全加器功能及应用的仿真设计分析

摘要：加法运算是数字系统中最基本的算术运算。为了能更好地利用加法器实现减法、乘法、除法、码制转换等运算，提出用Multisim虚拟仿真软件中的逻辑转换仪、字信号发生器、逻辑分析仪，对全加器进行功能仿真设计、转换、测试、分析，强化Multisim的使用，并通过用集成全加器74LS283实现两个一位8421码十进制数的减法运算，掌握了全加器的应用方法。测试证明，全加器功能的扩展和应用，利用Multisim软件的仿真设计能较好地实现。
关键词：全加器74LS283D；逻辑转换仪XLC；逻辑分析仪XLA；字信号发生器XWG；Multisim软件

数字系统的基本任务之一就是进行算术运算。而常见的加、减、乘、除等运算均可以利用加法运算来实现。所以，加法器就成为数字系统中最基本的运算单元，可广泛用于构成其他逻辑电路。

1 全加器的基本概念
加法器是一种常见的组合逻辑部件，有半加器和全加器之分。半加器是只考虑两个加数本身，而不考虑来自低位进位的逻辑电路，就是两个相加数最低位的加法运算。全加器不仅考虑两个一位二进制数相加，还要考虑与低位进位数相加的运算电路。两个数相加时，除最低位之外的其余各位均是全加运算电路。

2 仿真软件的特点
Multisim是一个专门用于电路设计与仿真的EDA工具软件。Muhisim起源于20世纪80年代加拿大In-teractive Image Technologies公司推出的电子仿真软件EWB5·0(Electronics Workbench)。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，迅速被推广应用。
Multisim仿真软件能将电路原理图的创建、电路的仿真分析及结果输出都集成在一起，并具有绘制电路图所需的元器件及其仿真测试的仪器，可以完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程，从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供一种全新的手段和便捷的方法。

3 全加器仿真设计分析
全加器是属于数字电子技术中的组合逻辑电路，其功能设计可以根据组合逻辑电路的设计方法来完成。通常有确定输入输出变量的个数和状态、列真值表、卡诺图化简出逻辑表达式、选择器件画出逻辑图。现在使用Multisim仿真软件，在组合电路分析设计时，将逻辑关系5种表达方式中的真值表、逻辑表达式、逻辑图任意一种写入软件内，就可以很方便地完成功能分析和设计。
3．1 全加器功能仿真分析
设计一个一位二进制数的全加器，其过程是根据设计要求，首先确定输入、输出变量的个数和状态。那么该全加器就有3个输入变量，分别是两个加数Ai、Bi和一个低位进位Ci-1，两个输出变量本位的和Si，以及向高位的进位Gi。现在利用Multisim仿真软件，不需要再进行列真值表、卡诺图化简、画逻辑图等步骤。只要将确定出的输入变量个数，直接在Multisim仿真软件中虚拟仿真仪器逻辑转换仪的真值表内选中，输出变量结果在表中调准，就能方便地转换出逻辑关系的其他表示结果，如图1所示。

逻辑转换仪XLC(Logic Converter)是Multisim仿真软件特有的仿真仪器，实验室并不存在这样的实际仪器，目前在其他电路仿真软件中也没有。逻辑转换仪可以在真值表、逻辑表达式、逻辑图之间进行转换。在设计电路时，直接将所设计电路的真值表输入逻辑转换仪，就能得到相应的逻辑表达式和逻辑图等。
实现全加器逻辑功能，将全加器和输出S及进位输出Gi的真值表分别写入逻辑转换仪，选中并点击逻辑转换仪XLC1图标，出现逻辑转换仪面板，在其最上方有A-H 8个输入变量选择，全加器输入3个变量A、B、C，点击选中对应的小圆圈变白，并在下方表格内自动生成输入变量的全部组合，在表格右边一列点击鼠标调整输出的值0、1或X，真值表写入后操作逻辑转换仪的图标，就自动在逻辑转换仪面板的左下方转换出与进位Ci真值表对应的标准与或逻辑表达式或最简与或表达式，图1中是最简与或表达式Ci=AiCi-1+AiBi+BiCi-1或最简表达式。操作逻辑转换仪的图标，得到全加器进位Ci的与或逻辑图或与非逻辑图，图1中是与非逻辑电路图。