数电实验二——全加器与广义译码器实验

实验目的与要求

实验名称：全加器与广义译码器实验

实验原理

全加器

一位全加器是对两个1位二进制数进行相加并考虑来自低位的进位，求得和及向高位进位的逻辑电路，是算术运算电路的基本逻辑单元。

其逻辑真值表如表2-1所示。其中Ai、Bi是加数，

Ci-1是低位的进位数，Si是本位和值，Ci是向高位的进位数。

根据真值表，可以得到输入函数逻辑表达式如下：

实现一位全加器有很多种方法，例如可以由半加器组成。

表2-1 一位全加器的真值表

1.1半加器的设计

能对两个1位二进制数进行相加求和，并向高位进位的逻辑电路称为半加器。半加器只考虑两个1位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数据的运算电路。半加器真值表如表2-2所示，得到半加器的输出逻辑函数表达式如下，其中A、B是加数，so是本位相加和值，CO是向高位的进位数。

表2-2 一位半加器的真值表

1.2. 完成全加器的电路设计

根据全加器的真值表，输出逻辑表达式可以写为：

由此可见，全加器可以由两个半加器和一个或门组成，连接好电路并保存。

实验内容

包括：

使用门电路，设计一位半加器。使用Quartus II创建工程，编辑原理图，编译，编辑波形文件仿真，测试其功能，记录波形并说明仿真结果。
调用上述半加器元件，设计一位全加器。使用Quartus II创建工程，编辑原理图，编译，编辑波形文件仿真，测试其功能，记录波形并说明仿真结果。。
用HDL语言设计一个一位全加器，使用Quartus II 创建工程，用Verilog HDL语言设计电路，编译，编辑波形文件仿真，测试其功能，记录波形并说明仿真结果。

实验步骤、

1、设计半加器：在Quartus II中新建工程后，选择菜单File--New。在New窗口的Design Files页中选择Block Diagram/Schematic File原理图编辑窗口。

在弹出的原理图编辑窗连好如图2-1所示的电路图。

2、将半加器的原理图转化为电路元件：在完成了图2-1的文件编辑和存盘后，就要将其变成一个电路元件以备调用。方法如图2-2所示，选择菜单File—Create/Update——Creat Symbol Files…。这时Quartus首先对文件进行检查，如果没有错误，就会将其转化为一个元件，放在当前工程库中，即放在文件夹d：\MY_PROJECT中

3、完成全加器的电路设计：新建一个原理图编辑窗口，双击原理图编辑窗的任何空白位置，即能打开元件调用窗。单击左上Libraries栏的Project里面将出现已转换好的元件的元件名add（图2-3）。按OK按钮，将此元件调入原理图。

根据全加器的真值表，输出逻辑表达式可以写为：

由此可见，全加器可以由两个半加器和一个或门组成，如图2-4所示。连接好电路并保存。

4、用HDL表述：在Quartus II中新建工程后，选择菜单File--New。在New窗口的Design Files页中选择Verilog HDL File的HDL文本编辑器。

在弹出的文本编辑窗中键入如图2-5所示的程序，并以DECD38文件名存盘。该程序实际上就是译码器真值表的一种表述。事实上，如果有了真值表，就可以模仿图2-5右栏的格式，将对应的数据填入到图2-5所示的“表”中。此“表”的其他表述可以基本保持不变。

关键设计原理图、

仿真波形、

实验结果分析：

图一半加器的波形符合真值表，ab输入全为0则输出全为0，ab中有有一个为1，则CO为0，S为1，AB都为1，则CO出1，S为0

图二符合全加器的逻辑：

总结与体会

对这一次实验的学习总结、对实验的建议、实验体会。

这次学习了半加器与全加器的设计，明白了如何将已经设计好的电路进行封装，封装成为元器件，同时学习了HDL表述，通过代码来设计电路，收获巨大。

完整的实验代码我已经上传到百度网盘，可以点此链接下载：

链接: https://pan.baidu.com/s/1RaVSUhfOxdoN0AsGobBceA 提取码: tkkf 复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦