组合逻辑电路课程设计之——
4位二进制全加器/全减器
作者：姓名：周志敏 学号：2907301001 姓名：王光甫 学号：2907301007 姓名：沈俊楷 学号：2907301004
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：
S?X?Y?CIN?X?Y??CIN??X??Y?CIN??X??Y??CIN?X?Y?CINCOUT?X?Y?X?CIN?Y?CIN
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
2）四位二进制加法器 a) 串行进位加法器
四位二进制加法器可以采用4个一位全加器及连成串行进位加法器，其实现框图如下
输入：
Input： A3A2A1A0 加数输入 B3B2B1B0 加数输入
C0 进位输入（CIN) 输出：
Output S3S2S1S0 和数输出
C4 进位输出 (COUT)
b）超前位链结构加法器
S?A?B?Ci?1COUT?AB?Ci?1(A?B)号
令Gi?AiBi 产生进位 Pi?Ai?Bi产生传输信
四位全加器的进位链逻辑可以表示为如下：
C1?G1?P1C0C2?G2?P2G1?P2P1C0C3?G3?P3G2?P3P2G1?P3P2P1C0C4?G4?P4G3?P4P3G2?P4P3P2G1?P4P3P2P1C0
根据上面对加法器的具体分析，下面给出的是4位二进制全加器的部分真值表：
A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 CIN S3 S2 S1 S0 COUT 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0