全加器功能及應用的仿真設計分析

摘要：加法運算是數字系統中最基本的算術(shù)運算。為了能更好地利用加法器實(shí)現減法、乘法、除法、碼制轉換等運算，提出用Multisim虛擬仿真軟件中的邏輯轉換儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀，對全加器進(jìn)行功能仿真設計、轉換、測試、分析，強化Multisim的使用，并通過(guò)用集成全加器74LS283實(shí)現兩個(gè)一位8421碼十進(jìn)制數的減法運算，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軟件的仿真設計能較好地實(shí)現。
關(guān)鍵詞：全加器74LS283D；邏輯轉換儀XLC；邏輯分析儀XLA；字信號發(fā)生器XWG；Multisim軟件

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

1 全加器的基本概念
加法器是一種常見(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)相加數最低位的加法運算。全加器不僅考慮兩個(gè)一位二進(jìn)制數相加，還要考慮與低位進(jìn)位數相加的運算電路。兩個(gè)數相加時(shí)，除最低位之外的其余各位均是全加運算電路。

2 仿真軟件的特點(diǎn)
Multisim是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于電路設計與仿真的EDA工具軟件。Muhisim起源于20世紀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(guān)、操作方便、分析功能強大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點(diǎn)，迅速被推廣應用。
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(guò)程，從而為電子系統的設計、電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)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
全加器是屬于數字電子技術(shù)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(lái)完成。通常有確定輸入輸出變量的個(gè)數和狀態(tài)、列真值表、卡諾圖化簡(jiǎn)出邏輯表達式、選擇器件畫(huà)出邏輯圖?，F在使用Multisim仿真軟件，在組合電路分析設計時(shí)，將邏輯關(guān)系5種表達方式中的真值表、邏輯表達式、邏輯圖任意一種寫(xiě)入軟件內，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(gè)一位二進(jìn)制數的全加器，其過(guò)程是根據設計要求，首先確定輸入、輸出變量的個(gè)數和狀態(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?，F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，直接在Multisim仿真軟件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(guān)系的其他表示結果，如圖1所示。

邏輯轉換儀XLC(Logic Converter)是Multisim仿真軟件特有的仿真儀器，實(shí)驗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。邏輯轉換儀可以在真值表、邏輯表達式、邏輯圖之間進(jìn)行轉換。在設計電路時(shí)，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(shí)現全加器邏輯功能，將全加器和輸出S及進(jìn)位輸出Gi的真值表分別寫(xiě)入邏輯轉換儀，選中并點(diǎn)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(gè)輸入變量選擇，全加器輸入3個(gè)變量A、B、C，點(diǎn)擊選中對應的小圓圈變白，并在下方表格內自動(dòng)生成輸入變量的全部組合，在表格右邊一列點(diǎn)擊鼠標調整輸出的值0、1或X，真值表寫(xiě)入后操作邏輯轉換儀的圖標，就自動(dòng)在邏輯轉換儀面板的左下方轉換出與進(jìn)位Ci真值表對應的標準與或邏輯表達式或最簡(jiǎn)與或表達式，圖1中是最簡(jiǎn)與或表達式Ci=AiCi-1+AiBi+BiCi-1或最簡(jiǎn)表達式。操作邏輯轉換儀的圖標，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。