实验五 全加器的应用杭州电子科技大学国家级电工电子实验中心数字电路与逻辑设计实验一、实验目的（1）了解算术运算电路的结构2）掌握半加器、全加器二者之间的区别和联系3）掌握74LS283先行进位全加器的逻辑功能和特点4）掌握全加器的应用二、实验所用器件型号及管脚排列74LS283管脚排列和逻辑符号（一）半加器三、实验原理半加器，即不考虑虑低位的进进位输输入的加法器例如设设计计一位二进进制的半加器半加器真值值表如表所示，由真值表得到 和 ，由表达式得到用门电路实现的半加器电路以及半加器的逻辑符号如图 半加器电路及逻辑符号半加器真值表（二）全加器相对半加器而言，全加器不仅要考虑两数相加，还要考虑低位向本位的进位一位全加器逻辑电路图一位全加器逻辑符号及扩展74LS283是TTL双极型并行4位全加器，特点是先行进位，因此运算速度很快，其外形为双列直插，管脚排列和逻辑符号如图2.5.5所示它有两组4位二进制数输入A4A3A2A1、B4B3B2B1，一个低位向本位的进位输入CI，有一组二进制数输出S4S3S2S1，一个最高位的进位输出CO，该器件所完成的4位二进制加法运算如右图所示。
三）集成全加器芯片74LS283的应用74LS283的基本应用如下：1．完成4位二进制数加法因为74LS283本身是全加器，所以可以直接进行4位二进制数加法，例如：A4A3A2A1=1001，B4B3B2B1=1101，CI=0，则输出为C4S4S3S2S1=101102．实现码组变换有些码组变换存在加法关系，如8421BCD码转换至余3码，只要在8421BCD码基础上加3（0011）即可实现变换3．8421BCD码加法器十 进进制数二进进制加法器的输输出（校正电电路的输输入）BCD码码的输输出列C4S4S3S2S1C4S4S3S2S100000000000 10000100001 20001000010 30001100011 40010000100 50010100101 60011000110 70011100111 80100001000 90100101001100101010000110101110001120110010010130110110011140111010100150111110101161000010110171000110111181001011000191001111001BCD码加法电路图P=S4S3+S4S2+C44．实现两个4位二进制数相减。
两个4位二进制数相减可以看做两个带符号的4位二进制数相加，即原码的相减变为补码的相加，而正数的补码就是本身，负数的补码是反码加1，这样，A-B=A+（-B），就可利用74LS283实现减法运算A数照常输入，B数通过反相器输入，加1可以使CI=1得到，这样输出的结果就是两数之差，但是这个结果为补码，要通过CO来判别结果的正负例如7-3（原码0111-0011）转化为补码相加0111+1101=10100这里CO=1，结果为正数，补码0100等于原码，即结果为+4；而3-7（原码0011-0111）转化为补码相加0011+1001=01100这里CO=0，结果为负数，补码1100还要再求补一次才能得到正确的原码，1100求补为0100，即结果为-4按习惯，把CO通过非门取反作为符号位加法器完成的减法计算电路（一）基础实验部分四、实验内容1．利用74LS283加法器实现二进制加法加法器功能测试加法器功能测试2．利用74LS283四位二进制加法器实现8421BCD码转换为余3码的电路要求写出设计全过程，画出逻辑电路图8421BCD码码到余3码码 3．实现一位8421BCD码的加法运算用两块74LS283及门电路实现，要求写出设计全过程，画出逻辑图。
输入用逻辑开关，输出用指示灯，改变开关状态，观察输出指示灯的变化，将实验结果记录在表中两位8421BCD码的加法4．实现两个4位二进制数的减法根据前面讲到的利用加法器来实现减法运算的原理，此电路必须分两步进行，所以要用两块74LS283及适当门电路完成连接，输入用逻辑开关表示，输出用指示灯来观察结果，改变开关状态，观察输出指示灯的变化，将实验结果记录在表中5．用门电路设计出一位半加器，并且由半加器扩展成一位全加器要求写出设计全过程，画出逻辑电路图两个4位二进制数的减法（二）提高部分6．用适当门电路设计一个二进制原码反码选择器，要求写出设计过程，画出逻辑图，并且检测电路是否正确提示：用变量M来进行判别是原码还是反码7．试用异或门和集成4位二进制全加器74LS283构成一个无符号数的4位并行加、减运算电路要求当控制信号X＝0时，电路实现加法运算;X＝1时，实现减法运算8．用适当门电路和74LS283来完成一个8421BCD到2421BCD码的转换电路要求写出设计过程，并检验设计结果是否正确提示：分析8421BCD码到2421BCD码是否有特殊对应的加法关系）9．用74LS283和门电路实现4位X 4位的乘法器，并用Multsim软件进行仿真。