基于全加器的逻辑判别电路设计

马敬敏

（渤海大学　实验管理中心，辽宁 锦州　121000）

基于全加器的逻辑判别电路设计

马敬敏

（渤海大学实验管理中心，辽宁 锦州121000）

全加器是实现算术加法运算的基本器件，常规使用是构成1位或多位二进制数算术加法运算电路。本文探讨了对全加器进行逻辑功能扩展的方法，目的是探索全加器进行非常规使用改变应用方向的逻辑设计技术，即用多个一位全加器组合、连接构成对多个输入量算术加运算电路，输入变量中1的个数不同，相加的结果也就不同，在相加结果的基础上再进行多数表决、奇偶数判别等逻辑判别电路的设计。所述方法的创新点是提出了全加器改变应用方向的逻辑设计方法。

全加器；逻辑判别；设计原理；Multisim

全加器是实现算术加法运算的基本器件［1-2］。

数字逻辑电路中的多数表决、奇偶数判别等逻辑判别电路的逻辑关系，本质上是输入变量取值中1的个数不同产生不同的输出。

用多个一位全加器组合、连接，构成对多个输入量算术加运算电路，输入变量中1的个数不同，相加的结果也就不同。在相加结果的基础上再进行多数表决、奇偶数判别等逻辑判别电路的设计，可扩展专用集成电路的应用范围并简化电路的设计过程［1-2］。

1　全加器的基本功能

表1是全加器的真值表，图1是全加器的图形符号。其中输入变量为被加数Ai、加数Bi、来自低位的进位数Ci，输出函数为本位和数Si、向高位的进位数Ci+1。

表1　全加器的真值表Tab.1　Full adder truth table

图1　全加器的图形符号Fig．1　Graphical symbols full adder

2　基本原理及设计方法

以5个1位二进制数A、B、C、D、E相加为例进行分析。

图2是用全加器进行算术相加的过程示意图，和输出为B4、B2、B1；图3是用全加器实现相加运算的电路；表2为5个1位二进制数算术加及逻辑判别电路的真值表，其中Y2为多数表决电路的输出函数，Y1为奇数判别电路的输出函数。

图2　5个1位二进制数的相加过程Fig．2　Add process 5 a binary number

图3　用全加器实现5个1位二进制数相加运算Fig．3　Achieving 5 binary number with a full adder adding operation

由表2可看出：ABCDE变量取值中没有1时，输出为B4B2B1=000；ABCDE变量取值中有1个1时，输出为B4B2B1= 001；ABCDE变量取值中有2个 1时，输出为 B4B2B1=010；ABCDE变量取值中有3个1时，输出为B4B2B1=011；ABCDE变量取值中有4个1时，输出为B4B2B1=100，ABCDE变量取值中有5个1时，输出为B4B2B1=101。因此，可在和输出 B4B2B1的基础上产生Y2、Y1输出函数。

表2　5个1位二进制数算术加运算及逻辑判别的真值表Tab.2　5 one binary arithmetic operation and logical judging truth table

图4　求解Y2、Y1的卡诺图Fig．4　Solving Y2，Y1karnaugh map

由图4可知Y2、Y1输出函数的逻辑表达为：

在图3的基础上附加与非门可实现式（1），直接在图3的B1端实现式（2）。

3　结束语

基于全加器的数值判别电路的设计，根据输入变量中1的个数不同相加的结果不同的结论，实现了专用集成电路的应用扩展，又使设计方法简单实用，具有实际应用意义。

在Multisim10系统［2-8］中仿真及实际硬件验证，证明了所提出设计方案的正确性。

［1］任骏原，杨玉强，刘维学．数字电子技术基础［M］．北京：清华大学出版社，2013．

［2］任骏原，腾香，马敬敏．数字电子技术实验（第2版）［M］．沈阳：东北大学出版社，2013．

［3］马敬敏．基本RS触发器工作状态的Multisim仿真［J］．电子设计工程，2011，19（17）:24-26．

［4］马敬敏．基本放大电路工作波形的Multisim仿真［J］．电子设计工程，2014，22（3）:133-135．

［5］马敬敏．非对称式多谐振荡器的Multisim仿真 ［J］．电子设计工程，2014，22（9）:11-12．

［6］马敬敏．基本RS触发器工作状态的Multisim仿真［J］．电子设计工程，2011，19（17）:24-26．

［7］任骏原．RC桥式正弦波振荡电路的输出幅值分析［J］．电子设计工程，2013，21（14）:107-108．

［8］任骏原．用Multisim仿真软件分析触发器的状态变化过程［J］．实验科学与技术，2011，9（1）:53-56．

Based on the logic of full adder discriminant circuit design

MA Jing-min
（Experiment Management Center，Bohai University，Jinzhou 121000，China）

Full adder is realized arithmetic addition of the basic device is configured to use a conventional multi-bit binary number or arithmetic adder circuit．This paper discusses on the full adder logic function expansion method，the purpose is to explore the full adder using unconventional direction change application logic design technology，which uses a combination of more than one full adder，connected to form a plurality of inputs plus arithmetic operation circuit，the number of input variables in a different result of the addition is different，based on the result of the addition and then design a majority vote，other odd or even logic discrimination circuit．The innovation of the proposed method is applied to change the direction of the full adder logic design methods．

full adder；logical judging；design principle；Multisim

TP332．2

A

1674－6236（2016）02-0099-02

2015-03-30稿件编号：201503441

2014年辽宁省高等教育教学改革研究A类项目（辽教发［2014］123号）

马敬敏（1966—），女，辽宁葫芦岛人，高级实验师。研究方向：电子信息工程。