VHDL四位加法器实验报告

硬件描述语言实验：四位加法器实验

实验人姓名：王昭

学号： 2010482062

实验地点： B3-216 实验三：

-- Quartus II VHDL Template

-- Basic Shift Register

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity adder4 is

port

(

a ,

b : in std_logic_vector (3 downto 0);

ci : in std_logic;

s : out std_logic_vector (3 downto 0);

co :out std_logic

);

end entity;

architecture rtl of adder4 is

signal c0,c1,c2 : std_logic;

begin

s(0) <= a (0) xor b(0) xor ci;

c0<= (a(0) and b(0)) or (a(0) and ci) or (b(0) and ci);

s(1)<=a(1) xor b(1) xor c0;

c1<=(a(1) and b(1)) or (a(1) and c0) or (b(1) and c0);

s(2)<=a(2) xor b(2) xor c1;

c2<= (a(2) and b(2)) or (a(2) and c1) or (b(2) and c1);

s(3)<=a(3) xor b(3) xor c2;

co<= (a(3) and b(3)) or (a(3) and c2) or (b(3) and c2);

end rtl;

实验原理：

a和b为两个四位的数，定义三个信号量，c0，c1，c2；低位进位si=0；

s(0)=a(0)+b(0)+si;进位为c0；

s(1)=a(1)+b(1)+c0;进位为c1；

s(2)=a(2)+b(2)+c1;进位为c2；

s(3)=a(3)+b(3)+c2;进位为co；

低位进位si都为0；

如果a+b的值大于15时，则co为1，s=a+b-16；

如果不是大于15，则相加时则s=a+b的值，co=0；经仿真可以验证此四位加法器正确。

实验四：

-- Quartus II VHDL Template

-- Basic Shift Register

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity adder4_2 is

port

(

a,b : std_logic_vector(3 downto 0);

ci : in std_logic;

s :out std_logic_vector(3 downto 0);

co : out std_logic

);

end entity;

architecture rtl of adder4_2 is

signal aa,bb,ss:std_logic_vector(4 downto 0);

begin

aa<='0'& a;

bb<='0'& b;

ss<=aa+bb+ci;

s <= ss(3 downto 0);

co<=ss(4);

end rtl;

实验分析：此实验与上一实验功能相同，但此实验代码中运用了高层次抽象行为描述，直接使用了现实中使用的加法运算。

定义了aa，bb，ss三个信号量，来存储a，b，s的值，通过aa<=’0’&a 把四位的a和b变成五位。来实现ss=aa+bb+si；最终把ss的低四位赋给s；ss的高位赋给co；便实现了四位加法器。

观察仿真图，可以发现，si=0；因为最低位没有最低进位，通过高层次抽象行为描述直接把aa(4 downto 0)+bb(4 downto 0)的和赋给ss，把ss(3 downto 0)赋给s ，co=ss(4);

从仿真图上看出来，计算正确。此四位加法器正确。

实验八：

-- Quartus II VHDL Template

-- Basic Shift Register

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity adder4_3 is

port

(

A,B : in std_logic_vector(3 downto 0);

Ci : in std_logic;

S : out std_logic_vector(3 downto 0);

Co : out std_logic

);

end entity;

architecture full of adder4_3 is

component full_adder is

port

(

a : in std_logic;

b : in std_logic;

ci : in std_logic;

s,co : out std_logic

);

end component;

signal c0,c1,c2: std_logic;

begin

u0:full_adder port map(A(0),b(0),Ci,S(0),c0);

u1:full_adder port map(A(1),B(1),c0,S(1),c1);

u2:full_adder port map(A(2),B(2),c1,S(2),c2);

u3:full_adder port map(A(3),B(3),c2,S(3),Co);

end full;

实验分析：

此实验是通过一位加法器来实现的四位加法器，一位加法器的代码如下：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity full_adder is

port

(

a : in std_logic;

b : in std_logic;

ci : in std_logic;

s,co : out std_logic

);

end entity;

architecture rtl of full_adder is

begin

s <= a xor b xor ci;

co <= (a and b) or (a and ci) or (b and ci);

end rtl;

这个四位加法器的实现是通过把最低位的输入一位加法器，得出进位与得数，然后把次低位输入一位加法器相加，得出进位与得数，依次类推,得出四位加法器。

哈工大FPGA设计与应用分频器设计实验报告

FPGA设计与应用 分频器设计实验报告 班级：1105103班 姓名：郭诚 学号：1110510304 日期：2014年10月11日

实验性质：验证性实验类型：必做开课单位：电信院学时：2学时 一、实验目的 1、了解Quartus II软件的功能； 2、掌握Quartus II的HDL输入方法； 3、掌握Quartus II编译、综合、适配和时序仿真； 4、掌握Quartus II管脚分配、数据流下载方法； 5、了解设计的资源消耗情况； 6、掌握分频器和计数器的实现原理； 7、掌握数码管的静态和动态显示原理 二、实验准备（1分） 2.1 EP2C8的系统资源概述 逻辑单元8,256 M4K RAM 块(4k比特+512校验比特) 36 总的RAM比特数165,888 嵌入式乘法器18 锁相环PLLs 2

2.2 工程所用到的FPGA引脚及功能说明 工程所用到的FPGA引脚及功能说明： PIN_23是时钟引脚； PIN_114 PIN_117 PIN_127 PIN_134是数码管的位选引脚； PIN_133 PIN_116 PIN_110 PIN_112 PIN_128 PIN_118 PIN_115是数码管段选信号引脚；实验所用的LED是共阴级连接 2.3 数码管的动态显示原理 动态显示是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O 线控制，当输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于FPGA对位选通COM端电路的控制，所以只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。

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);

VHDL实验报告

《创新实验》实验报告 —基于VHDL的编程和硬件实现

一、实验目的 1.熟悉和掌握硬件描述语言VHDL的基本语法及编写； 2.掌握软件Xilinx ISE 10.1的使用； 3.熟悉SDZ-6电子技术实验箱的使用； 4.了解节拍脉冲发生器等基本电路的实现； 5.了解八位二进制计数器的功能与设计； 6.学习键盘和七段数码管显示的控制和设计。 二、实验内容 1.Xilinx ISE 10.1软件的使用； 2.节拍脉冲发生器等基本电路的实现； 3.八位二进制计数器的实现 4.键盘扫描及显示的实现 三、实验器材 1、PC机 2、SDZ-6电子技术实验箱 3、正负5V电源 4、I/O接口线 四、软件的使用 在安装Xilinx10.1软件时，需要一个ID号，其实这个ID号是可以重复使用的，几个同学在官网注册后就可以共享ID号了。 安装完成之后就可以使用这个软件编写相应的VHDL的程序。 1.新建工程 File—>New Project 弹出下面的对话框 输入工程名后单击Next。然后根据本实验的实验箱进行以下设置。

以后的步骤一般都是单击Next（有些资料上会介绍有些这些步骤的具体功能，但对于本实验不必用到），最后单击Finish，完成新建一个工程。在窗口的左边会出现刚刚新建的工程，如下: 2.新建一个VHDL的源文件。 在上图中，右击工程选择New Source ，弹出如下对话框。

在对画框的左边选择VHDL Module，输入文件的名字（改名字最好是你定义的实体的名字）。单击Next。出现下面的对话框。 该对话框主要是对外部端口的编辑。可以直接跳过，即单击Next，在源文件上编辑端口。然后在接下来的对话框中单击Finish。完成建立一个源文件。窗口右边就会出现刚才编辑的源文件。 3.编写和编译代码 将事先编好的代码复制到源文件里，然后保存文件。 选中左边的文件名，在窗体的左边出现如下编辑文档内容。

分频器实验报告

分频器实验报告 分频器实验报告 start simulation直至出现 simulation as suessful，仿真结束。观察仿真结果。 时序仿真 图 ： 六．实验过程所出现的问题及其解决 通过本次实验，初步掌握了语言的初步设计，收获颇多。但在实验过 程中也遇到了许多的问题，通过自己的独立思考和老师同学的相互讨 论对这个实验有了进一步的了解和认识。在最初建立工程的地方出现 了不少问题，因为没有详细阅读教材，导致无法成功建立工程运行程 序，最后认真熟读教材后，解决了问题。通过对错误的分析和解决， 让自己更好的掌握这一软件的基础操作，为下一次试验打下了见识的 基础。篇五： 八位十进制分频器实验报告 重庆交通大学信息科学与工程学院综合性实 验报告 姓名： 赵娅琳学号 10950214 班级：

通信工程专业201X级 2班 实验项目名称： 8位16进制频率及设计 实验项目性质： 设计性 实验所属课程： 数字设计基础 实验室 BEGIN IF CLKK'EVENT AND CLKK='1' THEN --1Hz时钟2分频 Div2CLK <= NOT Div2CLK; END IF; END PROCESS; PROCESS BEGIN IF CLKK='0' AND Div2CLK='0' THEN RST_CNT<='1'; --产生计数器清零信号 ELSE RST_CNT <='0'; END IF; END PROCESS; Load <= NOT Div2CLK; CNT_EN <= Div2CLK; END behav; 3、十进制计数模块

4位全加器实验报告

四位全加器 11微电子黄跃21 【实验目的】 采用modelsim集成开发环境，利用verilog硬件描述语言中行为描述模式、结构描述模式或数据流描述模式设计四位进位加法器。 【实验内容】 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。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。 实现多位二进制数相加的电路称为加法器,它能解决二进制中1＋1＝10的功能（当然还有 0＋0、0＋1、1＋0）. 【实验原理】

表2 全加器逻辑功能真值表 图4 全加器方框图 图5 全加器原理图 多位全加器连接可以是逐位进位，也可以是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。 四位全加器 如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成： 图9 四位全加器原理图 【实验步骤】 (1)建立新工程项目： 打开modelsim软件，进入集成开发环境，点击File→New project建立一

个工程项目adder_4bit。 建立文本编辑文件： 点击File→New在该项目下新建Verilog源程序文件 并且输入源程序。 (2)编译和仿真工程项目： 在verilog主页面下，选择Compile— Compile All或点击工具栏上的按钮启动编译，直到project出现status栏全勾，即可进行仿真。 选择simulate - start simulate或点击工具栏上的按钮开始仿真，在跳出来的 start simulate框中选择work-test_adder_4bit测试模块，同时撤销Enable Optimisim前的勾，之后选择ok。 在sim-default框内右击选择test_adder_4bit，选择Add Wave,然后选择simulate-run-runall,观察波形，得出结论，仿真结束。 四位全加器 1、原理图设计 如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成： 图9 四位全加器原理图 【仿真和测试结果】 下图为四位全加器的仿真图：

VHDL实验报告03137

VHDL实验报告 60 庄炜旭实验三. 4位可逆计数器，4位可逆二进制代码－格雷码转换器设计 一．实验目的 学习时序电路的设计,仿真和硬件测试,进一步熟悉VHDL设计技术 1. 学习４位可逆计数器的设计 2. 学习４位可逆二进制代码－格雷码转换器设计 二．实验内容 设计4位可逆计数器，及4位可逆二进制代码－格雷码转换器，并仿真，下载。 [具体要求] 1.4位可逆计数器 a)使用CLOCK_50作为输入时钟，其频率为50MHz（对于频率大于50Hz的闪烁， 人眼会看到连续的光），因而，对其进行225的分频后，再用于时钟控制。（可 利用实验一） b)使用拨码开关SW17作为模式控制，置‘1’时为加法计数器，置‘0’时为减 法计数器，同时使用LEDR17显示SW17的值。 c)使用KEY3作为异步复位开关（按下时为0，不按为1），当为加法计数器时， 置“0000”，当为减法计数器时，置“1111”。 d)使用LEDR3，LEDR2，LEDR1，LEDR0作为转换后的输出结果显示，LEDR3为高 位，LEDR0为低位。 2.4位可逆二进制代码――格雷码转换器 a)使用拨码开关SW17作为模式控制，置‘1’时为二进制代码―>格雷码转换， 置‘0’时为格雷码―>二进制代码，同时使用LEDR17显示SW17的值。 b)使用拨码开关SW3, SW2, SW1, SW0作为输入的被转换数，SW3为高位，SW0 为低位。 c)使用LEDR3，LEDR2，LEDR1，LEDR0作为转换后的输出结果显示，LEDR3为高 位，LEDR0为低位。 三．管脚设定 SW[0]PIN_N25 SW[1]PIN_N26 SW[2]PIN_P25 SW[3] PIN_AE14 SW[17] PIN_V2 LEDR[0] PIN_AE23 LEDR[1] PIN_AF23 LEDR[2] PIN_AB21 LEDR[3] PIN_AC22 LEDR[17] PIN_AD12 KEY[3] PIN_W26

八位十进制分频器实验报告

重庆交通大学 信息科学与工程学院 综合性实验报告 姓 名： 赵娅琳 学 号 10950214 班 级： 通信工程专业2010级 2班 实验项目名称： 8位16进制频率及设计 实验项目性质： 设计性 实验所属课程： 数字设计基础 实验室(中心)： 现代电子实验中心 指 导 教 师 ： 李 艾 星 实验完成时间： 2012 年 6 月 18 日

教师评阅意见： 签名：年月日 实验成绩： 一、课题任务与要求 1、验证8位16进制频率计的程序； 2、根据8位16进制频率计的程序设计8位10进制频率计； 二、设计系统的概述 频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率，通常情况下计算每秒内待测的脉冲个数，此时闸门时间为1秒，闸门时间也可以大于或小于1秒。频率信号易于传输，抗干扰性强，可以获得较好的测量精度。 数字频率计的关键组成部分包括一个测频控制信号发生器、一个计数器和一个锁存器，另外包括脉冲发生器、姨妈驱动电路和显示电路。 工作过程：系统正常工作时，脉冲信号发生器输入1HZ的标准信号，经过测频控制信号发生器的处理，2分频后即可产生一个脉宽为1秒的时钟信号，以此作为计数闸门信号。测量信号时，将被测信号通过计数器作为时钟。当技术闸门信号高平有效时，计数器开始计数，并将计数结果送入锁存器中。设置锁存器的好处是现实的数据稳定，不会由于周期的清零信号而不断闪烁。最后将所存的数值由外部的译码器并在数码管上显示。 三、单元电路的设计与分析（重点描述自己设计部分） 1、八位十进制计数顶层模块设计 （1）、此模块是元件例化语句将各个元件（测频控制模块、十进制计数模块、测频锁存器模块）连接形成一个整体，完成最终频率计所期望的功能。

计组-加法器实验报告

半加器、全加器、串行进位加法器以及超前进位加法器 一、实验原理 1.一位半加器 A和B异或产生和Sum，与产生进位C 2.一位全加器 将一位半加器集成封装为halfadder元件，使用两个半加器构成一位的全加器 3.4位串行进位加法器 将一位全加器集成封装为Fulladder元件，使用四个构成串行进位加法器

4.超前进位加法器（4位） ⑴AddBlock 产生并行进位链中的ti(即Cthis)和di（即Cpass），以及本位结果Sum ⑵进位链（Cmaker） 四位一组并行进位链，假设与或非门的级延迟时间为1.5ty，与非门的延迟时间为1ty，在di和ti产生之后，只需2.5ty就可产生所有全部进位

⑶超前进位加法器 将以上二者结合起来即可完成，A和B各位作为各个AddBlock的输入，低一位的进位Ci-1作为本位AddBlock的C-1的输入。各个AddBlock输出的C_this和C_pass作为对应的Cmaker的thisi和passi的输入。

二、实验器材 QuartusII仿真软件，实验箱 三、实验结果 1.串行进位加法器结果 2.超前进位加法器结果

四、实验结果分析 1.实验仿真结果显示串行加法器比超前进位加法器快，部分原因应该是电路结构优化 不到位。另外由于计算的位数比较少，超前进位加法链结构较复杂，所以优势没体现出来，反倒运作的更慢一点。当位数增加的时候，超前进位加法器会比串行的更快。 2.波形稳定之前出现上下波动，应该与“竞争冒险”出现的情况类似，门的延迟和路径 的不同导致了信号变化时到达的时间有先有后，因此在最终结果形成前出现了脉冲尖峰和低谷；另外也可能部分原因由于电路结构优化的不到位所致

VHDL非整数分频器设计实验报告

非整数分频器设计 一、 输入文件 输入时钟CLK: IN STD_LOGIC 二、 设计思路 1. 方法一：分频比交错 （1） 确定K 值 先根据学号S N 确定M 和N ：为了保证同学们的学号都不相同，取学号的后四位，即N S =1763 ()mod 1920(mod 17)0 17mod 17 S S S N N if N then M else M N =+=== 由以上公式，得N=(1763 mod 19)+20=35 M=(1763 mod 17)=12 然后根据下式计算分频比K 的值： 8()9N M M K N -+= = =8.34285714 （2） 确定交错规律 使在35分频的一个循环内，进行12次9分频和23次8分频，这样，输出F_OUT 平均为F_IN 的8.34285714分频。为使分频输出信号的占空比尽可能均匀，8分频和9分频应‘交替’进 （3） 设计框图：要求同步时序设计

（4）代码 在实体内定义两个进程（PROCESS P1和PROCESS P2），一个进程控制输出8/9分频，一个进程控制35分频周期比例输出。控制器输出FS_CTL信号控制输出是8分频还是9分频，分频器输出C_ENB信号来控制35分频计数器计数。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY DIV IS--定义实体,实体名DIV PORT(F_IN: IN STD_LOGIC;--输入时钟信号 F_OUT: OUT STD_LOGIC--输出时钟信号 ); END DIV; ARCHITECTURE A OF DIV IS SIGNAL CN1: INTEGER RANGE 0 TO 7;--8分频计数器 SIGNAL CN2: INTEGER RANGE 0 TO 8;--9分频计数器 SIGNAL CN: INTEGER RANGE 0 TO 34;--整体计数器 SIGNAL C_ENB: STD_LOGIC;--整体计数器时钟驱动信号 SIGNAL FS_CTL: STD_LOGIC;--控制8、9分频比例信号,高电平8分频,低电平9分频 BEGIN P1:PROCESS(F_IN)--8、9分频计数进程 BEGIN IF (F_IN'EVENT AND F_IN='1') THEN IF(FS_CTL='0') THEN--9分频 IF CN2=8 THEN--计数 CN2<=0; ELSE CN2<=CN2+1; END IF; IF CN2>4 THEN--控制输出,占空比0.5 F_OUT<='1'; ELSE F_OUT<='0'; END IF; IF CN2=8 THEN--控制整体计数器驱动信号 C_ENB<='1'; ELSE C_ENB<='0'; END IF; ELSE IF CN1=7 THEN--8分频计数,同上 CN1<=0; ELSE CN1<=CN1+1; END IF; IF CN1>3 THEN F_OUT<='1'; ELSE F_OUT<='0'; END IF; IF CN1=7 THEN C_ENB<='1'; ELSE C_ENB<='0'; END IF; END IF; END IF; END PROCESS P1; P2:PROCESS(C_ENB)--整体计数进程 BEGIN IF (C_ENB'EVENT AND C_ENB='1') THEN--由驱动信号驱动 IF CN=34 THEN--计数 CN<=0; ELSE CN<=CN+1; END IF; IF (CN=34 OR CN=2 OR CN=5 OR CN=8 OR CN=11 OR CN=14 OR CN=17 OR CN=20 OR CN=23 OR CN=26 OR CN=29 OR CN=32) THEN FS_CTL<='0'; ELSE FS_CTL<='1'; END IF;--8、9分频比例分配 ELSE CN<=CN; END IF; END PROCESS P2; END A;

4位全加器实验报告.doc

四位全加器 11微电子黄跃1117426021 【实验目的】 采用modelsim集成开发环境，利用verilog硬件描述语言中行为描述模式、结构描述模式或数据流描述模式设计四位进位加法器。 【实验内容】 加法器是数字系统中的基本逻辑器件。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。 实现多位二进制数相加的电路称为加法器,它能解决二进制中1＋1＝10的功能（当然还有 0＋0、0＋1、1＋0）. 【实验原理】 全加器 除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。图4为全 加器的方框图。图5全加器原理图。被加数A i 、加数B i 从低位向本位进位C i-1 作 为电路的输入，全加和S i 与向高位的进位C i 作为电路的输出。能实现全加运算 功能的电路称为全加电路。全加器的逻辑功能真值表如表2中所列。 信号输入端信号输出端 A i B i C i S i C i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

表2 全加器逻辑功能真值表 图4 全加器方框图 图5 全加器原理图 多位全加器连接可以是逐位进位，也可以是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。 四位全加器 如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成： 图9 四位全加器原理图 【实验步骤】 (1)建立新工程项目： 打开modelsim软件，进入集成开发环境，点击File→New project建立一

VHDL实验报告论文

硬件描述语言期末实验报告 题目：硬件描述语言实现秒表功能 姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 年级专业xxxxxxxxxxxxx 指导教师xxxx 2012年6月20日

河北大学本科生VHDL硬件实验论文（设计） 硬件描述语言实现秒表功能 摘要 应用VHDL语言设计数字系统，很多设计工作可以在计算机上完成，从而缩短了数字系统的开发时间。我们尝试利用VHDL为开发工具设计数字秒表。 秒表的逻辑结构较简单，它主要由十进制计数器、六进制计数器、数据选择器、和显示译码器等组成。在整个秒表中最关键的是如何获得一个精确的100HZ计时脉冲，除此之外整个秒表还需有一个启动信号，暂停信号和一个清零信号，以便秒表能随意停止及启动。 关键词：VHDL语言数字秒表时序仿真图

目录 一、实验目的 (1) 二、硬件要求 (1) 三、引脚说明 (1) 四、模块介绍 (2) 4.1.计数器（六、十进制） (2) 4.2.蜂鸣器 (2) 4.3.译码器 (3) 4.4.控制器 (4) 五、整体连接图 (5) 六、实验结果 (6) 七、实验总结 (6) 八、谢辞 (7) 九、附录 (7)

一实验目的 学习使用VHDL语言，以及EDA芯片的下载仿真。 二硬件要求 （1）主芯片EPF10K10LC84-4。 （2）蜂鸣器。 （3）8位八段扫描共阴极数码显示管。 （4）二个按键（暂停，开关）。 三引脚说明 3.1引脚设置 3.2信号说明 signal q:std_logic_vector(3 downto 0); --q是用于分频的信号。 signal state: std_logic_vector(3 downto 0); --state为状态信号，state为1时为暂停记录状态，为0时为正常显示计数状态。signal led: std_logic_vector(3 downto 0); --led为数码管扫描信号，通过对d1~d6的选择使数码管发光。

FPGA一位全加器设计实验报告

题目：1位全加器的设计 一．实验目的 1.熟悉QUARTUSII软件的使用； 2.熟悉实验硬件平台的使用； 3.掌握利用层次结构描述法设计电路。 二．实验原理 由于一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，首先设计半加器电路，将其打包为半加器模块；然后在顶层调用半加器模块组成全加器电路；最后将全加器电路编译下载到实验箱，其中ain,bin,cin信号可采用实 验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，并将输 入的信号连接到红色LED管 LEDR0,LEDR1,LEDR2上便于观察，sum,cout 信号采用绿色发光二极管LEDG0,LEDG1来 显示。 三．实验步骤 1.在QUARTUSII软件下创建一工程，工程名为full_adder，芯片名为EP2C35F672C6； 2.新建Verilog语言文件，输入如下半加器Verilog语言源程序； module half_adder(a,b,s,co); input a,b; output s,co; wire s,co; assign co=a & b; assign s=a ^ b; Endmodule 3.保存半加器程序为，进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性。 其初始值、功能仿真波形和时序仿真波形分别如下所示

4.选择菜单File→Create/Update→Create Symbol Files for current file，创建半加器模块； 5.新建一原理图文件，在原理图中调用半加器、或门模块和输入，输出引脚，按照图1所示连接电路。并将输入ain,bin,cin连接到FPGA的输出端，便于观察。完成后另保存full_adder。 电路图如下 6.对设计进行全编译，锁定引脚，然后分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能。其初始值、功能仿真波形和时序仿真波形分别如下所示

EDA分频器实验教案

实验三：整数分频器的设计 一实验目的 了解利用类属设计可配置的重用设计技术。 二实验原理 利用类属n 可以改变分频器的分频系数，输出q的频率是输入信号clk频率的1/n。通过给n赋不同的值，就可以得到需要的频率。 三实验器材 EDA实验箱 四实验内容 1.参考教材第5章中5.3.1，完成整数分频器的设计。 2.修改5. 3.1中的分频系数n，观察仿真波形和实验箱输入/输出信号的变化。 3.在试验系统上硬件验证分频器的功能。 在实验三中，建议将实验箱的实验电路结构模式设定为模式7。输入信号clk由键7的输出来模拟，输入信号reset_n由键8模拟，输出信号q接至LED：D14。当然，也可以由实验者设定到其它功能相似的键或者LED。

代码：（参考教材第5章中5.3.1） library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity div is generic(n:integer:=8); port(clk,reset_n:in std_logic; q: out std_logic); end div; architecture behavl_div of div is signal count:integer range n-1 downto 0; begin process(reset_n,clk) begin if reset_n='0' then q<='0'; count<=n-1; elsif(clk'event and clk='1' and clk'last_value='0')then count<=count-1; if count>=(n/2)then q<='0'; else q<='1'; end if; if count<=0 then count<=n-1; end if; end if; end process; end behavl_div; 五实验注意事项 1.编写代码时一定要书写规范 2模式的选择和引脚的配置一定要合理 六实验报告 简述实验过程，将实验项目分析设计，仿真和测试写入实验报告。

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

加法器实验报告

加法器实验报告 篇一：加法器实验报告 实验 _＿一＿＿ 【实验名称】 1位加法器 【目的与要求】 1. 掌握1位全加器的设计 2. 学会1位加法器的扩展 【实验内容】 1. 设计1位全加器 2. 将1位全加器扩展为4位全加器 3. 使4位的全加器能做加减法运算 【操作步骤】 1. 1位全加器的设计 （1）写出1位全加器的真值表 （2）根据真值表写出表达式并化简 （3）画出逻辑电路 （4）用quartusII进行功能仿真，检验逻辑电路是否正确，将仿真波形截图并粘贴于此 （5）如果电路设计正确，将该电路进行封装以用于下一个环节 2. 将1位全加器扩展为4位全加器 （1）用1位全加器扩展为4位的全加器，画出电路图

（2）分别用两个4位补码的正数和负数验证加法器的正确性（注意这两 个数之和必须在4位补码的数的范围内，这两个数包括符号在内共4位），用quartusII进行功能仿真并对仿真结果进行截图。 3. 将4位的全加器改进为可进行4位加法和减法的运算器 （1）在4位加法器的基础上，对电路进行修改，使该电路不仅能进行加 法运算而且还能进行减法运算。画出该电路 （2）分别用两个4位补码的正数和负数验证该电路的正确性（注意两个 数之和必须在4位补码的数的范围内），用quartusII进行功能仿真并对仿真结果进行截图。 【附录】 篇二：加法器的基本原理实验报告 一、实验目的 1、了解加法器的基本原理。掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中的图形输入方法及文本输入方法。 2、学习和掌握半加器、全加器的工作和设计原理 3、熟悉EDA工具Quartus II和Modelsim的使用，能够熟练运用Vrilog HDL语言在Quartus II下进行工程开发、调试和仿真。

数控分频器实验报告

《数控分频实验》 姓名：谭国榕班级：12电子卓越班学号：201241301132 一、实验目的 1.熟练编程VHDL语言程序。 2.设计一个数控分频器。 二、实验原理 本次实验我是采用书上的5分频电路进行修改，通过观察其5分频的规律进而修改成任意奇数分频，再在任意奇数分频的基础上修改为任意偶数分频，本次实验我分为了三个部分，前两部分就是前面所说的任意奇数分频和任意偶数分频，在这个基础上，再用奇数输入的最低位为1，偶数最低位为0的原理实现合并。 三、实验步骤 1.任意奇数分频 程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY DIV1 IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; D:IN INTEGER RANGE 0 TO 255; K1,K2,K_OR:OUT STD_LOGIC ); END; ARCHITECTURE BHV OF DIV1 IS SIGNAL TEMP3,TEMP4:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL M1,M2:STD_LOGIC; --SIGNAL OUT1,OUT2,OUT3:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CLK,TEMP3) BEGIN IF RISING_EDGE(CLK) THEN IF(TEMP3=D-1) THEN TEMP3<="00000000"; ELSE TEMP3<=TEMP3+1; END IF; IF(TEMP3=D-(D+3)/2) THEN M1<=NOT M1; ELSIF (TEMP3=D-2) THEN M1<=NOT M1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK,TEMP4) BEGIN IF FALLING_EDGE(CLK) THEN IF(TEMP4=D-1) THEN TEMP4<="00000000"; ELSE TEMP4<=TEMP4+1; END IF; IF(TEMP4=D-(D+3)/2) THEN M2<=NOT M2; ELSIF (TEMP4=D-2) THEN M2<=NOT M2;

CMOS数字集成电路设计_八位加法器实验报告

CMOS数字集成电路设计课程设计报告 学院：****** 专业：****** 班级：****** 姓名：Wang Ke qin 指导老师：****** 学号：****** 日期：2012-5-30

目录 一、设计要求 (1) 二、设计思路 (1) 三、电路设计与验证 (2) (一)1位全加器的电路设计与验证 (2) 1)原理图设计 (2) 2)生成符号图 (2) 3)建立测试激励源 (2) 4)测试电路 (3) 5)波形仿真 (4) (二)4位全加器的电路设计与验证 (4) 1)原理图设计 (4) 2)生成符号图 (5) 3)建立测试激励源 (5) 4)测试电路 (6) 5)波形仿真 (6) (三)8位全加器的电路设计与验证 (7) 1)原理图设计 (7) 2)生成符号图 (7) 3)测试激励源 (8) 4)测试电路 (8) 5)波形仿真 (9) 6)电路参数 (11) 四、版图设计与验证 (13) (一)1位全加器的版图设计与验证 (13) 1)1位全加器的版图设计 (13) 2)1位全加器的DRC规则验证 (14) 3)1位全加器的LVS验证 (14) 4)错误及解决办法 (14) (二)4位全加器的版图设计与验证 (15) 1)4位全加器的版图设计 (15) 2)4位全加器的DRC规则验证 (16) 3)4位全加器的LVS验证 (16) 4)错误及解决办法 (16) (三)8位全加器的版图设计与验证 (17) 1)8位全加器的版图设计 (17) 2)8位全加器的DRC规则验证 (17) 3)8位全加器的LVS验证 (18) 4)错误及解决办法 (18) 五、设计总结 (18)

基于VHDL语言的EDA实验报告(附源码)

EDA 实验报告 ——多功能电子钟 姓名:张红义 班级：10级电科五班 学号：1008101143 指导老师：贾树恒

电子钟包括：主控模块，计时模块，闹钟模块，辅控模块，显示模块，蜂鸣器模块，分频器模块。 1．主控模块： 主要功能：控制整个系统，输出现在的状态，以及按键信息。 源代码: libraryieee; use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_arith.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entity mc is port(functionswitch,k,set,lightkey: in std_logic; chose21,setout: out std_logic; lightswitch:bufferstd_logic; modeout,kmodeout : out std_logic_vector(1 downto 0); setcs,setcm,setch,setas,setam,setah:outstd_logic); end mc; architecture work of mc is signalmode,kmode:std_logic_vector(1 downto 0); signal light,chose21buf:std_logic; signalsetcount:std_logic_vector(5 downto 0); begin process(functionswitch,k,set,lightkey) begin iffunctionswitch'event and functionswitch='1' then mode<=mode+'1'; end if; iflightkey'event and lightkey='1' then lightswitch<=not lightswitch; end if; if mode="01" thenchose21buf<='0'; else chose21buf<='1'; end if; ifk'event and k='1' then if mode="01" or mode="11" then kmode<=kmode+'1'; end if;end if; if set='1' then if mode = "01" then ifkmode="01" then setcount<="000001"; elsifkmode="10" thensetcount<="000010"; elsifkmode="11" then setcount<="000100";

加法器的基本原理实验报告

一、实验目的 1、了解加法器的基本原理。掌握组合逻辑电路在Quartus Ⅱ中的图形输入方法及文本输入方法。 2、学习和掌握半加器、全加器的工作和设计原理 3、熟悉EDA工具Quartus II和Modelsim的使用，能够熟练运用Vrilog HDL语言在Quartus II下进 行工程开发、调试和仿真。 4、掌握半加器设计方法 5、掌握全加器的工作原理和使用方法 二、实验内容 1、建立一个Project。 2、图形输入设计：要求用VHDL结构描述的方法设计一个半加器 3、进行编译，修改错误。 4、建立一个波形文件。（根据真值表） 5、对该VHDL程序进行功能仿真和时序仿真Simulation 三、实验步骤 1、启动QuartusⅡ 2、建立新工程NEW PROJECT 3、设定项目保存路径＼项目名称＼顶层实体名称 4、建立新文件Blok Diagram/Schematic File 5、保存文件FILE /SA VE 6、原理图设计输入 元件符号放置通过EDIT_>SYMBOL 插入元件或点击图标 元件复制 元件移动 元件转动 元件删除 管脚命名PIN_NAME 元件之间连线（直接连接，引线连接） 7、保存原理图 8 、编译：顶层文件设置，PROJECT_>Set as Top_Level 开始编译processing_>Start Compilation 编译有两种：全编译包括分析与综合（Analysis&Synthesis）、适配(Fitter)、编程（assembler）时序分析（Classical Timing Analysis）4个环节，而这4个环节各自对应相应菜单命令，可单独发布执行也可以分步执行

分频器的设计

分频器的设计 一、课程设计目的 1.学会使用电路设计与仿真软件工具Hspice，熟练地用网表文件来描述模拟电路，并熟悉应用Hspice内部元件库。通过该实验，掌握Hspice的设计方法，加深对课程知识的感性认识，增强电路设计与综合分析能力。 2.分频器大多选用市售成品，但市场上出售的分频器良莠不齐，质量上乘者多在百元以上，非普通用户所能接受。价格在几十元以下的分频器质量难以保证，实际使用表现平庸。自制分频器可以较少的投入换取较大的收获。 二.内容 分频器-概述 分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率成分，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器，即使在输入输出信号均为正弦波时也往往采用模数转换－数字分频－数模转换的方法来实现分频。正弦分频器除在输入信噪比低和频率极高的场合已很少使用。

分频器-作用 分频器是音箱中的“大脑”，对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的各滤波元件处理，让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器，才能有效地修饰喇叭单元的不同特性，优化组合，使得各单元扬长避短，淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能，使各频段的频响变得平滑、声像相位准确，才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍，明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。 在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。其作用如下： 合理地分割各单元的工作频段； 合理地进行各单元功率分配； 使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真； 利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷； 将各频段圆滑平顺地对接起来。 分频器-分类 1）功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷