八位二进制加法器论文
实验一 八位全加器的设计
电子科技大学电子工程学院标准实验报告（实验）课程名称EDA技术与应用 姓名:孙远 学号:2010021030002 指导教师:窦衡 电子科技大学教务处制表
实验一八位全加器的设计 一、预习内容 1.结合教材中的介绍熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 2.八位全加器设计原理。 二、实验目的 1.掌握图形设计方法； 2.熟悉QuartusⅡ软件的使用及设计流程； 3.掌握全加器原理，能进行多位加法器的设计。 三、实验器材 PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干 四、实验要求 1、用VHDL设计一个四位并行全加器； 2、用图形方式构成一个八位全加器的顶层文件； 3、完成八位全加器的时序仿真。 五、实验原理与内容 1、原理： 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。例如：为了节省资源，减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。但宽位加法器的设计是很耗费资源的，因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。通常，并行加法器比串行级联加法器占用更多的资源，并且随着位数的增加，相同位数的并行加法器比串行加法器的资源占用差距也会越来越大。 实验表明，4 位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。这样，多位数加法器由4 位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。因此本实验中的8 位加法器采用两个4位二进制并行加法器级联而成。
2、实现框图： 1）四位加法器 四位加法器可以采用四个一位全加器级连成串行进位加法器，实现框图如下图所示，其中CSA为一位全加器。显然，对于这种方式，因高位运算必须要等低位进位来到后才能进行，因此它的延迟非常可观，高速运算肯定无法胜任。 通过对串行进位加法器研究可得：运算的延迟是由于进位的延迟。因此，减小进位的延迟对提高运算速度非常有效。下图是减少了进位延迟的一种实现方法。可见，将迭代关系去掉，则各位彼此独立，进位传播不复存在。因此，总的延迟是两级门的延迟，其高速也就自不待言。 2）八位加法器 用两个并行四位加法器实现一个八位加法器的框图如下：
二位二进制计数器(DOC)
课程设计任务书 学生姓名杜佳专业班级计算机zy1202班 指导教师袁晓玲学院名称计算机科学与技术学院 一、题目：二位二进制计数器。外部输入X=1时，计数器加1计数，外部输入X=0时，计数器保持不变。 原始条件：使用D触发器( 74 LS 74 )、“与”门( 74 LS 08 )、“或”门( 74 LS 32 )、非门( 74 LS 04 )，设计二位二进制计数器。 二、要求完成设计的主要任务如下： 1．能够运用数字逻辑的理论和方法，把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合，设计一个有实际应用的数字逻辑电路。 2．使用同步时序逻辑电路的设计方法，设计二位二进制计数器。写出设计中的三个过程。画出课程设计图。 3．根据74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成电路引脚号，在设计好的二位二进制计数器电路图中标上引脚号。 4．在试验设备上，使用74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成电路连接、调试和测试二位二进制计数器电路。 5.设计报告书包括：设计内容与设计要求、设计原理和过程、调试分析、心得体会、参考文献。 三、课程设计进度安排 序号设计内容时间 1 查阅资料，熟悉实验平台和相关芯片的使用方法，完成理 18周 论设计过程，画出电路图；标上引脚。 2 电路修改、接线、排错、实现；分析归纳设计过程，撰写 19周 计算机硬件综合设计报告 合计2周 指导教师签名：年月日 系主任（责任教师）签名：年月日
一、实验目的： 1、深入了解和掌握同步时序逻辑电路的设计过程； 2、了解74LS74、74LS08、74LS32、74LS86及74LS04芯片的功能； 3、能够根据电路图连接好实物图，并实现其功能。学会设计过程中的检验与完 善。 二、题目理解和功能描述： 用数字逻辑实验板和若干集成芯片实现如下功能： 利用逻辑电平区域中八盏灯的任三盏作为实验的输入和输出，其中以1盏灯（如 K1）作为输入x,用以改变输入的0、1特性，对应两位二进制数的四个状态，二 位二进制计数器逻辑结构如图一所示。 计数器输出y2 y1 二位二进制加1计数 输入x 时钟输入 图1 两位二进制数逻辑结构 当输入x为1时对应的输出序列： 00 01 10 11 此时实验板上输出灯的亮暗变化如下： 亮亮亮暗暗亮暗暗
四选一、四位比较器、加法器、计数器、巴克码发生器、七人表决器
EDA实验报告 姓名： 学号： 班级：
实验14选1数据选择器的设计 一、实验目的 1．学习EDA软件的基本操作。 2．学习使用原理图进行设计输入。 3．初步掌握器件设计输入、编译、仿真和编程的过程。 4．学习实验开发系统的使用方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA开发软件一套 2．微机一台 3．实验开发系统一台 4．打印机一台 三、实验说明 本实验通过使用基本门电路完成4选1数据选择器的设计，初步掌握EDA设计方法中的设计输入、编译、综合、仿真和编程的过程。实验结果可通过实验开发系统验证，在实验开发系统上选择高、低电平开关作为输入，选择发光二极管显示输出电平值。 本实验使用Quartus II 软件作为设计工具，要求熟悉Quartus II 软件的使用环境和基本操作，如设计输入、编译和适配的过程等。 实验中的设计文件要求用原理图方法输入，实验时，注意原理图编辑器的使用方法。例如，元件、连线、网络名的放置方法和放大、缩小、存盘、退出等命令的使用。学会管脚锁定以及编程下载的方法等。 四、实验要求 1．完成4选1数据选择器的原理图输入并进行编译； 2．对设计的电路进行仿真验证； 3．编程下载并在实验开发系统上验证设计结果。 五、实验结果 4选1数据选择器的原理图： 仿真波形图：
管脚分配：
实验2 四位比较器 一、实验目的 1．设计四位二进制码比较器，并在实验开发系统上验证。 2．学习层次化设计方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA 开发软件 一套 2．微机 一台 3．实验开发系统 一台 4．打印机 一台 5．其它器件与材料 若干 三、实验说明 本实验实现两个4位二进制码的比较器，输入为两个4位二进制码0123A A A A 和 0123B B B B ，输出为M （A=B ），G （A>B ）和L （A8位全加器的设计
课程设计报告 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业计算机科学与技术 班级12０2 学号３4 姓名贺义君 指导教师刘洞波陈淑红陈多 2013年１2月13日
课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业班级计算机科学与技术1202 学生姓名贺义君 学号3４ 指导老师刘洞波陈淑红陈多审批刘洞波 任务书下达日期：2013年12月1３日 任务完成日期：２０14年01月２1日
一、设计内容与设计要求 1.设计内容： 本课程是一门专业实践课程，学生必修的课程。其目的和作用是使学生能将已学过的数字电子系统设计、VＨDL程序设计等知识综合运用于电子系统的设计中,掌握运用VHDＬ或者Veｒiｌｏg HＤL设计电子系统的流程和方法,采用Quａrtｕs II等工具独立应该完成1个设计题目的设计、仿真与测试。加强和培养学生对电子系统的设计能力,培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用数字逻辑课程的理论知识的能力，训练学生应用Ｑｕａrtus II进行实际数字系统设计与验证工作的能力,同时训练学生进行芯片编程和硬件试验的能力。 题目一４线-16线译码器电路设计； 题目二16选1选择器电路设计; 题目三4位输入数据的一般数值比较器电路设计 题目四10线-４线优先编码器的设计 题目五8位全加器的设计 题目六RS触发器的设计; 题目七JK触发器的设计; 题目八Ｄ触发器的设计; 题目九十进制同步计数器的设计； 题目十T触发器的设计; 每位同学根据自己学号除以1０所得的余数加一，选择相应题号的课题。 参考书目 1 EＤA技术与VHDL程 序开发基础教程 雷伏容，李俊,尹 霞 清华大学出版 社 ９７８－7-30２－２２ 41６－7 20１ TＰ３1２VＨ／ 36 2 VHDL电路设计雷伏容清华大学出版 社 7-302－１42２６-2 2006 TＮ702/１85 3 ＶHDL电路设计技术王道宪贺名臣? 刘伟 国防工业出版 社 ７-118-03３52-9 2004 TN7０２/6２ 4 ＶHＤL 实用技术潘松，王国栋７-8１06 5 7－８106５－2９０－7 2000 TＰ３１２VＨ/1 5 ＶＨＤL语言１０0 例详解 北京理工大学Ａ SIＣ研究所 7-9０0６25 7－90０6２5-0２-X 1９ 99 TP３12VＨ/3 6 ＶHDL编程与仿真王毅平等人民邮电出版 社 ７-１15-0864１-９ 2０ 00 ７ 3.9621/W38V 7 ＶＨDL程序设计教程邢建平?曾繁泰清华大学出版 社 7-302-116５２-０ 200 ５ ＴP312VＨ/27 ／3
四位二进制加法器课程设计
课题名称与技术要求 课题名称： 四位二进制加法器设计 技术要求： 1)四位二进制加数与被加数输入 2)二位数码管显示 摘要 本设计通过八个开关将A3,A2,A1,A0和B3,B2,B1,B0信号作为加数和被加数输入四位串行进位加法器相加，将输出信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位 C3通过译码器Ⅰ译码，再将输出的Y3,Y2,Y1,Y0和X3,X2,X1,X0各自分别通过一个74LS247译码器，最后分别通过数码管BS204实现二位显示。 本设计中译码器Ⅰ由两部分组成，包括五位二进制译码器和八位二进制输出器。信号S3,S2,S1,S0和向高位的进位C3输入五位二进制-脉冲产生器，将得到的n（五位二进制数码对应的十进制数）个脉冲信号输入八位二进制输出器，使电路的后续部分得以执行。 总体论证方案与选择 设计思路：两个四位二进制数的输入可用八个开关实现，这两个二进制数经全加器求和后最多可以是五位二进制数。本题又要求用两个数码管分别显示求和结果的十进制十位和各位，因此需要两个译码器Ⅱ分别译码十位和
个位。综上所述，需要设计一个译码器Ⅰ，能将求和得到的五位二进制数译成八位，其中四位表示这个五位二进制数对应十进制数的十位，另四位表示个位。而译码器Ⅱ有现成的芯片可选用，此处可选74LS247，故设计重点就在译码器Ⅰ。 加法器选择 全加器：能对两个1位二进制数进行相加并考虑低位来的进位，即相当于3个1位二进制数相加，求得和及进位的逻辑电路称为全加器。或：不仅考虑两个一位二进制数相加，而且还考虑来自低位进位数相加的运算电路，称为全加器。 1)串行进位加法器 构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。 优点：电路比较简单。 最大缺点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，运算速度慢。 2)超前进位加法器 为了提高运算速度，必须设法减小或消除由于进位信号逐级传递所消耗的时间，于是制成了超前进位加法器。 优点：与串行进位加法器相比，（特别是位数比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。 缺点：电路比较复杂。 综上所述，由于此处位数为4（比较小），出于简单起见，这里选择串行进位加法器。 译码器Ⅱ选择 译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含意“翻译”过来，给出相应的输出信号。译码器是使用比较广泛的器材之一，主要分为：变量译码器和码制译码器，其中二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器三种最典型，使用十分广泛。显示译码器又分为七段译码器和八段
8位二进制乘法器
8位二进制乘EDA实验 法器 学号：02115024 [2013.12.15] 班级：021151 姓名：王浩楠 指导老师：徐少莹
一.设计要求 8位二进制乘法采用移位相加的方法。即用乘数的各位数码，从低位开始依次与被乘数相乘，每相乘一次得到的积称为部分积，将第一次（由乘数最低位与被乘数相乘）得到的部分积右移一位并与第二次得到的部分积相加，将加得的和右移一位再与第三次得到的部分积相加，再将相加的结果右移一位与第四次得到的部分积相加，直到所有的部分积都被加过一次。 例如：11010101和10010011相乘，计算过程如下: 二.设计方法 按照这种算法，可以得到下图所示之框图和简单流程图。按照这种算法，可以得到下图所示之框图和简单流程图。图中Y寄存器存放被乘数M，B寄存器存放乘数N，A累加器存放部分积。A和Y中的数据在加法器中相加后送入A 中，而A和B相级联又构成了一个16bit的移位寄存器，当它工作于移位模式时，可以实现数据的右移。由于乘数的每一位不是0就是1 ，对应的部分积不是0就是被乘数本身，所以实际作部分积相加这一步时，只要根据乘数的对应位判断：如该位为1 ，则将累加器中的数据加上被乘数再移位；如该位为0时，就不加被乘数而直接移位。运算时首先将累加器A清零，并将被乘数M和乘数N分别存入寄存器Y和B，然后依据寄存器B中最右一位B0（数据N0）确定第一个部分积。将此部分积送入A累加器以后，将A连同寄存器B右移一位，部分积的最低位被移进寄存器B的最左位，乘数的最低位N0被移出寄存器B，而乘数的次低位N1被移至寄存器B的B0位。第二次仍然依据B0位的数据（N1）来确定第二个部分积，将部分积与累加器中的数据相加后右移一位，N1又被移出寄存器，数据N2被移到B0位置。。。。。这样，经过8次部分积相加位的操作，完成1次乘法运算，乘数N恰好被移出寄存器B，寄存器B中保存的就是运算积的低8位数据。移位相加的次数应用一个计数器来控制，每移位一次，计数器计一个数。当计数器计得8个数时，发出一个信号，使电路停止操作，并输出运算结果。
4位数值比较器设计
电了技术课程设计报告题目: 4 位数值比较器设计 学生姓名: 学生学号: 年级: 专业: 班级: 指导教师:
机械与电气工程学院制 2016年11月 4位数值比较器设计 机械与电气工程学院：自动化专业 1.课程设计的任务与要求 1.1课程设计的任务 采用Multisim 12.0 软件实现4位数值比较器的设计与仿真。 1.2课程设计的要求 （1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。 （2）采用74LS85集成数值比较器。 （3）要有仿真效果及现象或数据分析。 2.四位数值比较器设计方案制定 2.1 四位数值比较器工作的原理 对两个4位二进制数A3A2A1A（与B3B2B1B（进行比较。从A的最高位A3和 B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3=B3则再比较次高位A2=B2余此类推。如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。可以知道： FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1+FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0 >B0+F A3=B3FA2=B2FA仁B1FA0=B0IA>B （2-1） FA 只用一位二进制全加器为基本元件和一些辅助的时序电路，设计一个8位串行二进制全加器。 Vhdl代码如下： 顶层文件如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity f8_adder is port(a,b:in std_logic_vector(7 downto 0); c0:in std_logic; s:out std_logic_vector(7 downto 0); c1:out std_logic); end f8_adder; architecture bhv of f8_adder is signal cout:std_logic_vector(7 downto 1); component f_adder is port(ain,bin,cin:in std_logic; cout,sum:out std_logic); end component; begin u1: f_adder port map(ain=>a(0),bin=>b(0),cin=>c0,sum=>s(0),cout=>cout(1)); u2: f_adder port map(ain=>a(1),bin=>b(1),cin=>cout(1),sum=>s(1),cout=>cout(2)); u3: f_adder port map(ain=>a(2),bin=>b(2),cin=>cout(2),sum=>s(2),cout=>cout(3)); u4: f_adder port map(ain=>a(3),bin=>b(3),cin=>cout(3),sum=>s(3),cout=>cout(4)); u5: f_adder port map(ain=>a(4),bin=>b(4),cin=>cout(4),sum=>s(4),cout=>cout(5)); u6: f_adder port map(ain=>a(5),bin=>b(5),cin=>cout(5),sum=>s(5),cout=>cout(6)); u7: f_adder port map(ain=>a(6),bin=>b(6),cin=>cout(6),sum=>s(6),cout=>cout(7)); u8: f_adder port map(ain=>a(7),bin=>b(7),cin=>cout(7),sum=>s(7),cout=>c1); end bhv; 全加器描述： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity f_adder is port(ain,bin,cin:in std_logic; cout,sum:out std_logic); end f_adder; architecture fd1 of f_adder is 一：本实验设计的是一个8为二进制加法计算器，其功能就是对两个八位的二进制数执行加法运算，并可以异步清零。 二：电路可划分为三部分：半加器、全加器和复位电路。 1、半加器: 真值表 a b so co 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 电路图 2全加器：由半加器和或门组成 电路图 3复位电路： 复位电路通过en控制，当en为‘1’时，执行加法运算，输出正确的值，当en为‘0’时，输输出及结果为全0. 三：实验波形仿真和VHDL 1、仿真图： 2、VHDL代码 1)半加器h_adder： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder is port (a,b :in std_logic; co,so :out std_logic); end entity h_adder; architecture fh1 of h_adder is begin so <= not(a xor (not b));co <= a and b ; end architecture fh1; 2)或门or2a： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity or2a is port (a,b :in std_logic; c: out std_logic); end entity or2a; architecture one of or2a is begin c <= a or b ; end architecture one; 3)全加器f_adder： library ieee; 2位二进制数据比较器实验报告 一 实验目的? 1.熟悉Quartus II 软件的基本操作 2.学习使用Verilog HDL 进行设计输入 3.逐步掌握软件输入、编译、仿真的过程 二 实验说明? 输入信号 输出信号 A1 A0 B1 B0 EQ LG SM 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 逻辑表达式： 三 实验要求? 1、完成2位二进制数据比较器的Verilog HDL 程序代码输入并进行仿真 2、采用结构描述方式和数据流描述方式 3、完成对设计电路的仿真验证 A1 A0 EQ B1 comp_2 LG B0 SM 本次实验是要设计一个2位的二进制数据比较器。该电路应有两个数据输入端口A 、B ，每个端口的数据宽度为2 ，分别设为A0、A1和B0、B1、A0、B0为数据低位， 、B1为数据高位。电路的输出端口分别为EQ （A=B 的输出信号）、LG （A>B 时的输出信号）和SM （A 四、实验过程 1 程序代码 (1) module yangying(A,B,EQ,LG,SM); input [1:0]A,B; output EQ,LG,SM; assign EQ=(A==B)1'b1:1'b0; assign LG=(A>B)1'b1:1'b0; assign SM=(A 长安大学电子技术课程设计 课题名称______________ 班级______________ 姓名______________ 指导教师 日期______________ 前言 8位二进制加法器，它的功能主要是实现两个8位二进制数的相加，其结果的范围应该在00000000到111111110之间，即000到510之间。加法器在实际应用中占据着十分重大的地位，从我们呱呱坠地起，到小学，到初中，到高中，到大学，到工作，等等。我们能离开加法吗，不能！加法可以说是一切运算的基础，因此8位二进制加法器的设计是很有必要的。 那么我们如何设计一个8位二进制加法器呢？在实际应用中，我们通常输入的是十进制数，一个八位二进制数所对应的最大的十进制数是255，于是输入两个范围在000到255之间的数，首先通过二-十进制编码器将输入的三位十进制数的个位、十位、百位分别转换为8421BCD码，得到两个十二位字码，再通过加法器将它们相加，逢10进1，得到一个新的十二位字码，再用7447数字显示译码器将这个十二位字码还原到原来的三位十进制数。最后输出的就是一个三位十进制数，其范围在000到510之间。通过上述方法我们实现了八位二进制数的相加，从而达到了题目的要求。 为实现上述目的，我们需要查阅相关资料。通过查阅，理解以及加以运用，我们认识到了收集资料的不易性，但同时也得到了不少收获，可以说是有苦有甜。同时，虽然我们基本设计出了这个八位二进制加法器，但是不必可避免地会产生一些问题，比如说在连线上可能有更简便的途径，在元件的选用上可能还有其它更简便的方法，在控制上可能还不够精简，等等。我们希望在以后的实践中能找出更好的方法，也希望能吸取这次设计中的不足，逐渐改善。另外，在电子设计的过程中，与同组同学之间的合作配和是十分重要的。我在此次设计中也充分认识到这一点的重要性，我相信这次的电子设计能够为我们将来的工作奠定一定的基础。 基于原理图的8位全加器设计 实验目的：熟悉利用Quartus II的原理图输入方法设计简单的组合电路，掌握层次化设 计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。 实验原理：一个8位全加器可以由8个1位全加器串行构成，即将低位加法器的进位输 出cout与相临的高位加法器的最低位输入信号cin相接。 试验任务：1.完成半加器和全加器的设计。 2.建立一个更高层次的原理图设计，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，完成编译、综合、适配、仿真和硬件测试。 实验步骤： 一、1位全加器设计 1.建立工程文件夹adder,路径d:\adder。 2.输入设计项目和存盘 原理图编辑输入流程如下： （1）打开Quartus II，选择file—>new命令，在弹出的窗口中选择block diagram/schematic file 选项，单击ok按钮后将打开原理图编辑窗口。 （2）在编辑窗口中的任何一个位置上右击，将弹出快捷菜单，选择inset—>symbol命令，将弹出元件输入对话框。 （3）单击“…”按钮，找到基本元件库路径d:/altera/90/quartus/libraries/primitives/logic项（假设软件安装在D盘），选中需要的元件，单击“打开”按钮，此元件即显示在窗口中，然后单击symbol窗口中的ok按钮，即可将元件调入原理图编辑窗口中。也可以在name栏输入需要的元件名。调入好元件和引脚后，连接好电路，再输入各引脚名。 （4）选择file—>save as命令，选择刚才为自己的工程建立的目录d:\adder，将已设计好的原理图取名为h_adder.bdf，并存盘此文件夹内。 3.将设计好的项目设置成可调用的元件 为了构成全加器的顶层设计，必须将以上设计的半加器h_adder.bdf设置成可调用的元件。在打开半加器原理图文件的情况下，选择file—>create/update—>create symbol file for current file命令，即可将当前文件h_adder.bdf变成一个元件符号存盘，以待高层次设计中调用。4.设计全加器顶层文件 打开一个原理图编辑窗口，方法同前。在新打开的原理图窗口中双击，在弹出的窗口中选择project选项，选择h_adder.bdf，并调入其他元件，连接好电路。以f_adder.bdf名存在同一路径d:\adder中。 二、8位全加器设计 1.将刚设计好的1位全加器设置成可调用的元件，方法同上。 2.调入元件，连接电路图，以8f_adder.bdf保存于同一路径d:\adder中的文件夹中。 3.将顶层文件8f_adder.bdf设置为工程。 4.编译与仿真 原理图与仿真波形分析： 令狐采学创作 电子技术课程设计报告 令狐采学 题目：4位数值比较器设计 学生姓名： 学生学号： 年级： 专业： 班级： 指导教师： 机械与电气工程学院制 2016年11月 4位数值比较器设计 机械与电气工程学院：自动化专业 1.课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 采用Multisim 12.0软件实现4位数值比较器的设计与仿真。 1.2 课程设计的要求 （1）设计一个4位数值比较器的电路，对两个4位二进制进行比较。 （2）采用74Ls85集成数值比较器。 （3）要有仿真效果及现象或数据分析。 2.四位数值比较器设计方案制定 2.1 四位数值比较器工作的原理 对两个4位二进制数A3A2A1A0与B3B2B1B0进行比较。从A的最高位A3和B的最高位B3进行比较，如果他们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3=B3，则再比较次高位A2=B2，余此类推。如果两数相等，那么，必须将进行到最低位才能得到结果。可以知道：FA>B=FA3>B3+FA3=B3FA2>B2+FA3=B3FA2=B2FA1>B1 +FA3=B3FA2=B2FA1=B2FA0>B0+FA3=B3FA2=B2FA1=B1 FA0=B0IA>B （2-1） FA 1、要求：设计一个四位二进制计数器，将计数结果由数码管显示，显示结果为十进制数。数码管选通为低电平有效，段码为高电平有效。 分析：VHDL 描述包含五部分：计数器、将四位二进制数拆分成十进制数的个位和十位、二选一的数据选择器、七段译码、数码管选通控制信号 线定义为信号 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity counter3 is Port ( clk:in STD_LOGIC; clk1 : in STD_LOGIC; clr : in STD_LOGIC; en : in STD_LOGIC; co : out STD_LOGIC; scanout:out std_logic_vector(1 downto 0); ledout:out std_logic_vector(6 downto 0)); end counter3; architecture Behavioral of counter3 is signal cnt:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt1:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt2:std_logic_vector(3 downto 0); signal hex:std_logic_vector(3 downto 0); signal scan:std_logic_vector(1 downto 0); en clr 数字电子技术基础 课程设计报告书 题目：2位数值比较器 姓名： 班级： 指导教师： 设计时间：2011年3月— 7月 民族大学数学与计算机学院 一、背景和编写目的 随着时代的进步，社会的发展，科学技术的进步，我们会在很多地方用到比较器，比如，在体育竞技场地对一些选手的成绩进行比较，选出他们中的成绩优异者；我们为了比较一下不同物品的参数，我们可以利用一些科学技术来实现这些功能，使得我们的工作效率得以提高，减少了我们认为的工作量。 本次设计的目的就是通过实践掌握数字电路的分析方法和设计方法，了解了 解EDA技术和maxplus2软件并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。以数字电子技术基础为指导，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识和基本单元电路的综合设计应用。通过对比较器的设计，巩固和综合运用所学知识，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。 比较器有2位数比较器，4位数比较器，8位数比较器等多种。本课程设计就是两位数比较器，可以实现2位二进制数值的比较。 二、EDA和VHDL的介绍 EDA技术 EDA技术的概念 EDA是电子设计自动化(E1echonics Des5p AM?toM60n)的缩写。由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异。从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。 EDA技术的特点 采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能。采用硬件描述语言作为设计输入和库(LibraLy)的引入，由设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作故在芯片的设计中进行。由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高了系统的性能和可靠性。能全方位地利用计算机自动设计、仿真和调试。VHDL语言 VHDL语言的简介 VHDL语言是一种用于电路设计的高级的硬件描述语言。其主要是应用在数字电路的设计中。在一些实力较为雄厚的单位，它常被用来设计ASIC。 VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计分成外部和内部，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点.与其他硬件描述语言相比，VHDL的特点： 1、功能强大、设计灵活： 它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计。VHDL支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计。 2、支持广泛、易于修改： 大多数EDA工具几乎都支持VHDL，故在硬件电路设计过程中，主要的设计文件是用VHDL编写的源代码，因为VHDL易读和结构化，所以易于修改设计。 3、强大的系统硬件描述能力 实验报告一 一、实验目的 熟悉利用QuartusII的原理图输入方法设计简单电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行电子线路设计的详细流程。 二、实验内容 1.根据工作原理，完成1位半加器和全加器的设计； 2.建立一个更高的原理图设计层次，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，并完成 编译、综合、适配、仿真。 三、实验环境 计算机、QuartusII软件 四、实验步骤 1.根据半加器工作原理，建立电路并仿真，并将元件打包。 (1)电路 （2）仿真： 仿真结果分析：S为和信号，当A=1，B=0或A=0，B=1时，和信号S为1，否则为0.当A=B=1时，产生进位信号，及CO=1。 （3）打包后的文件： 2.利用半加器构成一位全加器，并打包。 （1）电路 （2）仿真 仿真结果分析：CI为来自低位的进位，S=A xor B xor CI,即：当A,B,CI中有一位为高电平‘1’或者三位同时高电平为‘1’，则S=1，否则S=0；当A,B,CI有两位或者三位同为高电平‘1’时，产生进位信号CO=‘1’。 （3）打包后的文件 3.利用全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真。 （1）电路 （2）仿真 仿真结果分析：八位全加器，和S分别与A，B 对应。当来自第七位的进位信号为‘1’、A 的最高位和B的最高位三者有两个位高电平‘1’时，则产生进位信号CO=‘1’。 五、实验结果与讨论 实验的仿真结果与预计的结果一致，所以所设计的电路是正确的。不足的地方有： 1、对软件还不够熟悉，所以操作的有点慢； 2、设计电路时，由于数字电路的知识有些开始淡忘了，所以应当及时去补 缺补弱。 六、总结 思考题：为了提高加法器工作速度，如何改进以设计的进位方式？ 答：采用超前进位。串行加法器的第i位进位是由0~（i-1）决定的，而超前进位是事先得出每一位全加器的进位输出信号，而无需再从低位开始向高位逐位传递进位信号了，这就有效地提高了工作速度了。 EDA课程设计八位二进制全加器 EDA设计说明书 课程名称： EDA技术实用教程 设计题目：八位二进制全加器 院系：电子信息与电气工程学院学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师：李响 年 6 月 1 1. 设计目的 熟悉利用QuartusⅡ的原理图输入法设计简单的组合电路，掌握层次化设计的方法，并经过一个八位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。 2. 设计原理 2.1 一位全加器的原理 一位全加器能够用两个半加器及一个或门连接而成，因此需要首先完成半加器的设计。在本设计中，将采用原理图输入法来完成设计。 一位全加器的设计步骤： ①为本项工程设计建立文件夹； ②输入设计项目和存盘； ③将设计项目设计成可调用的元件； ④设计全加器顶层文件； ⑤将设计项日设置成工程和时序仿真。 2.2 八位全加器的原理 一个八位全加器能够由八个一位全加器构成，加法器之间的进位能够用串行方式实现，即将低位加法器的进位输出cout 与相邻的高位加法器的最低进位输入信号cin 相接。 3. 设计方案与仿真 3.1 一位全加器的设计与仿真 全加器的实现是以半加器的实现为基础的，因此，要设计全加器应首先设计一个一位的半加器。半加器的实现方案为： ①为此项工程建立文件夹； ②在基本元件库中，选中需要的元件，将元件（包含元件 and2、not 、xnor 和输入输出引脚input、output）调入原理图编辑窗口中； ③将己设计好的原理图文件存盘； ④将所设计的半加器设置成可调用的元件。 用原理图输入法所设计的半加器原理图如图3-1所示，利用QuartusⅡ软件平台，根据图3-1所示电路，可生成一个半加器元件符号，如图3-2所示。在半加器的基础上，为了建立全加器的顶层文件，必须再打开一个原理图编辑窗口，方法同上。其中，所选择的元件包含半加器、或门和输入输出引脚，由此可得到如图3-3所示的全加器原理图；进而可生成个全加器元件符号，如图3-4所示。 图3-1 半加器原理图图3-2 半加器元件符号 摘要 Quartus II是最高级和复杂的，用于system-on-a-programmable-chip (SOPC)的设计环境。Quartus II提供完善的timing closure 和LogicLock 基于块的设计流程。QuartusII design是唯一一个包括以timing closure 和基于块的设计流为基本特征的programmable logic device (PLD)的软件。Quartus II 设计软件改进了性能、提升了功能性、解决了潜在的设计延迟等，在工业领域率先提供FPGA与mask-programmed devices开发的统一工作流程。 本文介绍了微机上的QuartusⅡ软件系统的使用，并用该软件分别设计半加器，全加器，并编译连接设计一个8位加法器的过程。 关键词：8位加法器；EDA（电子设计自动化）；QuartusⅡ（可编程逻辑软件） 目录 第1章概述 (1) 1.1EDA的概念 (1) 1.2硬件描述语言概述 (2) 第2章QUARTUS II (4) 2.1QUARTUSII概述 (4) 2.2QUARTUSII建立工程项目 (4) 2.3QUARTUSII建立原理图输入文件 (6) 2.4QUARTUSII层次化项目设计 (9) 第3章8位加法器设计 (12) 3.18位加法器分析 (12) 3.2设计过程 (12) 参考文献 (15) 结论 (16) 第1章概述 1.1 EDA的概念 EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。 由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异，所以目前尚无一个确切的定义。但从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度[1]。 利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 EDA技术是伴随着计算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的，至今已有30多年的历程。大致可以分为三个发展阶段。20世纪70年代的CAD(计算机辅助设计)阶段：这一阶段的主要特征是利用计算机辅助进行电路原理图编辑，PCB 布同布线，使得设计师从传统高度重复繁杂的绘图劳动中解脱出来。20世纪80年代的QAE(计算机辅助工程设计)阶段：这一阶段的主要特征是以逻辑摸拟、定时分析、故障仿真、自动布局布线为核心，重点解决电路设计的功能检测等问题，使设计能在产品制作之前预知产品的功能与性能[2]。20世纪90年代是EDA(电子设计自动化)阶段：这一阶段的主要特征是以高级描述语言，系统级仿真和综合技术为特点，采用“自顶向下”的设计理念，将设计前期的许多高层次设计由EDA工具来完成[3]。 1.1.1 EDA的发展 从目前的EDA技术来看，中国EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PC主板和小型ASIC领域，仅有小部分的设计人员工发复杂的片上系8位串行二进制全加器
8位二进制加法计算器
2位二进制数据比较器实验报告
八位二进制加法器课程设计
8位全加器设计
位数值比较器设计
设计一个四位二进制计数器
数字电路二位数值比较器
用原理图方法设计8位全加器
EDA课程设计八位二进制全加器
利用Quartus II软件和原理图输入法设计八位加法器