数字设计原理与实践_课程设计_乘法器.docx

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1、数字设计原理与实践课程设计题目名称:学生姓名:学号:指导老师:1.设计题目乘法器电路设计：设计一个乘法器，能够完成两个4位二进制无符号数的乘法运算。2.设计目标设计一个乘法器，使之能完成两个4位的二进制数的乘法运算。3.设计思路a4a3a2a1b4b3b2b1a4b1a3b1a2b1a1b1a4b2a3b2a2b2a1b2a4b3a3b3a2b3a1b3a4b4a3b4a2b4a1b44位二进制数的乘法，按照十进制的乘法规则，可进行相应的运算。比如a1a2a3a4和b1b2b3b4相乘，有运算过程见右图。如图所示，乘

2、开之后，就产生了许多的两个二进制数相乘，即两个二进制数相与的过程。如果利用合适的加法器把这些二进制数相与的结果进行合适的累加，最后即可得到4位二进制数相乘的结果。也就是说4位二进制数的乘法可以分解成许多相与项相加（积之和）的形式，最后实现题目的要求。4.设计电路推导由题可知，两个4位二进制数相乘结果位为8位。其中a1b1可直接输出作为积的（第八位）最低位。然后是a2b1与a1b2的和作为积的第七位，并且向前进位。接着a3b1、a2b2、a1b3相加，此时可以用加法器级联，以此类推，所有的相与项都能加起来。在加法器方面

3、，选择4位二进制加法器74ls283。74LS283的引脚图和逻辑原理图见上，可知，74LS283是4位二进制全加器。两个加数输入端分别为A0~A3，和B0~B3，和为C0~C3，S1为进位输入端，S3为进位输出端。了解了各引脚之后，我们计划使用三个74LS283，其中a1b1直接输出，不需要接入加法器。然后a1b2、a1b3、a1b4分别接入第一个加法器的A0~A2端，a2b1、a2b2、a2b3、a2b4分别接第一个加法器的B0~B3接口。这样第一个接口的输出端：和的最低位C0就是a1b2+a2b1，所以直接输出

4、就是最后乘积的第七位（次低位）。现在讨论下两片74LS283的级联。SUM的最低位是作为积的一位直接输出，然后后几位依次与下一个74238的输入A1~A4相连，就完成了两个74283的级联。这样做的原理已在前面的讨论中给出，这里不做赘述。5.实现电路总体图：局部放大电路图：6.仿真结果7.设计结果分析从仿真图观察，此电路实现了两个4位无符号二进制数的乘法。输入分别为A1~A4，B1~B4；输出分别为C1~C8。8.设计总结与提高在本实验中，刚选择乘法器这个题目，感觉无从下手。可是经过仔细分析后，发现两个4位无符号数乘

5、开之后就是一些二输入与项的求和，所以想到可以变乘为加，利用加法器74283进行实现。最后经过设计和验证，实现了题目的要求。本题虽然只是要实现8位的乘法器，但可以在原有基础上加以改进以实现更高位的乘法器。具体如下：A和B分别为输入，C输出，将A和B分成高8位和低8位，使用8位乘法器进行分别运算，然后进行相加，单个周期可以输出结果。32位乘法器和64位乘法器或更高位的乘法器等可用相同的方法进行实现。