全加器功能及應用的仿真設計分析
2020-12-05 電子產品世界
摘要：加法運算是數字系統中最基本的算術運算。為了能更好地利用加法器實現減法、乘法、除法、碼制轉換等運算，提出用Multisim虛擬仿真軟體中的邏輯轉換儀、字信號發生器、邏輯分析儀，對全加器進行功能仿真設計、轉換、測試、分析，強化Multisim的使用，並通過用集成全加器74LS283實現兩個一位8421碼十進位數的減法運算，掌握了全加器的應用方法。測試證明，全加器功能的擴展和應用，利用Multisim軟體的仿真設計能較好地實現。
關鍵詞：全加器74LS283D；邏輯轉換儀XLC；邏輯分析儀XLA；字信號發生器XWG；Multisim軟體
數字系統的基本任務之一就是進行算術運算。而常見的加、減、乘、除等運算均可以利用加法運算來實現。所以，加法器就成為數字系統中最基本的運算單元，可廣泛用於構成其他邏輯電路。
1 全加器的基本概念
加法器是一種常見的組合邏輯部件，有半加器和全加器之分。半加器是只考慮兩個加數本身，而不考慮來自低位進位的邏輯電路，就是兩個相加數最低位的加法運算。全加器不僅考慮兩個一位二進位數相加，還要考慮與低位進位數相加的運算電路。兩個數相加時，除最低位之外的其餘各位均是全加運算電路。
2 仿真軟體的特點
Multisim是一個專門用於電路設計與仿真的EDA工具軟體。Muhisim起源於20世紀80年代加拿大In-teractive Image Technologies公司推出的電子仿真軟體EWB5·0(Electronics Workbench)。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用等突出優點，迅速被推廣應用。
Multisim仿真軟體能將電路原理圖的創建、電路的仿真分析及結果輸出都集成在一起，並具有繪製電路圖所需的元器件及其仿真測試的儀器，可以完成從電路的仿真設計到電路版圖生成的全過程，從而為電子系統的設計、電子產品的開發和電子系統工程提供一種全新的手段和便捷的方法。
3 全加器仿真設計分析
全加器是屬於數字電子技術中的組合邏輯電路，其功能設計可以根據組合邏輯電路的設計方法來完成。通常有確定輸入輸出變量的個數和狀態、列真值表、卡諾圖化簡出邏輯表達式、選擇器件畫出邏輯圖。現在使用Multisim仿真軟體，在組合電路分析設計時，將邏輯關係5種表達方式中的真值表、邏輯表達式、邏輯圖任意一種寫入軟體內，就可以很方便地完成功能分析和設計。
3．1 全加器功能仿真分析
設計一個一位二進位數的全加器，其過程是根據設計要求，首先確定輸入、輸出變量的個數和狀態。那麼該全加器就有3個輸入變量，分別是兩個加數Ai、Bi和一個低位進位Ci-1，兩個輸出變量本位的和Si，以及向高位的進位Gi。現在利用Multisim仿真軟體，不需要再進行列真值表、卡諾圖化簡、畫邏輯圖等步驟。只要將確定出的輸入變量個數，直接在Multisim仿真軟體中虛擬仿真儀器邏輯轉換儀的真值表內選中，輸出變量結果在表中調準，就能方便地轉換出邏輯關係的其他表示結果，如圖1所示。
邏輯轉換儀XLC(Logic Converter)是Multisim仿真軟體特有的仿真儀器，實驗室並不存在這樣的實際儀器，目前在其他電路仿真軟體中也沒有。邏輯轉換儀可以在真值表、邏輯表達式、邏輯圖之間進行轉換。在設計電路時，直接將所設計電路的真值表輸入邏輯轉換儀，就能得到相應的邏輯表達式和邏輯圖等。
實現全加器邏輯功能，將全加器和輸出S及進位輸出Gi的真值表分別寫入邏輯轉換儀，選中並點擊邏輯轉換儀XLC1圖標，出現邏輯轉換儀面板，在其最上方有A-H 8個輸入變量選擇，全加器輸入3個變量A、B、C，點擊選中對應的小圓圈變白，並在下方表格內自動生成輸入變量的全部組合，在表格右邊一列點擊滑鼠調整輸出的值0、1或X，真值表寫入後操作邏輯轉換儀的圖標，就自動在邏輯轉換儀面板的左下方轉換出與進位Ci真值表對應的標準與或邏輯表達式或最簡與或表達式，圖1中是最簡與或表達式Ci=AiCi-1+AiBi+BiCi-1或最簡表達式。操作邏輯轉換儀的圖標，得到全加器進位Ci的與或邏輯圖或與非邏輯圖，圖1中是與非邏輯電路圖。
相關焦點
-
基於多數決定邏輯門的全加器電路設計
減法、乘法、除法及地址計算這些基於加法的運算已廣泛地應用於超大規模集成電路(VLSI)中。全加器是組成二進位加法器的基本組成單元，所以提高全加器的性能是提高運算器性能的最重要途徑之一。 對於全加器結構的研究，國內外有許多相關報導，大多數研究致力於提高全加器的速度和降低其功耗。 -
基於Matlab GUI的整流電路仿真設計[圖]
如果通過實驗來驗證，需要經過反覆多次的元件安裝、調試、重新設計等步驟，這樣使得設計耗資大，效率低，周期長。現代計算機仿真技術為電力電子電路的設計和分析提供了嶄新的方法，可以使複雜的電力電子電路、系統的分析和設計變得更加容易和有效。Matlab是一種計算機仿真軟體，它是以矩陣為基礎的交互式程序計算語言。 -
仿真——研發設計的工具
01 引言新型科技快速發展下的電子產品應用，對電子元器件的設計和功能要求不斷提高。企業在產品開發時面臨的一個重大挑戰就是複雜性。這種複雜性是普遍性的，包括產品結構和工作環境的複雜性。工程師需要評估不同產品設計的指標性能及其在不同環境中的行為，同時又不能大幅增加花費的時間，避免佔用日益緊張的開發日程。藉助工具進行研發設計顯得迫切而重要。02 仿真平臺、仿真方法順絡採取的策略是在開發早期階段，通過仿真技術來改進產品性能的評估方式，根據仿真結果提供的信息指導設計人員在開發過程中做出正確的決策。 -
新型移動式堆料機的設計仿真及應用
輪胎式移動智能堆料機設計工作如下：1）利用差速原理，對輪胎式移動智能堆料機的行走機構形式進行了設計，並明確了其總體方案，可自由地在堆場進行布料，無需碼頭再建設基礎和布設鋼軌；2）根據移動堆高機的主要設計參數，從物料輸送系統原理出發，確定物料輸送機構的布置方案，並利用離散元仿真軟體EDEM 進行物料輸送過程的仿真，模擬其輸送和堆高過程，分析其堆高效率與效果。 -
基於信號完整性理論的PCB仿真設計與分析研究
在基於信號完整性計算機分析的 PCB設計方法中，最為核心的部分就是PCB板級信號完整性模型的建立，這是與傳統的設計方法的主要區別之處。SI模型的準確性將決定設計的正確性，而 SI模型的可建立性則決定了這種設計方法的可行性。 -
CAE在生物醫療領域中的分析與仿真應用
CAE在生物醫療領域中的分析問題通常包括生物固體力學、生物與生理流體力學、細胞生物力學、康復工程力學、運動系統力學等。而隨著仿真分析技術水平的不斷提升以及國內外研究學者對醫療事業的不斷重視，在上述的五個方面從試驗和仿真分析以及解析計算三方面有了很大的發展，尤其是在仿真分析方面，不論是材料本構的開發，還是仿真手段的創新都有許多的新發展。 -
一種全橋逆變電路saber仿真失敗情況分析
saber是目前世界上最專業的電路仿真軟體之一，其能夠最大程度上的對電路設計進行模擬，通過這種方式來避免實體電路搭建完畢後再發生錯誤導致的時間與成本的浪費。 -
基於FPGA的高速流水線浮點乘法器設計與實現
在本次設計中，通 過選擇的方法，幾乎可以在Normalization 標誌產生後立刻獲得積的指數部分，使E_Adder 不處於關鍵路徑。 本設計收集三級進位信號，配合尾數相乘單元的 Normalization 信號，對計算結果進行 規格化處理，並決定是否輸出無窮大、無窮小或正常值。 根據 E_Adder 的時序仿真視圖，可看出設計完全符合應用需求。 -
EDA技術設計的常用軟體以及仿真工具介紹
這些工具都有較強的功能，一般可用於幾個方面，例如很多軟體都可以進行電路設計與仿真，同進還可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟體接口。下面按主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、PCB設計軟體、IC設計軟體、PLD設計工具及其它EDA軟體，進行簡單介紹。 -
交通仿真在中國的應用前景
交通仿真技術的演變交通仿真早在上個世紀50年代即被提出，經過多年的研究與實踐，人們在交通網絡仿真方面已取得了許多有益的研究成果。對交通分析與仿真的研究離不開交通模型，因為它是研究的基礎所在。由於各種交通分析仿真軟體都建立在各自的交通仿真模型基礎之上，而且模型對軟體性能優劣起決定性作用，因此有必要先對交通模型及其應用演化過程有所了解。所謂宏觀仿真模型，適用於描述系統的總體特性，不追究系統中的個體行為和細節。具體到交通系統，它將交通流處理成類似於管道中的流體，通過流量、密度、速度等一些集聚性關係來進行描述。 -
設計、仿真一體化,才是未來?
憑藉良好的商業運作和通用電氣的背景，很快iSight得到了CAE仿真應用水平最高的汽車與航空巨頭公司的青睞，在公司成立之初四年時間，公司增長了20多倍。 在實際應用中，iSight也意識到優化建立於仿真過程的集成，於是在2003年推出FIPER集成環境，使得各種不同的CAE仿真工具可以自動交換數據，便於實現由優化來驅動設計和分析的一體化，這讓iSight如虎添翼，繼續迅速發展。 -
R&S矢量源及信號分析儀的無線系統仿真及設計
但是，由於缺少實際的被測系統，在系統仿真和模塊仿真階段如何進行相應的驗證一直是困擾設計人員的主要問題。因此從設計初期開始就有必要引入相應的測試功能，這也是整個無線系統設計的重點和難點。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/194443.htm 基於羅德與施瓦茨(RS)公司的矢量源和信號分析儀可以充分利用仿真設計軟體的優勢，構建無線系統的通用仿真平臺，完成從天線設計、射頻電路與系統仿真、頻率合成仿真、基帶信號處理等全系統仿真任務 -
基於NI Multisim 1O的函數發生器設計與仿真
摘要：Multisim軟體以其強大的仿真功能，在電路設計中已經廣泛應用。文章基於NI公司的推出的新版本Multisim 10設計了函數發生器，並對設計進行仿真和理論分析，縮短了電路開發的周期，更加方便地計算電路以及調整參數，使設計的電路達到預期的要求。 -
大型Solidworks裝配設計與仿真工作站配置推薦
大型Solidworks裝配設計與仿真工作站配置推薦 主要內容（一）三維設計與仿真計算卡頓、計算慢問題分析（二） UltraLAB圖形工作站件硬體配置2.1 大型三維建模工作站配置推薦2.2 大型裝配設計、仿真模擬工作站配置推薦（一）三維設計與仿真計算的卡頓、計算慢問題分析 Solidworks -
多路舵機控制PWM發生器的設計與Proteus仿真
最後以一個典型的應用實例驗證了設計的可行性與可靠性。實驗證明，本系統可在單片機定時器資源有限的情況下同時對多個舵機的輸出轉角進行控制。單片機功能的飛速發展，其應用範圍日益廣泛，小到玩具，大到機器人，無論從數據採集，過程控制，模糊控制等智能系統，還是人類的日常生活，都離不開單片機。但是在單片機系統的開發過程中，如果先製作好電路板，再反覆編程調試，就會給單片機系統開發帶來一定的麻煩。 -
利用電子仿真軟體Saber對無刷直流電機控制系統進行仿真分析
相對於有刷電機，無刷直流電機採用電子換向代替了機械換向，轉速高，輸出功率大，壽命長，散熱好，無換向火花，噪聲低，可在高空稀薄條件下工作，廣泛應用在要求大功率重量比、響應速度快、可靠性高的隨動系統中。 隨著DSP數字控制晶片功能和速度的提高，以數位訊號處理器為核心的控制電路和嵌入式控制軟體將代表無刷直流電機控制的發展方向。 -
2.4G ZigBee模塊設計的信號完整性仿真技術應用
本文研究的技術採用的ZigBee產品工作頻段為2.4GHz，該頻段比傳統信號傳輸速度高出許多倍，因此板卡的設計要求也複雜很多。採用傳統的PCB設計經驗是無法滿足該射頻板的要求，我們需要採用針對射頻電路板的新技術--信號完整性仿真技術。 -
利用仿真技術改善EV電力電子設計
線性模型可用於測試基本的嵌入式控制器功能，但是要進行調整和優化，則需要準確地表示更複雜的系統行為。使用基於CPU的系統進行實時仿真具有諸多局限性，導致模型在環(MIL)和硬體在環(HIL)等基於仿真的方法無法應用於產品開發的早期階段，也無法避免成本高昂且耗時的電動發電機(電機測試臺)物理測試。 -
微課預告 l 點陣結構設計與仿真分析
與傳統固體結構不同，點陣結構不僅僅是一種輕量化結構，也是一種功能性結構，可以實現如阻尼減震、吸聲降噪、緩衝吸能以及隔熱隔磁等功能。然而，點陣結構往往很複雜，傳統工藝幾乎無法實現複雜點陣結構的製造，隨著增材製造技術的快速發展，增材製造可以滿足複雜點陣結構的製造要求。 -
幾種數字調製方式的仿真與分析
針對數字調製系統中五種常見的調製方式，基於Matlab將各個環節對調製性能的影響及仿真模型的可靠性進行了跟蹤分析；最後利用圖形用戶界面(GUI)功能設計了一個仿真系統，比較了各種調製方式的性能，仿真結果與理論值比較接近。