全加器功能及應(yīng)用的仿真設(shè)計(jì)分析

摘要：加法運(yùn)算是數(shù)字系統(tǒng)中最基本的算術(shù)運(yùn)算。為了能更好地利用加法器實(shí)現(xiàn)減法、乘法、除法、碼制轉(zhuǎn)換等運(yùn)算，提出用Multisim虛擬仿真軟件中的邏輯轉(zhuǎn)換儀、字信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀，對(duì)全加器進(jìn)行功能仿真設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)換、測(cè)試、分析，強(qiáng)化Multisim的使用，并通過(guò)用集成全加器74LS283實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位8421碼十進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算，掌握了全加器的應(yīng)用方法。測(cè)試證明，全加器功能的擴(kuò)展和應(yīng)用，利用Multisim軟件的仿真設(shè)計(jì)能較好地實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：全加器74LS283D；邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC；邏輯分析儀XLA；字信號(hào)發(fā)生器XWG；Multisim軟件

數(shù)字系統(tǒng)的基本任務(wù)之一就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。而常見(jiàn)的加、減、乘、除等運(yùn)算均可以利用加法運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，加法器就成為數(shù)字系統(tǒng)中最基本的運(yùn)算單元，可廣泛用于構(gòu)成其他邏輯電路。

1 全加器的基本概念
加法器是一種常見(jiàn)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(gè)加數(shù)本身，而不考慮來(lái)自低位進(jìn)位的邏輯電路，就是兩個(gè)相加數(shù)最低位的加法運(yùn)算。全加器不僅考慮兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加，還要考慮與低位進(jìn)位數(shù)相加的運(yùn)算電路。兩個(gè)數(shù)相加時(shí)，除最低位之外的其余各位均是全加運(yùn)算電路。

2 仿真軟件的特點(diǎn)
Multisim是一個(gè)專門(mén)用于電路設(shè)計(jì)與仿真的EDA工具軟件。Muhisim起源于20世紀(jì)80年代加拿大In-teractive Image Technologies公司推出的電子仿真軟件EWB5·0(Electronics Workbench)。它以界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)，迅速被推廣應(yīng)用。
Multisim仿真軟件能將電路原理圖的創(chuàng)建、電路的仿真分析及結(jié)果輸出都集成在一起，并具有繪制電路圖所需的元器件及其仿真測(cè)試的儀器，可以完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過(guò)程，從而為電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和電子系統(tǒng)工程提供一種全新的手段和便捷的方法。

3 全加器仿真設(shè)計(jì)分析
全加器是屬于數(shù)字電子技術(shù)中的組合邏輯電路，其功能設(shè)計(jì)可以根據(jù)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法來(lái)完成。通常有確定輸入輸出變量的個(gè)數(shù)和狀態(tài)、列真值表、卡諾圖化簡(jiǎn)出邏輯表達(dá)式、選擇器件畫(huà)出邏輯圖?，F(xiàn)在使用Multisim仿真軟件，在組合電路分析設(shè)計(jì)時(shí)，將邏輯關(guān)系5種表達(dá)方式中的真值表、邏輯表達(dá)式、邏輯圖任意一種寫(xiě)入軟件內(nèi)，就可以很方便地完成功能分析和設(shè)計(jì)。
3．1 全加器功能仿真分析
設(shè)計(jì)一個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的全加器，其過(guò)程是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先確定輸入、輸出變量的個(gè)數(shù)和狀態(tài)。那么該全加器就有3個(gè)輸入變量，分別是兩個(gè)加數(shù)Ai、Bi和一個(gè)低位進(jìn)位Ci-1，兩個(gè)輸出變量本位的和Si，以及向高位的進(jìn)位Gi。現(xiàn)在利用Multisim仿真軟件，不需要再進(jìn)行列真值表、卡諾圖化簡(jiǎn)、畫(huà)邏輯圖等步驟。只要將確定出的輸入變量個(gè)數(shù)，直接在Multisim仿真軟件中虛擬仿真儀器邏輯轉(zhuǎn)換儀的真值表內(nèi)選中，輸出變量結(jié)果在表中調(diào)準(zhǔn)，就能方便地轉(zhuǎn)換出邏輯關(guān)系的其他表示結(jié)果，如圖1所示。

邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC(Logic Converter)是Multisim仿真軟件特有的仿真儀器，實(shí)驗(yàn)室并不存在這樣的實(shí)際儀器，目前在其他電路仿真軟件中也沒(méi)有。邏輯轉(zhuǎn)換儀可以在真值表、邏輯表達(dá)式、邏輯圖之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，直接將所設(shè)計(jì)電路的真值表輸入邏輯轉(zhuǎn)換儀，就能得到相應(yīng)的邏輯表達(dá)式和邏輯圖等。
實(shí)現(xiàn)全加器邏輯功能，將全加器和輸出S及進(jìn)位輸出Gi的真值表分別寫(xiě)入邏輯轉(zhuǎn)換儀，選中并點(diǎn)擊邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC1圖標(biāo)，出現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)換儀面板，在其最上方有A-H 8個(gè)輸入變量選擇，全加器輸入3個(gè)變量A、B、C，點(diǎn)擊選中對(duì)應(yīng)的小圓圈變白，并在下方表格內(nèi)自動(dòng)生成輸入變量的全部組合，在表格右邊一列點(diǎn)擊鼠標(biāo)調(diào)整輸出的值0、1或X，真值表寫(xiě)入后操作邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)，就自動(dòng)在邏輯轉(zhuǎn)換儀面板的左下方轉(zhuǎn)換出與進(jìn)位Ci真值表對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與或邏輯表達(dá)式或最簡(jiǎn)與或表達(dá)式，圖1中是最簡(jiǎn)與或表達(dá)式Ci=AiCi-1+AiBi+BiCi-1或最簡(jiǎn)表達(dá)式。操作邏輯轉(zhuǎn)換儀的圖標(biāo)，得到全加器進(jìn)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。