一位二進制全減器設計

1、學生姓名：學號：6100208089專業(yè)班級：電子 081實驗類型： 驗證 口綜合設計 口創(chuàng)新實驗日期：2010-10-14 實驗成績：實驗一 1 位二進制全減器設計一、實驗目的1） 熟悉實驗設備和軟件，掌握 Quartus II 的 VHDL 文本設計及原理圖設 計全過程；2） 熟悉簡單組合電路的設計，掌握系統(tǒng)仿真，學會分析硬件測試結果；二、實驗內容與要求1） 完成一位二進制全減器的設計，用 LED 顯示輸出結果；2） 用分層設計的方法設計，頂層為全減器（文本輸入法），底層為半減器（原理圖輸入法）和邏輯門組成；3） 自行完成設計與仿真、波形分析、下載與硬件測試等全過程，驗證設 計是否正確；三

2、、設計思路/原理圖首先根據(jù)一位二進制半減器運行原理，列出半減器真值表（如圖一所示）.并由真值表設計出半減器原理圖（如圖二），根據(jù)全減器真值表（圖三）可用兩 個半減器和一個或門組成一位二進制全減器。absoco0000 I01111010 :1100圖一半減器真值表南昌大學實驗報告圖二半減器原理圖abccoutsub0000000111010110111010001101001100011111圖三全減器真值表圖四 由半減器組成的全減器原理圖四、實驗程序（頂層程序參考 EDA 教材 88 頁一位二進制全加器頂層文本設計）底層（原理圖輸入） 半加器連接圖：A XOf、?arpraxx FL頂層(文

3、本輸入)LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY f_m ISPORT (ai n,b in ,ci n :INSTD_LOGIC; cout,sub:OUTSTD_LOGIC);END ENTITY f_m;ARCHITECTURE one OF f_m ISCOMPONENT h m-1 位二進制全減器頂層描述-定義 f_m 實體-描述結構體-定義 h m 各引腳定義或門:Eh Quaikuif 11 一 E;/-*?習- r_ -IUEZB.Ldr*lE&li- E.-lj 1 Vi i* broj tct PLOctsELO

4、f：lools lindwPORT ( a,b : IN STD_LOGIC ; co,so : OUT STD_LOGIC) ;END COMPONENT ;COMPONENT or2aPORT (a,b : IN STD_LOGIC; c : OUTSTD_LOGIC) ;END COMPONENT ;SIGNAL d,e,f : STD_LOGIC ; BEGINu1 : h_m PORT MAP (a=ain, b=bin,co=d, so=e) ;u2 : h_m PORT MAP (a=e, b=cin, co=f, so=sub);u3 : or2a PORT MAP (a=d,

5、 b=f, c=cout);END ARCHITECTURE one ;-結束結構體描述五、實驗步驟1.建立工作庫文件夾和編輯設計文件1)在 D 盤新建立一個文件夾命名為 f_m，選擇 ACEX1K 芯片，保存 下面的工程文件；2)打開 quartus II，選擇菜單 FilefNew Block diagram/schematic file，點擊 OK 輸入半減器原理圖，保存為 h_m.bdf 并選擇菜單 filefcreate/updatefcreate VHDL component declaration files for current file2.選擇菜單 File New Blo

6、ck diagram/schematic file ，點擊 OK 定義 或門，保存為 or2a.bdf 并選擇菜單 filefcreate/updatefcreate VHDL componentdeclaration files for current file3.選擇菜單 File NewVHDLfile，點擊 OK 后在打開的界面下輸入已設 計的程序，保存為 f_m.vhd；4.對 f_m.vhd 進行編譯5.創(chuàng)建仿真文件 f_m.vwf, 將所有引腳拉入仿真文件，設定 end time 以及 ain ，bin ， cin 輸入值，進行仿真6.選擇 assignments pins 設置

7、各引腳，并編譯；7.下載程序，驗證實驗結果；六、仿真波形分析下圖為實驗所得的波形圖：-定義 or2a 各引腳- 定義信號 d,e,f 的類型-描述底層各元件的連接對實驗所得的波形圖作如上標記，可以得到下表:區(qū)間ainbincincoutsubLED6LED5a-b00000滅滅b-c00111亮亮c-d01011亮亮d-e01110亮滅e-f10001滅亮f-g10100滅滅g-h11000滅滅h-i11111亮亮數(shù)碼管 LED6、LED5 分別顯示 cout 和 sub 的值，亮為 1 滅為 0。cin 為下一位 借位情況，cout 為本位輸出，sub 為向上借位的值，由上表可知，仿真結果與

8、理 論值（全減器真值表）一致，故仿真成功。由仿真波形圖可知，cout、sub 在實際仿真中存在延遲和毛刺的現(xiàn)象，但并不影響仿真的結果。七、硬件測試引腳鎖定：ain 鎖定為 53，bin 鎖定為 54，cin 鎖定為 55，cout 鎖定為 207, sub鎖定為 204輸出結果由 LED 燈顯示，燈亮為“1”燈滅為“ 0”根據(jù)全減器真值表依 次輸入ain、bin、cin 的值“ 000”“111”，通過硬件測試，LED 燈顯示結果與全減器真值表中 cout、sub 的值相符，硬件測試成功。八、實驗小結對 VHDL 語言還不太熟悉，在底層原理圖設計中誤將或非門當做或門使用導致仿真結果失敗，其次對于軟件的不熟悉導致整個實驗操作進行緩慢，下載時由于儀器問