數字系統設計綜合實驗報告

實驗1 加法器設計

1） 實驗目的

（1） 複習加法器的分類及工作原理。

（2） 掌握用圖形法設計半加器的方法。

（3） 掌握用元件例化法設計全加器的方法。

（4） 掌握用元件例化法設計多位加法器的方法。

（5） 掌握用Verilog HDL語言設計多位加法器的方法。

（6） 學習運用波形仿真驗證程序的正確性。

（7） 學習定時分析工具的`使用方法。

2） 實驗原理

加法器是能夠實現二進制加法運算的電路，是構成計算機中算術運算電路的基本單元。目前，在數字計算機中，無論加、減、乘、除法運算，都是化為若干步加法運算來完成的。加法器可分為1位加法器和多位加法器兩大類。1位加法器有可分為半加器和全加器兩種，多位加法器可分為串行進位加法器和超前進位加法器兩種。

（1）半加器

如果不考慮來自低位的進位而將兩個1位二進制數相加，稱半加。實現半加運算的電路則稱為半加器。若設A和B是兩個1位的加數，S是兩者相加的和，C是向高位的進位。則由二進制加法運算規則可以得到。

（2）全加器

在將兩個1位二進制數相加時，除了最低位以外，每一位都應該考慮來自低位的進位，即將兩個對應位的加數和來自低位的進位三個數相加，這種運算稱全加。實現全加運算的電路則稱為全加器。

若設A、B、CI分別是兩個1位的加數、來自低位的進位，S是相加

的和，C是向高位的進位。則由二進制加法運算規則可以得到：

3）

（1）

（2）

（3） 實驗內容及步驟 用圖形法設計半加器，仿真設計結果。 用原件例化的方法設計全加器，仿真設計結果 用原件例化的方法設計一個4為二進制加法器，仿真設計結果，

進行定時分析。

（4） 用Verilog HDL語言設計一個4為二進制加法器，仿真設計結

果，進行定時分析。

（5） 分別下載用上述兩種方法設計4為加法器，並進行在線測試。

4)設計

1）用圖形法設計的半加器，如下圖1所示，由其生成的符號如圖2

所示。

2）用元件例化的方法設計的全加器如圖3所示，由其生成的符號如圖4所示。

圖三：

圖四：

5）全加器時序仿真波形如圖下圖所示

6）心得體會：

第一次做數字系統設計實驗，老師給我們講了用圖形法設計的全過程。在這次過程中，我進一步加強對理論知識的學習，將理論與實踐結合起來。實驗過程中遇到了一個小問題是生成半加器符號，後來發現缺了File/Create Default這一步。通過這一次的失誤，我明白了做事要認真！最後將實驗做出來了，體味了成功的喜悦！通過這次實驗我複習了加法器的分類及工作原理，

並掌握了用圖形法設計半加器的方法，掌握了用元件例化法設計全加器的方法，掌握了用元件例化法設計多位加法器的方法，掌握了用Verilog HDL語言設計多位加法器的方法，學習了運用波形仿真驗證程序的正確性，學習定時分析工具的使用方法。