實驗一-加法器的設計與實現(xiàn)

實驗項目二：簡單計算器設計與實現(xiàn)基本要求：1.能夠實現(xiàn)加減運算2.能夠實現(xiàn)乘法運算擴展要求：1.能夠實現(xiàn)除法運算一、實驗目的利用原件例化語句完成一個8位加法器的設計。二、實驗環(huán)境QuartusII開發(fā)系統(tǒng)三、實驗內(nèi)容1、掌握層次化設計的方法；2、掌握一位全加器工作原理；3、掌握用VHDL文本輸入法設計電子線路的詳細流程；4、掌握元件例化語句用法；5、熟悉軟硬件設計驗證方法。四、實驗過程設計思想：8位二進制加法器可以由8個全加器通過級聯(lián)的方式構成。根據(jù)全加器級聯(lián)的原理，用VHDL設計一個8位二進制數(shù)的加法器，可以先設計一個一位全加器，然后利用一位全加器采用元件例化的方式實現(xiàn)加法器。實驗步驟：1、設計一個全加器新建工程，建立源文件，輸入VHDL設計文件，如下圖所示：完成設計文件輸入后，保存文件，對文件進行編譯、仿真，以下是仿真結果，如圖所示：由圖可知仿真結果正確。2、元件例化把VHDL設計文件轉為原理圖中使用的元件。在文件菜單File中選擇Creat/Update選項，單擊CreateSymbolFileforCurrentFile選項，系統(tǒng)自動生成相應的元件標號。重復新建文件的操作，選擇BlockDiagram/SchmaticFile選項，新建一個原理圖文件，在添加元件列表中可以看到自動生成的元件，選擇full_adder這個元件添加到原理圖中，如下圖所示：頂層文件如下：

該器件multi對乘法過程進行時序控制。

Clk為時鐘信號；

lStart控制乘法器的開始；

Endd控制乘法器結束；

Clr起到復位作用；

Ca用來控制乘數(shù)移位寄存器（74194）的移位功能，在乘法器進行移位相加的過程中進行移位；

Cb[0]、cb[1]用來控制被乘數(shù)移位寄存器（74194）的移位功能，在乘法器進行移位相加的過程中進行移位；

Cm[0]、cm[1]控制八位移位寄存器（74198）的移位功能，使得和乘數(shù)與被乘數(shù)的移位相一致；

編碼如下;libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitymultiisport(start:instd_logic;i4:instd_logic;bi:instd_logic;clk:instd_logic;endd:outstd_logic;clr:outstd_logic;ca:outstd_logic;cb1:outstd_logic;cb0:outstd_logic;cm1:outstd_logic;cm0:outstd_logic;cc:outstd_logic);endmulti;architecturemulti_architectureofmultiissignalcurrent_state,next_state:bit_vector(1downto0);constants0:bit_vector(1downto0):="00";constants1:bit_vector(1downto0):="01";constants2:bit_vector(1downto0):="10";constants3:bit_vector(1downto0):="11";begincom1:process(current_state,start,i4)begincasecurrent_stateiswhens0=>if(start='1')thennext_state<=s1;elsenext_state<=s0;endif;whens1=>next_state<=s2;whens2=>next_state<=s3;whens3=>if(i4='1')thennext_state<=s0;elsenext_state<=s2;endif;endcase;endprocesscom1;com2:process(current_state,bi)begincasecurrent_stateiswhens0=>endd<='1';clr<='1';ca<='0';cb1<='0';cb0<='0';cm1<='0';cm0<='0';cc<='0';whens1=>endd<='0';clr<='0';ca<='1';cb1<='1';cb0<='1';cm1<='0';cm0<='0';cc<='0';whens2=>if(bi='1')thenendd<='0';clr<='1';ca<='0';cb1<='0';cb0<='0';cm1<='1';cm0<='1';cc<='1';elseendd<='0';clr<='1';ca<='0';cb1<='0';cb0<='0';cm1<='0';cm0<='0';cc<='1';endif;whens3=>endd<='0';clr<='1';ca<='0';cb1<='0';cb0<='1';cm1<='0';cm0<='1';cc<='0';endcase;endprocesscom2;reg:process(clk)beginifclk='1'andclk'eventthencurrent_state<=next_state;endif;endprocessreg;endmulti_architecture;仿真如下：五、收獲與總結在乘法器的試驗中，主要設計的其實是乘法器的時序控制信號multi，把multi的對應輸出與移位器，加法器和計數(shù)器相連之后，就能夠進行4