加法器实验报告

重庆大学光电工程学院系列课程 实 验 报 告 本 课程名称 可编程逻辑电路技术 实验学期 2015 年至 2016 第 1 学期 学生所在学院 光电工程学院 年级 13 级 专业班级 光电信息科学与工程 学生姓名 任宁 02 班 谭静 03 班 学号 指导教师签名 李敏 实验最终成绩 重庆大学光电工程学院教学实验中心制 实验题目加法器实验 实验时间2015 10 26实验地点主教 1118 实验成绩实验性质 验证性 设计性 综合性 教师评语 出勤率好 原理正确 方案合理 实验结果正确 回答问题正确 报告规范 一 实验目的 1 熟悉 Quartus 软件和 HN FPGA11 实验箱操作 2 熟悉可编程器件开发流程 3 巩固 VHDL 语言 4 掌握层次化设计方法 二 实验内容 用层次化设计方法设计一个四位加法器 1 顶层用原理图输入方式 底层用文本输入方式 用结构体的三种方法分 别实现 2 仿真 分析结果 绘制波形 3 绑定引脚 在教学实验箱上完成相应的接线 下载和分析结果 2 实验原理 用硬件描述语言设计四位加法器 高 低电平分别用 1 0 表示 输出结果连 接到 LED 灯上显示 三 使用仪器 器材 1 PC 机一台 HP FPGA11 实验箱一套 2 Quartus 软件 四 实验步骤 1 用文本输入设计一个带进位输入二位全加器 2 检测该全加器是否达到预期效果 3 在图形输入中将四个二位全加器连线 4 仿真下载 检验程序 五 实验过程原始记录 数据 图标 计算等 加法器程序如下 1 数据流描述 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 all ENTITY ADDER is port A IN STD LOGIC B IN STD LOGIC CIN IN STD LOGIC S OUT STD LOGIC CO OUT STD LOGIC END ADDER ARCHITECTURE PART1 OF ADDER IS BEGIN S A xor CIN CO CIN and A or CIN and B or A and B END PART1 2 结构描述 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITY TEMP IS PORT A3 B3 IN STD LOGIC C3 OUT STD LOGIC END TEMP ARCHITECTURE PART2 OF TEMP IS BEGIN C3 A3 OR B3 END ARCHITECTURE PART2 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITY H ADDER IS PORT a1 a2 IN STD LOGIC co1 so1 OUT STD LOGIC END H ADDER ARCHITECTURE PART1 OF H ADDER IS BEGIN SO1 a1 XOR a2 co1A a2 B co1 d so1 e U2 H ADDER PORT MAP a1 e a2 CIN co1 f so1 S U3 TEMP PORT MAP A3 d B3 f C3 CO END ARCHITECTURE PART 3 行为描述 LIBRARY IEEE USE IEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITY ADDER IS PORT A B C IN STD LOGIC CO SO OUT STD LOGIC END ENTITY ADDER ARCHITECTURE PART OF ADDER IS BEGIN PROCESS A B C BEGIN IF A 0 AND B 0 AND C 0 THEN CO 0 SO 0 ELSIF A 0 AND B 0 AND C 1 THEN CO 0 SO 1 ELSIF A 0 AND B 1 AND C 0 THEN CO 0 SO 1 ELSIF A 0 AND B 1 AND C 1 THEN CO 1 SO 0 ELSIF A 1 AND B 0 AND C 0 THEN CO 0 SO 1 ELSIF A 1 AND B 0 AND C 1 THEN CO 1 SO 0 ELSIF A 1 AND B 1 AND C 0 THEN CO 1 SO 0 ELSIF A 1 AND B 1 AND C 1 THEN CO 1 SO 1 END IF END PROCESS END PART 检测无误后 在图形输入中将四个加法器连接 电路图如下 上述电路图由四个全加器相连而成 每个全加器实际上是由两个半加器和一个 或门组成 其中 S1 S2 S3 S4 分别第一位 第二位 第三位及第四位的输出 结果 同理 CO 则表示对应的位次是否存在进位 1 表示有进位 其结果 S 和 CO 最终依次用 LED 灯显示 对其进行仿真 仿真图如下 可以知道 仿真达到预期效果 设置引脚后 下载到实验箱 引脚图如下 拨动开关 观察实验箱上 LED 灯的显示情况 可以看出实验