悉软件相关操作； 2.学习multsim软件知识，熟悉其在画逻辑电路时的应用； 3.查阅相关资料，学习时序逻辑电路设计知识。 第20周： 1.按要求编写程序代码，； 2.运行并输出仿真波形； 3.程序下载到电路板测试； 4.利用multsim软件，设计时序电路； 5.运行并验证结果； 6.撰写报告。 指导教师（签字）： 年月日学院院长（签字）： 年月日
目录 一．数字系统简介 (3) 二．设计目的和要求 (3) 三．设计内容 (3) 四．VHDL程序设计 (3) 五．波形仿真 (11) 六. 逻辑电路设计 (12) 六．设计体会 (13) 七．参考文献 (13)
一．数字系统简介 在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统的设计分解为逻辑设计（前端），电路实现（后端）和验证桑相互独立而又相关的部分。由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种数字逻辑电路和组件建成宏单元或软件核，即ip库共设计者引用，设计者可以利用它们的模型设计电路并验证其他电路。VHDL这种工业标准的产生顺应了历史潮流。 二．设计目的和要求 1、通过《数字系统课程设计》的课程实验使电子类专业的学生能深入了解集成中规 模芯片的使用方法。 2、培养学生的实际动手能力，并使之初步具有分析，解决工程实际问题的能力。三．设计内容 四位二进制加计数，时序图如下： 0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111 →0000 缺0100→0101 。由JK触发器组成4位异步二进制加法计数器。 四．VHDL程序设计 四位二进制加计数，缺0100，0101（sw向上是0(on)；灯亮为0） LIBRARY IEEE; USE entity count10 is PORT (cp,r:IN STD_LOGIC; q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); end count10; ARCHITECTURE Behavioral OF count10 IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; BEGIN PROCESS (cp,r) BEGIN if r='0' then count<="0000"; elsiF cp'EVENT AND cp='1' THEN if count="0011" THEN count <="0110"; ELSE count <= count +1; END IF; end if; END PROCESS; q<= count; end Behavioral;
一.课程设计的目的： 1、学习并了解MATLAB软件。 2、尝试用Simulink建模。 3、实现对数字电路的防真设计。 4、利用全加器电路创建四位二进制加法器。 二.课程设计题目描述及要求： 利用所学的数字电路的基本知识和MUTLAB软件中Simulink的应用学习，完成对数字电路的仿真设计。用各种各样的组合逻辑电路设计全加器，输出曲线，再利用全加器设计电路创建四位二进制加法器电路图，给出输出。 三．MATLAB软件简介： MATLAB是MathWorks公司于1984年推出的一套高性能的数值计算可视化软件，集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。MATLAB是由Matrix 和Laboratory单词的前三个字母组合而成的，其含义是矩阵实验室。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。它支持线性和非线性系统，连续时间、离散时间，或者两者的相结合的仿真，而且系统是多进程的。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加法器逻辑电路。 四．课程设计的内容： 1、1位全加器的设计。 所谓全加器，就是带进位输入和进位输出的加法器。1位全加器有3个输入，分别是加
目录 1设计目的与作用 (1) 设计目的及设计要求 (1) 设计作用 (1) 2设计任务 (1) 3三位二进制减法计数器的设计 (1) 设计原理 (1) 设计过程 (2) 4 74161构成227进制同步计数器并显示 (4) 设计原理 (4) 设计过程 (4) 5仿真结果分析 (5) 三位二进制减法计数器仿真结果 (5) 74161构成227进制同步计数器的仿真结果 (8) 6设计总结 (8) 7参考文献 (9)
1设计目的与作用 设计目的及设计要求 按要求设计三位二进制减法计数器（无效状态001，011）及用74161构成227进制同步计数器并显示，加强对数字电子技术的了解，巩固课堂上学到的知识，了解计数器，并且加强对软件multisim的了解。 设计作用 multisim仿真软件的使用，可以使我们对计数器及串行检测器有更深的理解，并且学会分析仿真结果，与理论结果作比较。加强了自我动手动脑的能力。 2设计任务 1.三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 构成227进制同步计数器并显示 3三位二进制减法计数器的设计 设计原理 设计一个三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 000 /0010 /0100 /0101 /0110 /0 111
/1 排列n n n 210 Q Q Q 图 状态图 设计过程 a ．选择触发器 由于JK 触发器的功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP 上升沿触发的边沿JK 触发器。 b ．求时钟方程 采用同步方案，故取012CP CP CP CP === c ．求状态方程 由所示状态图可直接画出电路次态n+1n+1n+1 210Q Q Q 卡诺图。再分解开便可以得到如图各触 发器的卡诺图。 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10 1 图次态n+1 n+1n+12 10Q Q Q 卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10
可编程逻辑器件设计大作业 题目四位全加器设计 学院自动化与电气工程学院 班级 姓名 学号 2104年12月30 日
目录 摘要 (1) 1.设计目的 (2) 2.设计要求 (2) 3.设计原理 (2) 3.1.四位全加器 (2) 3.2.四位全加器的原理图 (4) 4.设计方案 (4) 4.1.仿真软件 (4) 4.2.全加器原理 (5) 4.2.1一位全加器的设计与原理 (5) 4.2.2四位全加器的原理及程序设计 (5) 5.程序设计 (7) 6.仿真及结果 (8) 总结与体会 (10) 参考文献 (11)
摘要 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。 本次设计是用VHDL语言设计四位全加器，并用Quartus II仿真。 关键词：VHDL 四位全加器Quartus II
四位全加器设计 1.设计目的 复习加法器的原理，掌握加法器的设计实现方法，设计实现数字系统设计中常用的4位全加器，在此基础上进一步熟悉MAX+PLUSⅡ或Quartus II软件的使用方法，熟练掌握EDA的图形编程方法、开发流程、以及组合逻辑电路的设计、分析、综合、仿真方法。 2.设计要求 1）复习EDA的相关技术与方法； 2）掌握VHDL或者Verilog语言，并要求能编写程序。 3）Quartus软件的使用：掌握程序编辑、编译、调试、仿真方法。 4）设计相关简单的电路，完成既定的功能。 3.设计原理 3.1.四位全加器 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。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。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。 四位全加器可对两个多位二进制数进行加法运算，同时产生进位。当两个二进制数相加时，较高位相加时必须加入较低位的进位项（Ci），以得到输出为和（S）和进位（C0）。 其中CIN表示输入进位位，COUT表示输出进位位，输入A和B分别表示