EDA課程設(shè)計(jì)-八位二進(jìn)制全加器

1、O夕揩工學(xué)次EDA設(shè)計(jì)說明書課程名稱：EDA技術(shù)實(shí)用教程設(shè)計(jì)題目：八位二進(jìn)制全加器院 系：電子信息與電氣工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué) 號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：2011年6月1.設(shè)計(jì)目的熟悉利用Quartus II的原理圖輸入法設(shè)計(jì)簡單的組合電路，掌握層次化設(shè)計(jì)的方法, 并通過一個八位全加器的設(shè)計(jì)把握利用EDA軟件進(jìn)行原理圖輸入方式的電子線路設(shè)計(jì) 的詳細(xì)流程。.設(shè)計(jì)原理一位全加器的原理一位全加器可以用兩個半加器及一個或門連接而成，因此需要首先完成半加器的設(shè) 計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，將采用原理圖輸入法來完成設(shè)計(jì)。一位全加器的設(shè)計(jì)步驟：為本項(xiàng)工程設(shè)計(jì)建立文件夾；輸入設(shè)計(jì)項(xiàng)目和存盤； 將設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)成可調(diào)用的元件；設(shè)

2、計(jì)全加器頂層文件； 將設(shè)計(jì)項(xiàng)日設(shè)置成工程和時序仿真。八位全加器的原理一個八位全加器可以由八個一位全加器構(gòu)成，加法器之間的進(jìn)位可以用串行方式實(shí) 現(xiàn)，即將低位加法器的進(jìn)位輸出cout與相鄰的高位加法器的最低進(jìn)位輸入信號cin相 接。.設(shè)計(jì)方案與仿真一位全加器的設(shè)計(jì)與仿真全加器的實(shí)現(xiàn)是以半加器的實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)的，因此，要設(shè)計(jì)全加器應(yīng)首先設(shè)計(jì)一個一 位的半加器。半加器的實(shí)現(xiàn)方案為：為此項(xiàng)工程建立文件夾；在基本元件庫中，選中需要的元件，將元件（包含元件and2、not、xnor和輸 入輸出弓I腳input、output）調(diào)入原理圖編輯窗口中；將己設(shè)計(jì)好的原理圖文件存盤；將所設(shè)計(jì)的半加器設(shè)置成可調(diào)用的元件。圖

3、3-1半加器原理圖用原理圖輸入法所設(shè)計(jì)的半加器原理圖如圖3-1所示，利用Quartus II軟件平臺， 根據(jù)圖3-1所示電路，可生成一個半加器元件符號，如圖3-2所示。在半加器的基礎(chǔ)上， 為了建立全加器的頂層文件，必須再打開一個原理圖編輯窗口，方法同上。其中，所選 擇的元件包含半加器、或門和輸入輸出弓I腳，由此可得到如圖3-3所示的全加器原理圖； 進(jìn)而可生成個全加器元件符號，如圖3-4圖3-1半加器原理圖圖3-2半加器元件符圖3-3全加器原理圖圖3-4全加器元件符按照一位全加器原理圖連接電路，通過編譯、仿真所得的波形圖如圖3-5所示：根據(jù)圖3-5可知，當(dāng)輸入信號ain、bin、cin全是低電平

4、時，輸出信號sum和 cout全是低電平；當(dāng)輸入信號ain、bin、cin中有且只有一個為高電平時，輸出信號 sum為高電平，輸出信號cout為低電平；當(dāng)輸入信號ain、bin、cin中有兩個為高 電平時，輸出信號sum為低電平，輸出信號cout為高電平；當(dāng)輸入信號ain、bin、 cin全是高電平時，輸出信號sum和cout全是高電平。由此可以看出仿真結(jié)果與理論 值相符合。八位全加器的實(shí)現(xiàn)方案與仿真八位全加器的實(shí)現(xiàn)是以一位全加器的實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)的，它由八個一位全加器構(gòu)成，加 法器之間的進(jìn)位可以用串行方式實(shí)現(xiàn)，即將低位加法器的進(jìn)位輸出cout與相鄰的高位 加法器的最低進(jìn)位輸入信號cin相接。一位全

5、加器的實(shí)現(xiàn)方案如3.1所述；八位全加器的原理圖見圖3-6。根據(jù)其電路生成的可調(diào)用原件符號如圖3-7所示圖3-6八位全加器原理圖.興 o CJ怎PP38IJ -I I I I l g圖3-6八位全加器原理圖.興 o CJ怎PP38IJ -I I I I l gco 1S S5bl1rl比ECL7SA4.i LEO7S6.Qj：ifBt-,ECLJS|審1ifLED 花叵LED7Z5S-圖3-11數(shù)碼管顯示譯碼電路在此電路的仿真過程中，主程序需要調(diào)用八位全加器的源程序和七段譯碼器的源程 序，將兩個原件的.vhd文件和.bsf文件拷到目前工程文件夾中即可。七段譯碼器的VHDL 程序設(shè)計(jì)詳見附6.1，

6、八位全加器VHDL源程序代碼詳見附6.2。按照圖3-11電路圖連接好電路，通過編譯、仿真所得的波形圖如圖3-12所示。圖3-12輸出結(jié)果數(shù)碼管顯示仿真波形.八位全加器的引腳鎖定與下載在本設(shè)計(jì)中，為了在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上硬件驗(yàn)證八位全加器的功能，用十六個鍵分別輸入八個加數(shù)和被加數(shù)，分別對應(yīng)q、a 2、a 3、a 4 s a 5、a 6、a 7、鼠和b1、b 2、b 4 s b 5 s b6、b7、b屋數(shù)碼管顯示相加結(jié)果，發(fā)光二極管顯示進(jìn)位cout，編譯下載后進(jìn)行硬件 測試。改變 a1、a2、a3 s a4、a5、a6、a7、a& 和 b1、b2、b3 s b4、b5、b6、b7、b8鍵 入值，數(shù)碼管會顯

7、示相應(yīng)的結(jié)果，同時，發(fā)光二極管顯示進(jìn)位信息，有進(jìn)位則亮。其引 腳鎖定圖如圖4-1所示：ToAssignment NameValueEnabled1好alLocationPIN_W3Yes2*苜2LocstionPIN_104Yes3LocationPIN_L11Yes4LocationPIN_L12Yes5a5LocationPIN_1L3Yes6LocationPIN_L14伯i7*了LocationPIN_L15Yes8即福LocationPIN_L1口gLocationPIN_119心 |10LocationPIN2nYes11進(jìn)bmLocationPIN_121Yes128tHLoca

8、tionPIN_LZ2Yes13LocationPIN_LZ5Yes14謬施LncatianPIN_126Yes15LacationPIN_L27Yes16bSLocationPIN_L2SYes17行LED 75瓦可LastanPIIN_161Yes曲 LED 75 ”1LocationPIN_162Yes19e*led 75 2田L(fēng)ocationPIN_1J63Yes20-ELHD7S23jLacatianPIN_164Yes21喂凈LED 75上4LoationPIN_1j66Yes22LED75 25JLocationPIN_167Yes23LED7S26LocationPIN_L6S

9、Yes24 LED75ULocationPIN_L70YesZ5被 LED 75 1LocationFIN77Yes26潑 LED 75 艮LocationPIN7mYes27LED 75 3LocationPIN_174Yes28LED 75 4LocatianPIN_L75Yes29也nED7S|5LocationPIN_L76Yes30LED 75 5LQGatonPIN_177Ves!31EcoutLocationPIN_169Yes史圖4-1八位全加器的弓1腳鎖定圖.設(shè)計(jì)結(jié)論與總結(jié)根據(jù)八位全加器的硬件測試結(jié)果可知：其測試結(jié)果與軟件仿真的時序波形是一一對 應(yīng)的，即完全符合八位全加器原理

10、圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。如果。1、a2、a3、a4、a5、a6、 a7、鼠輸入加數(shù)為FF,由b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、幺輸入被加數(shù)為FF,數(shù)碼管 輸出為FE,與此同時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。通過本次設(shè)計(jì)，熟悉了利用Quartusll的原理圖輸入法設(shè)計(jì)簡單組合電路，掌握了層次化設(shè)計(jì)的方法，通過一個八位全加器的設(shè)計(jì)理解并掌握了利用EDA軟件進(jìn)行原路圖輸入方式電子線路設(shè)計(jì)的詳細(xì)流程。.附錄附6.1七段譯碼器VHDL源程序代碼LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;ENTITY DECL7S ISPORT ( A : IN STD_LOGIC_VECT

11、OR(4 DOWNTO 1);LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);END ;ARCHITECTURE one OF DECL7S ISBEGINPROCESS( A )BEGINCASE A ISWHEN 0000=LED7S LED7S LED7S LED7S LED7S1100110 ;WHEN 0101=LED7SLED7S LED7S WHEN 1001=WHEN 1010=WHEN 1011=WHEN 1100=WHEN 1101=WHEN 1110=WHEN 1111=WHEN OTHERS =END CASE ;END PROCESS ;END ;LED7S = 1111111;LED7S = 1101111;LED7S = 1110111;LED7S