数电作业-用74ls161设计同步加法计数器

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

设计说明书（论文）

课程名称：数字电子技术基础

设计题目：同步加法计数器设计

院系：航天学院自动化

班级：0804101

设计者：龚翔宇

学号：24

设计时间：

【问题重述】

试用同步加法计数器74LS161（或74LS160）和二4输入与非门74LS20构成百以内任意进制计数器，并采用LED数码管显示计数进制。采用555定时器构成多谐振荡电路，为同步加法计数器提供时钟输入信号。

【设计思路】

同步加法计数器74LS161为16进制计数器，要设计一个60进制的计数器，用555定时器设计多谐振荡电路，为同步加法计数器74LS161提供时钟输入信号并且用LED数码管显示结果。

要用16进制的161计时器设计60进制的，必须将其改装为10进制的。将2个161联级，低位向高位进位6次，然后置零——即基本设计思路。

【基本元件】

74LS161（两片）

二4输入与非门74LS20（一片）

555定时器

【设计方案】

555定时器提供时钟信号

用555构成的多谐振荡器

用555定时器构成的多谐振荡器如图所示。555定时器可以方便的接成施密特触发器，在其基础上再改接成多谐振荡器。o u可输出触发脉冲信号。

74LS161接为十进制计数器

本方案使用置数法将161改装为十进制的计数器。用如图所示。

D C B A Q Q Q Q 在经过1000时置数控制端LD =0，74LS161处在置数状态，D C B A

Q Q Q Q 重新回到1111， 跳过了中间6个状态，由16进制转换为十进制计数器。RCO 仍为进位输出。

对于低位芯片，全以0态作为起始状态，经过10-1=9状态后，产生置数控制信号1001。这样，当第10个时钟的上升沿到达时，计数器置数为0000，每个芯片跳过剩余状态，成为10进制的计数器。

对于高位芯片，以取全0态作为起始状态，经过6个状态后，计数器清零，每个芯片跳过剩余状态，成为6进制的计数器。

对于进位信号，当产生置数控制信号1001的同时，应对高位芯片产生进位信号，即使能端应输入高电平。只需将低位芯片输入的置数信号加一个非门即可。 低位置数信号：

_____________1

1____*A D Q Q LD = 高位置数信号

____________22______*B C Q Q LD =

高位使能信号 ______________________________1

1*A D Q Q EP =

【电路设计】

通过555输入时钟，低位每计数十位向高位进一（右为低位左为高位），直到高位计数为6时，将所有位重置为零。下图为电路设计图。

【连接电路】

实际连接过程中注意事项：

1. 试验箱“总电源”与“控制电源”要连接起来。

2．千万注意各管脚的对应端。

3. 注意各芯片的接+5V端与接地端。

【Multisim仿真】

按照图1设计电路连线，选择相应的555和74LS161芯片。用译码数码管显示结果。

仿真电路图

【结果分析】

观察数码管显示的数字，从00计数到59自动回到00，然后循环。通过仿真判断设计思路正确，电路连接无误，设计成功。

同步二进制加法计数器

同步二进制加法计数器 F0302011 5030209303 刘冉 计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数字系统中都有计数器。它不仅可以计数，还可以对CP 脉冲分频，以及构成时间分配器或时序发生器，对数字系统进行定时、程序控制操作。此外，还能用它执行数字运算。 1、计数器的特点： 在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数状态的电子电路称为计数器。特点为（1）该电路一般为Moore型电路，输入端只有CP信号。 （2）从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。 2、计数器分类 1) 按CP脉冲输入方式，计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 同步计数器：计数脉冲引到所有触发器的时钟脉冲输入端，使应翻转的触发器在外接的CP脉冲作用下同时翻转。 异步计数器：计数脉冲并不引到所有触发器的时钟脉冲输入端，有的触发器的时钟脉冲输入端是其它触发器的输出，因此，触发器不是同时动作。 2) 按计数增减趋势，计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种。 加法计数器：计数器在CP脉冲作用下进行累加计数（每来一个CP脉冲，计数器加1）。 3) 按数制分为二进制计数器和非二进制计数器两类。 二进制计数器：按二进制规律计数。最常用的有四位二进制计数器，计数范围从0000到1111。 异步加法的缺点是运算速度慢，但是其电路比较简单，因此对运算速度要求不高的设备中，仍不失为一种可取的全加器。同步加法优点是速度快，虽然只比异步加法快千分之一甚至几千分之一秒，但对于计数器来讲，却是十分重要的。所以在这个高科技现代社会中，同步二进制计数器应用十分广泛。 下图为三位二进制加法计数器的电路图。 图1 三位二进制计数器 图示电路为对时钟信号计数的三位二进制加法计数器或称为八进制加法计数器。 该电路的经典分析过程: 1.根据电路写出输出方程、驱动方程和状态方程 2. 求出状态图 3.检查电路能否自启动 4.文字叙述逻辑功能 解：

实验一四位串行进位加法器的设计实验报告

实验一四位串行进位加法器的设计 一、实验目的 1.理解一位全加器的工作原理 2.掌握串行进位加法器的逻辑原理 3.进一步熟悉Quartus软件的使用，了解设计的全过程， 二、实验容 1.采用VHDL语言设计四位串行进位的加法器 2.采用画原理图的方法设计四位串行进位加法器 三、实验步骤 1、使用VHDL语言设计 1.打开File—>New Project Wizard输入文件名adder4保存在D 盘，打开File—>New—>VHDL File,从模版中选择库的说明，use 语句的说明，实体的说明，结构体的说明，编写VHDL代码，然后保存、编译。打开File—>New—>Other File—>Vector Waveform File,查找引脚，从Edit中选择End Time 输入40、ns 保存。从Assignments—>Settings—>Simulator Settings —>Functional 然后Processing—>Generate Functional Simnlation Netlist —>确定。选择Start Simulation保存最后的波形图，打开File —>close关闭工程。 底层文件： LIBRARY ieee;

USE ieee.std_logic_1164.ALL; ENTITY fadder IS PORT ( a, b,cin : IN STD_LOGIC; s, co : OUT STD_LOGIC ); END fadder; ARCHITECTURE arc1 OF fadder IS BEGIN s<=a xor b xor cin; co<=((a xor b)and cin)or(a and b); END arc1; 顶层文件： LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL; ENTITY adder4 IS PORT ( c0: IN STD_LOGIC; a,b : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); s : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

同步十进制加法计数器优化设计

物理科学与技术学院课程设计 同步十进制加法计数器设计 班级： 指导老师： 学生：

集成电路设计愈发成为现代高科技的基石，尤其是芯片设计，几乎所有的电子系统都需要芯片，而在芯片逻辑功能中，计数器就显得非常重要。市场上多数同步十进制计数器多数采用JK触发器设计，而本设计采用D型主从触发器构成的同步十进制加法计数器。 本设计采用8421BCD码的编码方式来表示一位十进制数。设计中采用D型主从触发器构成T触发器来设计基本逻辑电路单元。本设计使用Microwind和Dsch软件完成原理图和版图设计。采用D型主从触发器，优化了同或门电路，大大减少MOS管数量，节省了版图面积，提高芯片性能。 关键词：同步十进制加法计数器Microwind Dsch D触发器T触发器

The integrated circuit design increasingly becomes the modern high tech the cornerstone, particularly the chip design, the nearly all electronic system needs the chip, but in the chip logical function, the counter appears very important. In the market the most synchronization decade counter uses the JK trigger design most, but this design uses D main the synchronized decimal base addition counter which constitutes from the trigger to compare the JK trigger to be possible to omit 80 MOS tubes. This design uses 8421BCD the code the encoding method to express a decimal digit. In the design uses D main to constitute the T trigger from the trigger to design the basic logic circuit unit. This design uses Microwind and the Dsch software completes the schematic diagram and the domain design. Uses D main from the trigger, optimized the same or gate electric circuit, reduces the MOS tube quantity greatly, has saved the domain area, enhances the chip performance. Keywords: Synchronized decimal base addition counter Microwind Dsch D trigger T trigger

EDA 16位加法计数器的设计

北京理工大学 用程序输入方法设计一个16位二进制加法计数器 学院：机械xxxx学院 专业班级：10机械电子工程x班 姓名：陈xx 学号：10xxxxxx 指导教师：xxx 老师

目录 摘要 (1) 1 绪论 (2) 2 计数器的工作原理 (3) 3 设计原理 (4) 4 电路系统的功能仿真 (5) 6 个人小结 (20) 参考文献 (21)

摘要 计数器是数字系统中使用较多的一种时序逻辑器件。计数器的基本功能是统计时钟脉冲的个数，即对脉冲实现计数操作。计数器也可以作为分频、定时、脉冲节拍产生器和脉冲序列产生器使用。计数器的种类很多，按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，可分为同步计数器和异步计数器；按进位体制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；按计数过程中数字增减趋势的不同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；还有可预制数和可编计数器等等。本次课程设计将利用众多集成电路软件软件中的Quartus II软件，使用VHDL语言编程完成论文《用程序输入方法设计一个16位二进制加法计数器》，调试结果表明，所设计的计数器正确实现了计数功能。 关键词：二进制；加法计数器；VHDL语言

1 绪论 现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化，即EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在集成电路软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。一般所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。 EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。常用的EDA工具软件平台有：Matlab、Protel、Proteus、OrCAD以及我们学习的本次课程结课论文所用到的Quartus II等。而且EDA工具软件平台一般都有第三方软件接口，以便于与其他软件联合使用。 本次课程结课论文在设计16位二进制加法计数器时所用到的EDA软件工具平台是Quartus II。Quartus II 是Altera公司的综合性PLD（可编程逻辑器件）开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。Quartus II 通过和DSP

16位超前加法器实验报告

16位超前加法器设计实验 一、实验分析： 四位超前进位加法器HDL程序： module add4_head ( a, b, ci, s, pp, gg); input[3:0] a; input[3:0] b; input ci; output[3:0] s; output pp; output gg; wire[3:0] p; wire[3:0] g; wire[2:0] c; assign p[0] = a[0] ^ b[0]; assign p[1] = a[1] ^ b[1]; assign p[2] = a[2] ^ b[2]; assign p[3] = a[3] ^ b[3]; assign g[0] = a[0] & b[0]; assign g[1] = a[1] & b[1]; assign g[2] = a[2] & b[2]; assign g[3] = a[3] & b[3]; assign c[0] = (p[0] & ci) | g[0]; assign c[1] = (p[1] & c[0]) | g[1]; assign c[2] = (p[2] & c[1]) | g[2]; assign pp = p[3] & p[2] & p[1] & p[0]; assign gg = g[3] | (p[3] & (g[2] | p[2] & (g[1] | p[1] & g[0]))); assign s[0] = p[0] ^ ci; assign s[1] = p[1] ^ c[0]; assign s[2] = p[2] ^ c[1]; assign s[3] = p[3] ^ c[2]; endmodule p表示进位否决信号（pass），如果p为0就否决调前一级的进位输入。否决的意思就是即使前一级有进位，本级也不会向后一级产生进位输出。 g表示进位产生信号（generate），如果g为1就表示一定会向后一级产生进位输出。p[n] = a[n] ^ b[n]这句话的意思是说，当a=1,b=0或a=0,b=1时前一级的进位输入信号不能否决。这样就有个问题了，即当a=1,b=1时前一级的进位输入信号也不能否决啊，怎么没有体现出来？其实当a=1,b=1时产生了进位产生信号g，它的优先级高于p信号，就忽略了p信号，直接产生了向后一级产生进位输出，是没有逻辑错误的。 g[n] = a[n] & b[n] 这句话的意思是说，如果a=1,b=1时就直接向后一级产生进位输出信号，而不用考虑其它的任何因素。

verilog HDL十进制加减法计数器报告

十进制加减法计数器 1.实验要求 （1）在Modelsim环境中编写十进制加减法计数器程序； （2）编译无误后编写配套的测试程序； （3）仿真后添加信号，观察输出结果。 2.设计程序如下 module decade_counter #(parameter SIZE=4) (input clock,load_n,clear_n,updown, input [SIZE-1:0]load_data, output reg [SIZE-1:0]q ); always @(negedge load_n,negedge clear_n,posedge clock) if (!load_n) q<=load_data; else if (!clear_n) q<=0; else //clock??? if(updown) q<=(q+1)%10; else begin if(q==0) q<=9; else q<=q-1; end endmodule 3.测试程序如下 `timescale 1ns/1ns module test_decade_counte; reg clock,load_n,clear_n,updown; reg [3:0]load_data; wire [3:0]q; decade_counter T1(clock,load_n,clear_n,updown,load_data,q); initial begin clock=0;clear_n=0;

#30 clear_n=1;load_n=0;load_data=7; #30 load_n=1;updown=0; #300 updown=1; #300 updown=0; #300 updown=1; #300 $stop; end always #10 clock=~clock; always @(q) $display("At time%t,q=%d",$time,q); endmodule 4．波形如下 5.测试结果如下 # At time 0,q= 0 # At time 30,q= 7 # At time 70,q= 6 # At time 90,q= 5 # At time 110,q= 4 # At time 130,q= 3 # At time 150,q= 2 # At time 170,q= 1 # At time 190,q= 0 # At time 210,q= 9 # At time 230,q= 8 # At time 250,q= 7 # At time 270,q= 6 # At time 290,q= 5 # At time 310,q= 4 # At time 330,q= 3

超前进位加法器设计报告

存档资料成绩： 华东交通大学理工学院 课程设计报告书 所属课程名称EDA课程设计 题目超前进位加法器设计 分院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2013 年7月2日

目录 第一章设计内容与要求 (3) 第二章超前进位加法器设计原理 (3) 第三章详细设计流程 (4) 3.1.创建工程文件 (4) 3.2.程序的编译 (5) 3.3.波形的仿真 (7) 第四章设计结果分析 (11) 第五章源程序代码 (12) 第六章心得体会 (14) 第七章参考文献 (15)

第一章设计内容与要求 加法运算是最重要也是最基本的运算，所有的其他基本运算，如减、乘、除运算最终都能归结为加法运算。但因为加法运算存在进位问题，使得某一位计算结果的得出和所有低于他的位相关。因此为了减少进位传输所消耗的时间，提高计算速度，人们设计了多种类型的加法器，如跳跃进位加法器、进位选择加法器、超前进位加法器等。本设计采用的是超前进位加法器。通过Verilog 设计一个超前8位加法器。 要求在Quartus II软件下，利用Verilog编程完成层次式电路设计，电路中的元件可以用Verilog设计也可以用库元件连线构成再封装。8位超前进位加法器，借助EDA工具中的综合器，适配器，时序仿真器和编程器等工具进行相应处理。适配采用Cyclone系列的EP1C6Q240C8。 要求综合出RTL电路，并进行仿真输入波形设计并分析电路输出波形. 试比较并阐述数据类型reg型和wire型的区别。 第二章超前进位加法器设计原理 将n个全加器相连可得n位加法器，但是加法时间较长。解决的方法之一是采用“超前进位产生电路”来同时形成各位进位，从而实现快速加法。超前进位产生电路是根据各位进位的形成条件来实现的 首先对于1位加法器基本位值和与进位输出为1；如果a,b有一个为1，则进位输出等于cin; 令G=ab,P=a+b,则有： Cout==ab+(a+b)cin=G+P?cin 由此可以G和P来写出4位超前进位链如下（设定四位被加数和加数为A

实验二含异步清零和同步使能的加法计数器

实验二含异步清零和同步使能的加法计数器 一、实验目的 1、了解二进制计数器的工作原理。 2、进一步熟悉QUARTUSII软件的使用方法和VHDL输入。 3、时钟在编程过程中的作用。 二、实验原理 二进制计数器中应用最多、功能最全的计数器之一，含异步清零和同步使能的加法计数器的具体工作过程如下： 在时钟上升沿的情况下，检测使能端是否允许计数，如果允许计数（定义使能端高电平有效）则开始计数，否则一直检测使能端信号。在计数过程中再检测复位信号是否有效（低电平有效），当复位信号起作用时，使计数值清零，继续进行检测和计数。 其工作时序如图3-1所示： 图3-1 计数器的工作时序 三、实验内容 本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过使能端和复位信号来完成加法计数器的计数。实验中时钟信号使用数字时钟源模块的1HZ信号，用一位拨动开关K1表示使能端信号，用复位开关S1表示复位信号，用LED模块的LED1～LED11来表示计数的二进制结果。实验LED亮表示对应的位为‘1’，LED灭表示对应的位为‘0’。通过输入不同的值模拟计数器的工作时序，观察计数的结果。实验箱中的拨动开关、与FPGA的接口电路，LED灯与FPGA的接口电路以及拨动开关、LED与FPGA的管脚连接在实验一中都做了详细说明，这里不在赘述。 数字时钟信号模块的电路原理如图3-2所示，表3-1是其时钟输出与FPGA的管脚连接表。

图3-2 数字时钟信号模块电路原理 信号名称对应FPGA管脚名说明 DIGITAL-CLK A14数字时钟信号送至FPGA的A14 表3-1 数字时钟输出与FPGA的管脚连接表 按键开关模块的电路原理如图3-3所示，表3-2是按键开关的输出与FPGA的管脚连接表。 图3-3 按键开关模块电路原理 信号名称FPGA I/O名称核心板接口管脚号功能说明S[0]PIN_AF5JP1_91‘S1’ Switch S[1]PIN_AH6JP1_93‘S2’ Switch S[2]PIN_AH7JP1_95‘S3’ Switch S[3]PIN_AH8JP1_97‘S4’ Switch S[4]PIN_AG10JP1_99‘S5’ Switch S[5]PIN_AG11JP1_101‘S6’ Switch S[6]PIN_AH14JP1_90‘S7’ Switch S[7]PIN_AG7JP1_92‘S8’ Switch

十进制4位加法计数器设计

洛阳理工学院 十 进 制 4 位 加 法 计 数 器 系别：电气工程与自动化系 姓名：李奇杰学号：B10041016

十进制4位加法计数器设计 设计要求： 设计一个十进制4位加法计数器设计 设计目的： 1.掌握EDA设计流程 2.熟练VHDL语法 3.理解层次化设计的内在含义和实现 设计原理 通过数电知识了解到十进制异步加法器的逻辑电路图如下 Q3 则可以通过对JK触发器以及与门的例化连接实现十进制异步加法器的设计 设计内容 JK JK触发器的VHDL文本描述实现： --JK触发器描述 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity jk_ff is

port( j,k,clk: in std_logic; q,qn:out std_logic ); end jk_ff; architecture one of jk_ff is signal q_s: std_logic; begin process(j,k,clk) begin if clk'event and clk='0' then if j='0' and k='0' then q_s <= q_s; elsif j='0' and k='1' then q_s <= '0'; elsif j='1' and k='0' then q_s <= '1'; elsif j='1' and k='1' then q_s <= not q_s; end if; end if; end process; q <= q_s; qn <= not q_s; end one; 元件门级电路： 与门VHDL文本描述实现： --与门描述library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;

用JKFF触发器设计一个模为8的加法计数器

题目：用JKFF 设计模为8的加法计数器 步骤1： 分析题意 根据题目所给的条件，待设计的计数器默认为模为8的加法器，不需要求加载初值。电路只需要故电路只需时钟输入端clk ，clk 作为电路的同步时钟，不必当做输入变量对待；输出一个8进制数要3个输出端，记为0Q 1Q 2Q 。要有输出信号Y ，故共需要3个输出端。因输出量0Q 1Q 2Q 就是计数值，故采用Moore 型电路较为合适。 步骤2：建立原始状态图 模8加法器要求逢8加1,。有此状态图做出如图所示。需要8个状态故不需要化简。 /Y /0 /0 /0 S0→ S1→ S2→ S3 ↑ /1 ↓ /0 S7←S6←S5← S4 /0 /0 /0 步骤3：状态分配。 由于最大模的值为8，因此必须取代码位数n=3。假设S0=000，S1=001，S2=010，S3=011，S4=100，S5=101，S6=110，S7=111.则可以做出状态转移表如图。 步骤4：选触发器，求时钟、输出、状态、驱动方程。 因需要3位二进制代码，选用三个CP 下降沿出发的J-K 触发器，分别用FF0，FF1，FF2表示。 有状态列表可作出次态卡诺图及输出函数的卡诺图，如图所示。 与J-K 触发器的特性方程 n n n Q K Q J Q +=+1 比较得到驱动方程 输入 现态 次态 输 出 CP Q2 Q1 Q0 12 +n Q 11 +n Q 1 +n Q Y 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 2 0 1 0 0 1 1 0 3 0 1 1 1 0 0 0 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 1 1 0 0 6 1 1 0 1 1 1 0 7 1 1 1 1

加法器的设计与仿真实验报告

加法器的设计与仿真 一、实验内容 1、用逻辑图和VHDL语言设计全加器。 2、利用设计的全加器组成串行加法器。 3、用逻辑图和VHDL语言设计并行加法器。 4、应用MaxplusII软件对全加器和串行加法器进行编译、仿真和模拟。 5、在“MaxplusII软件的基本操作”实验的基础上，能更加熟练的掌握应用MaxplusII软件，从而更形象更深层次的理解全加器和串行加法器。 二、实验平台及实验方法 用VHDL语言编写全加器和串行加法器的程序，运用MaxplusII软件进行仿真，再结合FPGA（即对实验箱的芯片进行编译）进行验证。也可以用原理图进行文本设计，波形设计。逻辑符号图： 真值表： 电路图： 三、实验过程 1．启动MaxplusII软件； 2．新建一个文本编辑文件，输入全加器的VHDL语言； 3．编译。点击file save as,保存文件名为f-adder名称，扩展名为vhd，选择芯片类型为EPF10K20TI144-4，保存并进行编译，

若编译结果出现0 error，0 warnings则说明编译通过。 4．仿真波形。点Max+plus II→Waveform editor,出现波形图的设置界面，然后点Node→Enter Nodes from SNF→list,将输入输出端添加到界面，并设置其周期和输入波形，保存后，点Max+plus II→Simulator，即可仿真出输出的波形。 5．配置芯片。点Max+plus II→Floorplan editor，将Unassigned Nodes & 栏中，电路的输入输出节点标号直接用鼠标“拖到” 想分配的引脚上,Max+plusII→programmer→configuer,然后就可以操作试验箱，观察全加器的工作情况。 四、实验结果 实验步骤： 1、用VHDL语言编写全加器的程序 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY f_adder IS PORT( x,y,cin:IN STD_LOGIC; s,cout:OUT STD_LOGIC ); END ENTITY f_adder; ARCHITECTURE bhv OF f_adder IS BEGIN s<=x XOR y XOR cin; cout<=(x AND y)OR(x AND cin)OR(y AND cin); END ARCHITECTURE bhv; 2、将上述程序保存为文件名为f_adder的文件，点击Maxplus里的compiler进行编译，点击start，如果出现0 error，0 warnings，则编译成功。

十六位硬件乘法器电路设计报告

课程名称电子设计自动化 题目十六位硬件乘法器电路 院系班级信息学院11电子信息工程A班姓名 学号 指导老师凌朝东 2013 年 12 月 5 日

题目名称： 十六位硬件乘法器电路 摘要： 设计一个16位硬件乘法器电路.要求2位十进制乘法，能用LED数码管同时显示乘数,被乘数和积的值.本设计利用Quartus II软件为设计平台,通过移位相加的乘法原理：即从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相加，直至被乘数的最高位。经软件仿真和硬件测试验证后,以达到实验要求。

目录 1.题目名称 (2) 2.摘要 (2) 3.目录 (3) 4.正文 (4) 4.1. 系统设计 (4) 4.1 设计要求 (4) 4.2 系统设计方案 (4) 4.2 单元电路设计 (4) 4.2.1十进制计算模块 (5) 4.2.2 BCD码转二进制模块 (5) 4.2.3 8位右移寄存器模块 (6) 4.2.4 8位加法器模块 (7) 4.2.5 1乘法器multi_1模块 (7) 4.2.6 16位移位寄存器reg_16模块 (8) 4.2.7 16位二进制转BCD码B_BCD模块 (9) 4.2.8 8位乘法器multi_8x8顶层设计 (10) 4.3 软件设计 (12) 4.3.1设计平台和开发工具 (12) 4.3.2程序流程方框图 (13) 4.4 系统测试 (14) 4.1仿真分析 (14) 4.2硬件验证 (15) 5. 结论 (15) 6. 参考文献 (15) 7. 附录 (15)

4.正文 4.1系统设计 1.1设计要求 题目要求设计一个16位硬件乘法器电路.要求2位十进制乘法;能用LED数码管同时显示乘数,被乘数和积的信息.设置一个乘法使能端,控制乘法器的计算和输出. 1.2系统设计方案 此设计问题可分为乘数和被乘数输入控制模块,乘法模块和输出乘积显示模块基本分. 乘数和被乘数的输入模块使输入的十进制数转化为二进制数输入乘法模块,乘法模块利用移位相加的方法将输入的两组二进制数进行相乘,并将16位乘积输出到乘积输出显示模块.显示模块将输入的二进制数按千,百,十,个位分别转化为十进制数输出. 乘数和被乘数的输入可用数据开关K1~K10分别代表数字1,2,…,9,0,用编码器对数据开关K1~K10的电平信号进行编码后输入乘法器进行计算.但此方案所用硬件资源较多,输入繁琐,故不采取. 方案二是利用硬件箱自带16进制码发生器,由对应的键控制输出4位2进制构成的1位16进制码,数的范围是0000~1111,即0H~FH.每按键一次,输出递增1,输出进入目标芯片的4位2进制数将显示在该键对应的数码管. 乘数和被乘数的输入模块将16进制码的A~F码设计成输出为null.使得减少了无用码的输入. 两数相乘的方法很多,可以用移位相加的方法,也可以将乘法器看成计数器,乘积的初始值为零,每一个时钟周期将乘数的值加到积上,同时乘数减一,这样反复执行,直到乘数为零.本设计利用移位相加的方法使得程序大大简化. 系统总体电路组成原理图如下图所示： 4.2单元电路设计

用单片机语言设计16位加法计算器实验报告概要

湖北第二师范学院计算机学院09计应 单片机课程设计 实验报告 课程设计名称：电子计算器 课程设计单位：10计应（1）班 课设小组成员：徐凡（1060310039） 凡平（1060310058） 彭浩（1060310045） 桂银（1060310010） 潘光卉（1060300033） 完成时间：2012年04月02日至2012年04月 24 日

单片机课程设计实验报告 课程设计题目：简易计算器 作品功能描述：当通过输入键盘数字时，能够在显示器上显示输出的数值，并且通过想实现的简单运算功能，实现计算器的加、减、乘、 除和清零，并将结果显示出来。 小组成员工作分工：徐凡：程序主框架的构造和主要功能函数的设计。 凡平：原理图的设计和硬件的焊接。 彭浩：基本功能函数的设计（“+，-，*，/”）。 桂银：程序流程图的设计和键盘扫描程序的实现。 潘光卉：编写文档和功能测试。 硬件电路设计：本设计中我们用的是AT89C52芯片,LCD1602 （PROTEUS中为LM016L）就是那个液晶屏，因为可以显示2行16个字符，故 叫做LCD1602. 11.0592M或12M晶振（CRYSTAL），两者均可，但要涉及到串口 需选用12MKEYPAD-SMALLCALC就是那个4X4键盘 电容20~30PF（CAP）,接最小电路 电容10PF主要接复位电路 RESPACK-8排阻，为20K的，一个引脚接正极，另8个引脚接 I/O口接RES电阻10K，接复位电路 实物照片：硬件原理图

原理说明： 1，上电后，屏幕初始化； 2，计算。按下数字键，屏幕显示要运行的第一个数字，再按下符号键，然后再按下数字键，屏幕显示要运算的第二个数字，最后按 下“=”号键，屏幕上显示出计算结果。 3，如果要再次计算，可以按下“ON/C”键清零，或者继续按下数字键，即可重新计算。 键盘使用说明如下： 按键功能说明：Array“+”实现两个数的相加 “-”实现两个数的相减 “×”实现两个数的乘积 “÷”实现两个数商的运算 “ON/C”计算器显示的清零和 接通电源

八位加法器设计实验报告

实验四：8位加法器设计实验 1.实验目的：熟悉利用quartus原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计方法。 2.实验原理：一个八位加法器可以由八个全加器构成，加法器间的进位可以串行方式实现，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.实验任务：完成半加器，全加器，八位加法器设计，使用例化语句，并将其设计成一个原件符号入库，做好程序设计，编译，程序仿真。 1）编译成功的半加器程序： module h_adder(a,b,so,co); input a,b; output so,co; assign so=a^b; assign co=a&b; endmodule 2）编译成功的全加器程序： module f_adder(ain,bin,cin,cout,sum); output cout,sum;input ain,bin,cin; wire net1,net2,net3; h_adder u1(ain,bin,net1,net2); h_adder u2(.a(net1),.so(sum),.b(cin),.co(net3));

or u3(cout,net2,net3); endmodule 3）编译成功的八位加法器程序： module f_adder8(ain,bin,cin,cout,sum); output [7:0]sum; output cout;input [7:0]ain,bin;input cin; wire cout0, cout1, cout2 ,cout3, cout4,cout5,cout6; f_adder u0(.ain(ain[0]),.bin(bin[0]),.cin(cin),.sum(sum[0]),.cout(cout0)); f_adder u1(.ain(ain[1]),.bin(bin[1]),.cin(cout0),.sum(sum[1]),.cout(cout1 )); f_adder u2(.ain(ain[2]),.bin(bin[2]),.cin(cout1),.sum(sum[2]),.cout(cout2 )); f_adder u3(.ain(ain[3]),.bin(bin[3]),.cin(cout2),.sum(sum[3]),.cout(cout3 )); f_adder u4(.ain(ain[4]),.bin(bin[4]),.cin(cout3),.sum(sum[4]),.cout(cout4 )); f_adder

实验十进制加减法计数器

实验1 十进制加减法计数器 实验地点：电子楼218 实验时间：2012年10月19日指导老师：黄秋萍、陈虞苏 实验要求：设计十进制加减法计数器，保留测试程序、设计程序、仿真结果 1.设计程序： module count(EN,CLK,DOUT,F,RST); input EN,CLK,F,RST; output [3:0]DOUT; reg [3:0]DOUT; always@(posedge CLK) begin :abc if(EN) if(!RST) if(F) begin :a DOUT=DOUT+1; if(DOUT==10) DOUT=0; end //END A else begin :b DOUT=DOUT-1; if(DOUT==15) DOUT=9; end else DOUT=0; else DOUT=DOUT; end endmodule 2.测试程序 `timescale 10ns/1ns module test_count; wire [3:0] DOUT; reg EN,F,RST,CLK; count M(EN,CLK,DOUT,F,RST); initial begin :ABC CLK=0; EN=0;

RST=1; F=1; #100 EN=1; #200 RST=0; #1500 F=0; #3000 $stop; end always #50 CLK=~CLK; initial $monitor("EN=%b,F=%b,RST=%b,DOUT%D",EN,F,RST,DOUT); endmodule 3.测试结果 # EN=0,F=1,RST=1,DOUT x # EN=1,F=1,RST=1,DOUT x # EN=1,F=1,RST=1,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 6 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 7 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 8 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 9 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=1,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 5 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 4 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 3 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 2 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 1 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 0 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 9 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 8 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 7 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 6 # EN=1,F=0,RST=0,DOUT 5

电工课程设计 加法计数器

电子技术 课程设计 院系：汽车学院 班级：汽车运用工程 学号：2202070332 指导老师：李民 姓名：文雨佳

四位二进制加法器 一技术要求: （1）四位二进制加数与被加数输入 （2）二位数码管显示 二摘要： 此设计的是简单的四位二进制加法器，在计算机中，其加、减、乘、除运算都是分解成加法运算进行的。此次设计选择超前进位二进制并行加法器T693，在译码器上选择五输入八输出的译码器，要用二位数码管显示，需要采用七段显示译码器。本次设计采用的是共阴极数码管所以选择74ls248（74ls48）译码器三总体设计方案论证与选择： 设计四位二进制加法器，可以选择串行二进制并行加法器，但为了提高加法器的运算速度，所以应尽量减少或除去由于进位信号逐级传递所花费的时间，使各位的进位直接由加数和被加数来决定，而无须依赖低位进位，因而我们选择超前进位二进制并行加法器。 加法器选择：超前进位二进制并行加法器 设一个n位的加法器的第i位输入为ai、bi、ci，输出si和ci+1，其中ci是低位来的进位，ci+1（i=n-1，n-2，…，1，0）是向高位

的进位，c0是整个加法器的进位输入，而cn是整个加法器的进位输出。则和si=ai i i+ ibi i+ i ici+aibici (1) 进位ci＋1=aibi+aici+bici (2) 令gi=aibi，(3) pi=ai+bi, (4) 则ci＋1= gi+pici (5) 只要aibi=1，就会产生向i+1位的进位，称g为进位产生函数；同样，只要ai+bi=1，就会把ci传递到i+1位，所以称p为进位传递函数。把(5)式展开，得到 ci+1= gi+ pigi-1+pipi-1gi-2+…+ pipi-1…p1g0+ pipi-1…p0c0 (6) 随着位数的增加(6)式会加长，但总保持三个逻辑级的深度，因此形成进位的延迟是与位数无关的常数。一旦进位（c1~cn-1）算出以后，和也就可由（1）式得出。 使用上述公式来并行产生所有进位的加法器就是超前进位加法器。产生gi和pi需要一级门延迟，ci 需要两级，si需要两级，总共需要五级门延迟。与串联加法器（一般要2n级门延迟）相比，（特别是n比较大的时候）超前进位加法器的延迟时间大大缩短了。 四设计方案的原理框图、总体电路图、接线图及说明

VHDL实现16位全加器

[键入公司名称] [键入文档标题] [键入文档副标题] 姓名：托列吾别克·马杰尼 班级：电路与系统01班 学号：201221020141 2013/11/24

基于VHDL的16位全加器的设计 1.1设计题目的内容及要求 1.1.1目的： CMOS数字集成电路设计流程及数字集成电路自动化设计，包括功能验证、VHDL/Verlog建模、同步电路设计、异步数据获取、能耗与散热、信号完整性、物理设计、设计验证等技术 1.1.2内容： 主要实验内容是用0.18μm数字CMOS工艺，VHDL或Verlog设计一个16位全加器，用Synthesis 仿真工具验证功能，电路合成，及性能检测。 1.1.3主要测试参数及指标范围: 16位的全加器主要的设计指标是高于1GHz的频率，功耗，物理面积大小等参数。 1.2全加器的组成和原理分析 全加器是常用的组合逻辑模块中的一种，对全加器的分析和对组合逻辑电 路的分析一样。组合逻辑电路的分析，就是找出给定电路输入和输出之间的逻 辑关系，从而了解给定逻辑电路的逻辑功能。组合逻辑电路的分析方法通常采 用代数法，一般按下列步骤进行： （1）根据所需要的功能，列出真值表。 （2）根据真值表，写出相应的逻辑函数表达式。 （3）根据真值表或逻辑函数表达式，画出相应的组合逻辑电路的逻辑图[1]。 （4）用VHDL编写程序在QUARTUSⅡ上进行模拟，并分析结果的正确性。 1.3 全加器简介

全加器是组合逻辑电路中最常见也最实用的一种，考虑低位进位的加法运算就是全加运算，实现全加运算的电路称为全加器。它主要实现加法的运算，其中分为并行全加器和串行全加器，所谓并行就是指向高位进位时是并行执行的，而串行就是从低位到高位按顺序执行，为了提高运算，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，为了提高运算速度，制成了超前进位加法器，这是对全加器的一种创新[2]。 1.3.1半加器的基本原理 如果不考虑有来自低位的进位将两个1位二进制数相加，称为半加。实现半加运算的电路称为半加器。 按照二进制加法运算规则可以列出如表2所示的半加器真值表，其中A、B 是两个加数，S是相加的和，CO是向高位的进位。将S、CO和A、B的关系写成逻辑表达式则得到 S=A B+A B=A+B CO=AB 表1 半加器的真值表 因此，半加器是由一个异或门和一个与门组成的，如图1所示。