数电课程设计(四位二进制无符号数乘法器-)

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1、数字电子技术基础课程设计 数字电子技术基础数字电子技术基础 课程设计报告课程设计报告 学学 院院 电气信息学院电气信息学院 专专 业业 设计题目设计题目 四位二进制无符号数乘法器四位二进制无符号数乘法器 数字电子技术基础课程设计 目录 1 设计任务描述 - 1 - 1.1 设计描述 - 1 - 1.2 设计概述 - 1 - 2 通用器件实现 - 1 - 2.1 方案一 与门和全加器组合逻辑电路 - 1 - 2.1.1 设计思路 . - 1 - 2.1.2 仿真测试 . - 2 - 2.1.3 优缺点分析 . - 3 - 2.2 方案二 多种通用集成芯片组合逻辑电路 - 3 - 2.2.1 设计

2、思路 . - 3 - 2.2.2 仿真测试 . - 5 - 2.2.3 优缺点分析 . - 7 - 3 使用硬件描述语言Verilog 实现 - 7 - 3.1 设计目的 - 7 - 3.2 设计要求 - 7 - 3.3 硬件语言描述 - 7 - 3.4 BASY2 板结果附图. - 9 - 4 结论与心得体会 - 11 - 4.1 结论 . - 11 - 4.2 心得体会 . - 11 - 数字电子技术基础课程设计 - 1 - 1 设计任务描述 1.1 设计描述 设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。两个二进制数分别是被乘数 3210 A A A A 和乘数 3210 B B B B

3、。被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。乘法运算的结果即乘 积由电平指示灯显示的二进制数。做到保持乘积、输出乘积，即认为目的实现，结束运算。 1.2 设计概述 4 位二进制乘法器在实际中具有广泛应用。它是一些计算器的基本组成部分， 其 原理适用于很多计算器和大型计算机， 它涉及到时序逻辑电路如何设计、 分析和工作等方面。 通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理， 从而掌握如何根据需要设计满足要求的 各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。 2 通用器件实现 2.1 方案一 与门和全加器组合逻辑电路 2.1.1 设计思路 手动实现两个四位二进制乘法的计算，应为以下

4、过程： 12345678 1234 1234 11110001 1101 1101 0000 1101 1011 1101 CCCCCCCC AAAA BBBB 设乘数为 1234 AAAA(下标数字大则为高位),被乘数为 1234 BBBB，使乘数从低位到高位 依次与被乘数相乘，得到四个四位二进制加数，再依次对四个加数错位相加，得到八位的二 进制的乘法运算结果。 依次算法，两个四进制乘数由 8 个单刀双掷开关接地（低电平 0）和接 5V（高电平 1） 进行输入， 乘数 A 从低位到高位依次与被乘数 B 相乘过程可用二输入与门实现， 共得到四个 加数 16 个与运算结果， 乘数最低位 1 A与

5、被乘数作与运算的四位结果的最低位即是乘法运算 结果的最低位 1 C；依次用三个四位全加器对四个加数进行全加运算，运算时输入两个四位 二进制数，输入进位信号接地为 0，低级的全加器的运算结果进位信号作为与下一个加数进 行全加运算的被加数的最高位， 四位全加运算结果的最低位作为输出结果， 并从低到高位的 依次输出 432 CCC、，最后一个全加器运算过后得到进位信号是八位二进制计算结果的 最高位 8 C，剩余的高三位输出分别为 567 CCC、，将 8 位输出结果直接在通过电阻到地 保护的发光二极管表示。 数字电子技术基础课程设计 - 2 - 通过 Multisim 软件实现该乘法器设计电路的搭接

6、如下图： 2.1.2 仿真测试 当输入乘数 1101 和被乘数 1011 时，显示结果为 10001111 如下： 因为 Multisim 软件通常工作在理想状态下，启动调试运行无误且运行结果正确。 数字电子技术基础课程设计 - 3 - 2.1.3 优缺点分析 优点： 乘数输入通过开关接高电平或者直接接地实现， 计算结果通过查看 8 个 LED 管的 亮暗（亮为高电平 1）实现，连线将计算结果依次输出。无外来其他输入信号干扰，算法简 单，使用芯片较少，逻辑电路图易懂。 缺点： 搭接电路过程中双输入与门使用了 TTL 的 74LS08 芯片和全加器 74LS83。 由于 TTL 门电路的 BJT 工作在饱和状态，会使开关速度受到很大限制；使用多个 TTL 与门接入电路， 在一定程度上增加了集成芯片内部的连线复杂程度。 2.2 方案二 多种通用集成芯片组合逻辑电路 2.2.1 设计思路 电路原理框图如图 1 所示。乘法器可以利用加法器和寄存器实现。 图 1