大庆石油学院课程设计
2006年9 月12 日
大庆石油学院课程设计任务书
课程硬件课程设计
题目分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器
专业计算机科学与技术姓名孟庆军学号040702140408
主要内容、基本要求、主要参考资料等
一、主要内容：
利用EDA-V型实验系统、微机和Maxplus-II软件系统，分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器。要求利用层次设计方法，首先设计1位半加器，仿真和测试成功后把它保存到元件库中去；之后以1位半加器为底层元件设计1位全加器，仿真和测试成功后把它也保存到元件库中去；最后以1位全加器为基本元件，设计8位全加器的顶层文件，进行仿真和测试。
二、基本要求：
1、熟练掌握EDA软硬件系统的使用方法。
2、设计出8位全加器，精通原理图输入方法，初步学会使用VHDL语言输入方法。
3、学会功能仿真和时序仿真。
4、按照规范写出论文，要求字数在4000字以上，并进行答辩。论文内容包括概述（学习、调研、分
析、设计的内容摘要）、EDA技术的现状和发展趋势、对EDA_V型实验系统和MaxplusII软件的掌握程度、8位全加器设计过程（包括原理图或程序设计、编译、仿真分析、硬件测试的全过程），论文中含有原理图、程序、仿真波形图及其分析报告。
三、主要参考资料：
[1] 潘松.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社, 2003.11-13.
[2] 杨恒.FPGA/CPLD最新实用技术指南[M].北京：清华大学出版社, 2005.20-22.
[3] EDA先锋工作室.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇)[M].北京：人民邮电出版社2005.32-33.
[4] 求是科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践[M].北京：人民邮电出版社2005. 55-58.
[5] 潘松.SOPC技术实用教程[M] .清华大学出版社.2005.1-15.
完成期限第28周
指导教师
专业负责人年月日
大庆石油学院课程设计成绩评价表
指导教师：年月日
摘要
本文介绍了利用EDA-V硬件系统和微机上的MaxPlus-I I等软件系统，分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器。利用层次设计方法，设计底层文件一个一位半加器；设计顶层文件一个一位全加器；设计顶层文件8位全加器。
VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE 公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版）之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。
EDA技术的发展史、简单说明MaxPlus-II的使用过程，阐述了8位全加器的设计与实现的相关过程，包括设计的基本原理，实现的相关细节，分析系统的重点与难点等相关技术问题，完成8位全加器的全部设计，并且进行测试及分析结果。
关键词：EDA（电子设计自动化）；VHDL（硬件描述语言）
目录
第1章概述 (6)
1.1EDA的概念 (6)
1.2EDA的工作平台 (7)
第2章原理图法八位全加器的设计 (8)
2.1加法器的系统分析 (8)
2.2八位全加器的设计过程 (8)
2.3设计过程 (9)
第3章 VHDL语言法设计八位全加器 (11)
3.1用VHDL语言设计半加器 (11)
3.2用VHDL语言设计一位全加器 (12)
3.3用VHDL语言设计八位全加器 (12)
结论 (14)
参考文献 (15)
第1章概述
1.1 EDA的概念
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。
EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。
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。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很广。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[1]。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。本次毕业设计课题实现的核心技术即为EDA相关技术.
1.1.1EDA技术及应用
电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。90年代为电子系统设计自动化（EDA）
阶段。
EDA技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面：几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本原理和基本概念、鳞握用佃L描述系统逻辑的方法、使用扔A工具进行电子电路课程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动。在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将O)LI)／FPGA器件的开发应用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能提供良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用。在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在P哪的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、朋比的制作过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。
EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA和凹m器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大的发展。电子技术全方位纳入EDA领域，EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系统及IP 核模块；软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；SoC 高效低成本设计技术的成熟。随着半导体技术、集成技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变化。可以说电子EDA技术是电子设计领域的一场革命。传统的“固定功能集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。作为高等院校有关专业的学生和广大的电子工程师了解和掌握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的需要，更是时代发展的需求，只有攀握了EDA技术才有能力参与世界电子工业市场的竞争，才能生存与发展。随着科技的进步，电子产品的更新日新月异，EDA技术作为电子产品开发研制的源动力，已成为现代电子设计的核心。所以发展EDA技术将是电子设计领域和电子产业界的一场重大的技术革命，同时也对电类课程的教学和科研提出了更深更高的要求。特别是EDA技术在我国尚未普及，掌握和普及这一全新的技术，将对我国电子技术的发展具有深远的意义。
1.2 EDA的工作平台
1.2.1 EDA硬件工作平台
1.计算机
2.EDA实验开发系统：EDA-V
1.2.2 EDA的软件工作平台
PLD（Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集
成电路。目前主要有两大类型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice 公司。
我们采用了MAX PLUSⅡ软件作为开发工具。
第2章原理图法八位全加器的设计
2.1 加法器详细分析
原理：
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。
2.1.1八位全加器说明
实现进位功能，可以接受从低位进来的数据。
2.2 八位全加器的设计过程
2.2.1设计规划
利用EDA-Ⅴ型实验箱，硬件描述语言（VHDL），及MAX-PLUSⅡ软件设计简单的8位全加器，实现功能说明中的要求。
2.2.2设计说明
本次章节我们以原理图法来进行设计，通过半加器和一位全加器设计设计成为八位全加器。
2.3设计过程
2.3.1半加器设计
1．原理图设计过程：
工作原理是：S=AB+AB ; Ci+1=AB
不接受低位进来的数据
。
3．效验原理图：
原理图编译完后进行仿真实验。
4．将设计保存，并将文件设为模块（本实验内名为bjq）
2.3.2一位的全加器设计
1.原理图设计：
工作原理：Fi＝Ai⊕Bi⊕Ci ，Ci＋1＝AiBi＋BiCi＋CiAi。
电路图如下：
3．进行波形仿真实验后得到如下波形图：
在此图中我们可以看出此设计准确无误，我们将整个设计电路输入到实验箱中的处理器内进行实际测验。在实验箱上进行测试，能实现预期的功能，没有问题存
在。进行多次仔细的观察没有问题。
4把整个设计项目进行保存，将文件设为模块（本课程中为qjq）2．3．3八位全加器设计
1．原理图设计过程
2．测验原理图的正确性：
仔细的看过图，没有问题。
原理图编译完后，将设计电路输入到实验箱中的处理器中进行仿真实验。
得到如下波形图：
在此图中可以看出设计准确无误，我们把设计好的电路输入到实验箱进行测验。对波形图进行多次仔细的观察，没有发现问题，八位全加器没有问题。
4. 为了确保本次课程设计的正确性，再次进行了多次测试。
第3章 VHDL语言法设计八位全加器
3.1 半加器（VHDL语言编译）
其代码如下：（VHDL语言）：LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY h_adder IS
PORT (a,b:IN STD_LOGIC;
co,so:OUT STD_LOGIC);
END ENTITY h_adder;
ARCHITECTURE fh1 OF h_adder is
BEGIN
so<=not (a XOR (NOT b));
co<=a AND b;
END ARCHITECTURE fh1;
通过对代码的编译和波形检测显示出此设计也是完全符合要求的，并且和设计的电路图一样，也达到相同的效果。
3.2全加器（VHDL语言编译）
其代码（VHDL语言）如下：LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY f_adder IS
PORT (ain,bin,cin:IN STD_LOGIC;
cout,sum:OUT STD_LOGIC);
END ENTITY f_adder;
ARCHITECTURE fd1 OF f_adder IS
COMPONENT h_adder
PORT(a,b:IN STD_LOGIC;
co,so:OUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
COMPONENT or2a
PORT (a,b:IN STD_LOGIC;
c:OUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
SIGNAL d,e,f:STD_LOGIC;
BEGIN
u1:h_adder PORT MAP(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e);
u2:h_adder PORT MAP(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sum);
us:or2a PORT MAP(a=>d,b=>f,c=>cout);
END ARCHITECTURE fd1;
3.3八位全加器（VHDL语言）
代码如下：LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY b_adder IS
PORT (a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8:IN STD_LOGIC;
b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8:IN STD_LOGIC;
h1,h2,h3,h4,h5,h6,h7,h8,jw:OUT STD_LOGIC);
END ENTITY b_adder;
ARCHITECTURE fd1 OF b_adder IS
COMPONENT h_adder
PORT(a,b:IN STD_LOGIC;
co,so:OUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
COMPONENT f_adder
PORT (ain,bin,cin:IN STD_LOGIC;
cout,sum:OUT STD_LOGIC);
END COMPONENT;
SIGNAL d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,d8:STD_LOGIC;
BEGIN
u1:h_adder PORT MAP(a=>a1,b=>b1,co=>d1,so=>h1);
u2:f_adder PORT- MAP(ain=>a2,bin=>b2,cin=>d1,sum=>h2,cout=>d2); u3:f_adder PORT- MAP(ain=>a3,bin=>b3,cin=>d2,sum=>h3,cout=>d3); u4:f_adder PORT- MAP(ain=>a4,bin=>b4,cin=>d3,sum=>h4,cout=>d4); u5:f_adder PORT- MAP(ain=>a5,bin=>b5,cin=>d4,sum=>h5,cout=>d5); u6:f_adder PORT- MAP(ain=>a6,bin=>b6,cin=>d5,sum=>h6,cout=>d6); u7:f_adder PORT- MAP(ain=>a7,bin=>b7,cin=>d6,sum=>h7,cout=>d7); u8:f_adder PORT- MAP(ain=>a8,bin=>b8,cin=>d7,sum=>h8,cout=>jw); END ARCHITECTURE fd1;
结论
熟练掌握EDA软硬件系统的使用方法。
设计8位全加器，熟练原理图输入方法，学会使用VHDL语言输入方法。
熟悉了Maxplus-II的使用
对EDA技术有了初步的了解和认识，用MAX+加器，一位全加器，四位全加器，八位全加器。可以采用VHDL硬件描述语言编程，编PLUSⅡ软件自己可以设计半出半加器，全加器，四位全加器，八位全加器。但在学习过程中也遇到了很多的困难，在老师和同学的帮助下一一克服，我对EDA技术的了解好不是很多，自己还有很多的不足，在今后的学习过程中还需要付出更多的努力来弥补在这方面的不足。EDA技术有着非常好的发展前景，是进几年电子工业的发展趋向，中国的EDA行业发展十分迅速，有着非常好的发展前景。HP的工作站解决方案一直致力于推动EDA的发展，为用户提供出色性能。
参考文献
1 石俊斌，林辉.在PLD开发中提高VHDL的综合质量，单片机与嵌入式系统应用，2003年，第4期
2 孙富明，李笑盈.基于多种EDA工具的FPGA设计，电子技术应用，2002年1月，第1期
3 林敏，方颖立.VHDL数字系统设计与高层综合. 北京，电子工业出版社，2002年1月，1 2～61
4 Altera Corporation，“QuartusII Help Version 2.0”.
5 Model Technology Incorporated，“ModelSim SE User's Manual Version 5.6”
6 Synopsys Incorporated，“FPGA Compiler II/FPGA Express VHDL Reference Manual Versi on 1999，05”
南昌大学实验报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 中兴101 实验类型：■ 验证 □ 综合 □设计 □ 创新 实验日期： 2012 9 28 实验成绩： 实验一 一位二进制全加器设计实验 一．实验目的 （1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计和原理图输入方法设计全过程； （2）熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果； （3） 熟悉设备和软件，掌握实验操作。 二．实验内容与要求 （1）在利用VHDL 编辑程序实现半加器和或门，再利用原理图连接半加器和或门完成全加器的设计，熟悉层次设计概念； （2）给出此项设计的仿真波形； （3）参照实验板1K100的引脚号，选定和锁定引脚，编程下载，进行硬件测试。 三．设计思路 一个1位全加器可以用两个1位半加器及一个或门连接而成。而一个1位半加器可由基本门电路组成。 (1) 半加器设计原理 能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。或：只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器。图1为半加器原理图。其中：a 、b 分别为被加数与加数，作为电路的输入端；so 为两数相加产生的本位和，它和两数相加产生的向高位的进位co 一起作为电路的输出。 半加器的真值表为 表1 半加器真值表 由真值表可分别写出和数so ，进位数co 的逻辑函数表达式为： b a b a b a so ⊕=+=- - （1） ab co = （2）
图1半加器原理图 (2) 全加器设计原理 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2全加器原理图。全加器的真值表如下： 表2全加器真值表 其中a为加数，b为加数，c为低位向本位的进位，co为本位向高位的进位，so为本位和。 图2.全加器原理图 四．实现方法一：原理图输入法设计（自己独立完成） 1. 建立文件夹 建立自己的文件夹（目录），如c:\myeda，进入Windows操作系统 QuartusII不能识别中文，文件及文件夹名不能用中文。 2. 原理图设计输入 打开Quartus II，选菜单File→New，选择“Device Design File->Block Diagram->Schematic File”项。点击“OK”,在主界面中将打开“Block Editor”窗口。 (1) 放置元件 在原理图编辑窗中的任何一个空白处双击鼠标左键或单击右键,跳出一个选择窗，选择
课程设计报告 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业计算机科学与技术 班级12０2 学号３4 姓名贺义君 指导教师刘洞波陈淑红陈多 2013年１2月13日
课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课题8位全加器的设计 专业班级计算机科学与技术1202 学生姓名贺义君 学号3４ 指导老师刘洞波陈淑红陈多审批刘洞波 任务书下达日期：2013年12月1３日 任务完成日期：２０14年01月２1日
一、设计内容与设计要求 1.设计内容： 本课程是一门专业实践课程，学生必修的课程。其目的和作用是使学生能将已学过的数字电子系统设计、VＨDL程序设计等知识综合运用于电子系统的设计中,掌握运用VHDＬ或者Veｒiｌｏg HＤL设计电子系统的流程和方法,采用Quａrtｕs II等工具独立应该完成1个设计题目的设计、仿真与测试。加强和培养学生对电子系统的设计能力,培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用数字逻辑课程的理论知识的能力，训练学生应用Ｑｕａrtus II进行实际数字系统设计与验证工作的能力,同时训练学生进行芯片编程和硬件试验的能力。 题目一４线-16线译码器电路设计； 题目二16选1选择器电路设计; 题目三4位输入数据的一般数值比较器电路设计 题目四10线-４线优先编码器的设计 题目五8位全加器的设计 题目六RS触发器的设计; 题目七JK触发器的设计; 题目八Ｄ触发器的设计; 题目九十进制同步计数器的设计； 题目十T触发器的设计; 每位同学根据自己学号除以1０所得的余数加一，选择相应题号的课题。 参考书目 1 EＤA技术与VHDL程 序开发基础教程 雷伏容，李俊,尹 霞 清华大学出版 社 ９７８－7-30２－２２ 41６－7 20１ TＰ３1２VＨ／ 36 2 VHDL电路设计雷伏容清华大学出版 社 7-302－１42２６-2 2006 TＮ702/１85 3 ＶHDL电路设计技术王道宪贺名臣? 刘伟 国防工业出版 社 ７-118-03３52-9 2004 TN7０２/6２ 4 ＶHＤL 实用技术潘松，王国栋７-8１06 5 7－８106５－2９０－7 2000 TＰ３１２VＨ/1 5 ＶＨＤL语言１０0 例详解 北京理工大学Ａ SIＣ研究所 7-9０0６25 7－90０6２5-0２-X 1９ 99 TP３12VＨ/3 6 ＶHDL编程与仿真王毅平等人民邮电出版 社 ７-１15-0864１-９ 2０ 00 ７ 3.9621/W38V 7 ＶＨDL程序设计教程邢建平?曾繁泰清华大学出版 社 7-302-116５２-０ 200 ５ ＴP312VＨ/27 ／3
目录 1 绪论 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 设计目标 (1) 2一位全加器电路原理图编辑 (2) 2.1 一位全加器电路结构 (2) 2.2 一位全加器电路仿真分析波形 (2) 2.3 一位全加器电路的版图绘制 (3) 2.4一位全加器版图电路仿真并分析波形 (3) 2.5 LVS检查匹配 (3) 总结 (4) 参考文献 (4) 附录一：电路原理图网表 (5) 附录二：版图网表 (6)
1 绪论 1.1 设计背景 Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows 平台的用于集成电路设计的工具软件。早期的集成电路版图编辑器L-Edit在国内已具有很高的知名度。Tanner EDA Tools 也是在L-Edit的基础上建立起来的。整个设计工具总体上可以归纳为电路设计级和版图设计级两大部分，即以S-Edit为核心的集成电路设计、模拟、验证模块和以L-Edit为核心的集成电路版图编辑与自动布图布线模块。Tanner软件包括S-Edit，T-Spice， L-Edit与LVS[1]。 L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。 1.2 设计目标 1.用tanner软件中的原理图编辑器S-Edit编辑一位全加器电路原理图 2.用tanner软件中的TSpice对一位全加器的电路进行仿真并分析波形 3.用tanner软件中的版图编辑器L-Edit进行一位全加器电路的版图绘制，并进行DRC验证 4.用tanner软件中的TSpice对一位全加器的版图进行仿真并分析波形 5.用tanner软件的layout-Edit中的lvs功能对一位全加器进行LVS检验观察原理图与版图的匹配程度
龙岩学院实验报告 班级学号姓名同组人 实验日期室温大气压成绩 实验题目：基于原理图输入法的1位二进制全加器的设计 一、实验目的 1、学习、掌握QuartusⅡ开发平台的基本使用。 2、学习基于原理图输入设计法设计数字电路的方法，能用原理图输入设计法 设计1位二进制半加器、1位二进制全加器。 3、学习EDA-V型实验系统的基本使用方法。 二、实验仪器 装有QuartusⅡ软件的计算机一台、EDA系统实验箱、导线若干 三、实验原理 半加器只考虑两个1位二进制数相加，而不考虑低位进位数相加。半加器的逻辑函数 为 式中A和B是两个相加的二进制数，S是半加和，C是向高位的进位数。表1为半加器真值表。 表1 A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 显然，异或门具有半加器求和的功能，与门具有进位功能。 其逻辑图跟逻辑符号如下图：
全加器除了两个1位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加。表2为全加器的真值表。 表2 A i B i C I-1 C i S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 由真值表可得出逻辑函数式 式中，A i 和B i 是两个相加的1为二进制数，C i-1 是由相邻低位送来的进位数， S I 是本位的全加和，C I 是向相邻高位送出的进位数。其逻辑图跟逻辑符号如下图所示： 四、实验内容 1、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图（最终设计的是1位二进制全加器）。
这是茄子求别人写的参考程序，不一定能实际运行。但是可靠性在百分之九十左右。大家做不出来的可以参考下。做出来的看出错误请指正。我作为学习委员既然把答案给大家，一方面是不想影响大家平时成绩，另一方面也是希望大家可以自己看看，学习一下，不要到最后结课了着急。所以我晚上不收打印的作业，每个人都必须亲自抄写出来。 行为描述方式 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ADD11 IS PORT(A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC; CIN:IN STD_LOGIC; CO:OUT STD_LOGIC; S:OUT STD_LOGIC); END ADD11; ARCHITECTURE BEHAVE OF ADD11 IS BEGIN PROCESS(A,B,CIN) VARIABLE N: INTEGER RANGE 0 TO 3; CONSTANT S_VECTOR: STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 3):="1010"; CONSTANT CO_VECTOR: STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 3):="1100"; BEGIN N:=0; IF(A='1') THEN N:=N+1; END IF; IF(B='1') THEN N:=N+1; END IF; IF(CIN='1') THEN N:=N+1; END IF; S<=S_VECTOR(N); CO<=CO_VECTOR(N); END PROCESS; END BEHAVE; 数据流描述方式 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY ADD2 IS PORT(A:IN STD_LOGIC; B:IN STD_LOGIC; CIN:IN STD_LOGIC; CO:OUT STD_LOGIC; S:OUT STD_LOGIC);
实验二组合逻辑设计 一、实验目的 1、掌握组合电路设计的具体步骤和方法； 2、巩固门电路的运用和电路搭建能力； 3、掌握功能表的建立与运用； 4、为体验MSI（中规模集成电路）打基础。 二、实验使用的器件和设备 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 TDS-4数字系统综合实验平台1台 三、实验内容 1．测试四2输入异或门74LS86 一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 2．测试四2输人与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3．等价变换Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4．画出变换后的原理图和接线图。 四、实验过程 1、选择实验题目，分析逻辑功能 用门电路设计一位的全加器 一位全加器：在进行两个数的加法运算时不仅要考虑被加数和加数而且要考虑前一位(低位)向本位的进位的一种逻辑器件。 2、根据逻辑功能写出真值表； 3、根据真值表写出逻辑函数表达式； Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 4、利用卡诺图法或布尔代数法对逻辑函数表达式进 行化简； 不需化简 Si=Ai○十Bi○十Ci-1 Ci=AiBi +（Ai○十Bi）Ci-1 5、将化简的逻辑表达式等价变换，统计出实验所需芯片；
Si=Ai○十Bi○十Ci-1 所需芯片： 四2输入异或门74LS86 1片 四2输入正与非门74LS00 1片 6、根据各芯片的引脚图，测试所有需用芯片的功能，画出各芯片的功能表； VCC VCC 74LS86接线图 74LS00接线图 74LS 86芯片测试结果74LS00 芯片测试结果
[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。
课程设计任务书 学生：袁海专业班级：电子1303班 指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院 题目: 一位全加器的设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。 （2）设计一个一位全加器电路。 （3）利用ORCAD软件对该电路进行系统设计、电路设计，利用L-EDIT软件进行版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。 时间安排： 2016.12.30布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2016.12.31-2017.1.2学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计容的基本理论知识。 2017.1.3-2017.1.4对一位全加器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2017.1.5 提交课程设计报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 .................................................................................................................................. I ABSTRACT ........................................................................................................................ I 1绪论 (1) 1.1集成电路发展现状 (1) 1.2集成电路版图工具L-edit简介 (1) 2全加器原理及一位全加器原理图设计 (1) 2.1一位全加器原理简介 (1) 2.2实现一位全加器功能的原理图设计 (1) 2.2.1一位全加器原理图 (1) 2.2.2基于ORCAD的一位全加器设计 (1) 2.2.3 一位全加器的电路图仿真 (1) 3一位全加器的版图设计 (1) 3.1确定一位全加器版图结构 (1) 3.2源漏共享缩小版图面积 (1) 3.3 版图所需基础器件绘制编辑 (1) 3.3.1 PMOS、NMOS等基础器件编辑 (1) 3.3.2 两输入与非门与异或门的绘制编辑 (1) 3.3.3源漏共享得到版图 (1) 3.4 绘制最终一位全加器版图 (1) 4心得体会 (1) 5参考文献 (1)
存档资料成绩： 华东交通大学理工学院 课程设计报告书 所属课程名称计算机组成原理 题目一位全加器的设计 分院电信分院 专业班级 15计算机科学与技术3班 学号20150210440313 学生姓名张子辰 指导教师王莉 2016 年 12 月 19 日
课程设计（论文）评阅意见 评阅人 王莉 职称 讲师 2016年12月19日 序号 项 目 等 级 优秀 良好 中等 及格 不及格 1 课程设计态度评价 2 出勤情况评价 3 任务难度评价 4 工作量饱满评价 5 任务难度评价 6 设计中创新性评价 7 论文书写规范化评价 8 综合应用能力评价 综合评定等级
目录 引言 (2) 一.全加器的介绍 (2) 1.1 全加器的基本概念 (2) 1.2全加器仿真设计分析 (3) 1.3 全加器的原理 (3) 二.课程设计目的 (3) 三.不同方法的一位全加器设计 (4) 3.1用逻辑门设计全加器 (4) 3.2 用74LS38译码器设计全加器 (6) 3.3用74LS153D数据选择器设计全加器 (8) 四.观测仿真电路 (10) 4.1逻辑门仿真电路的分析 (10) 4.2 74LS138译码器仿真电路的分析 (12) 4.3 74LS153D数据选择器仿真电路的分析 (13) 五.两位全加器的实现 (15) 5.1.原理 (15) 5.2创建电路 (18) 5.3 仿真电路的输出信号分析 (19) 六.收获与心得 (19) 参考文献 (20)
一位全加器的设计 引言 MAX+PLUS II是一个专门用于电路设计与仿真的工具软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，迅速被推广应用。MAX+PLUS II仿真软件能将电路原理图的创建、电路的仿真分析及结果输出都集成在一起，并具有绘制电路图所需的元器件及其仿真测试的仪器，可以完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程，从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供一种全新的手段和便捷的方法。 数字系统的基本任务之一就是进行算术运算。而常见的加、减、乘、除等运算均可以利用加法运算来实现。所以，加法器就成为数字系统中最基本的运算单元，可广泛用于构成其它逻辑电路。 一.全加器的介绍 1.1 全加器的基本概念 加法器是一种常见的组合逻辑部件，有半加器和全加器之分。半加器是只考虑两个加数本身，而不考虑来自低位进位的逻辑电路，就是两个相加数最低位的加法运算。全加器不仅考虑两个一位二进制数相加，还要考虑与低位进位数相加的运算电路。两个数相加时，除最低位之外的其余各位均是全加运算
EDA技术与VHDL实训 姓名：李* 班级：电信**-* 学号：12******** 电子与信息工程学院
8位加法器设计 一实训目的 1．学习使用VHDL语言设计电路，加深对VHDL语言的理解与应用。 2．学习8位加法器的VHDL程序设计方法。 3．学习例化语句的应用，并能够利用例化语句完成从半加器到全加器的设计。 二加法器 加法器是为了实现加法的。即是产生数的和的装置。加数和被加数为输入，和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入，而和数与进位为输出则为全加器。常用作计算机算术逻辑部件，执行逻辑操作、移位与指令调用。 对于1位的二进制加法，相关的有五个的量：1，被加数A，2，被加数B，3，前一位的进位CIN，4，此位二数相加的和S，5，此位二数相加产生的进位COUT。前三个量为输入量，后两个量为输出量，五个量均为1位。 对于32位的二进制加法，相关的也有五个量：1，被加数A（32位），2，被加数B（32位），3，前一位的进位CIN（1位），4，此位二数相加的和S（32位），5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）。 要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）。这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN都是由前一位的COUT 提供的，所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算；第3位必须在第2位计算出结果后，才能开始计算，等等。而最后的第32位必须在前31位全部计算出结果后，才能开始计算。这样的方法，使得实现32位的二进制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍。 三实训内容 首先设计半加器，然后用例化语句将它们连接起来。利用半加器和或门构成1位全加器，以1位全加器为基本硬件，构成串行进位的8位加法器。 3.1 设计1位半减器 利用真值表设计1位半减器。图3-1中的h_add是半加器，sum是输出和，a_out是进位输出，add_in是进位输入。 表3-1 加法真值表 加数x 加数y 和sum 进位a_out 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1
EDA FPGA 四位加法器设计说明：程序使用原件例化语句编写。 半加器程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY bjq IS PORT(A,B:IN STD_LOGIC; Y,Co:OUT STD_LOGIC); END bjq; ARCHITECTURE bjqbehv OF bjq IS SIGNAL c,d:STD_LOGIC; BEGIN c<=A OR B; d<=A NAND B; Co<=NOT d; Y<=c AND d; END bjqbehv; 全加器程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY qjq IS PORT(Ci,A,B:IN STD_LOGIC;
S,Co:OUT STD_LOGIC); END qjq; ARCHITECTURE qjqbehv OF qjq IS BEGIN S<=A XOR B XOR Ci; Co<=(A AND B) OR (A AND Ci) OR (B AND Ci); END qjqbehv; 加法器例化程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY jfq4 IS PORT(A,B:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Co:OUT STD_LOGIC); END jfq4; ARCHITECTURE jfq4behv OF jfq4 IS COMPONENT qjq PORT(Ci,A,B:IN STD_LOGIC; S,Co:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; COMPONENT bjq PORT(A,B:IN STD_LOGIC; Y,Co:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; SIGNAL C0,C1,C2:STD_LOGIC; BEGIN u1:bjq PORT MAP(A(0),B(0),Y(0),C0); u2:qjq PORT MAP(C0,A(1),B(1),Y(1),C1); u3:qjq PORT MAP(C1,A(2),B(2),Y(2),C2); u4:qjq PORT MAP(C2,A(3),B(3),Y(3),Co); END ARCHITECTURE jfq4behv; 兄弟加qq 352995783，技术交流。 暮落 2011年12月2日
［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
［键入公司名称］ 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 i.i.i 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0.18阿数字CMOS工艺，VHDL或Verlog设计- 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 (4)用VHDL编写程序在QUARTUS U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是向咼位的进位。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 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。
集成电路设计基础 论文题目：CMOS全加器设计学院：信息科学与工程学院专业：集成电路工程 姓名：耿烨亮 学号：1311082135
CMOS全加器设计 摘要：现代社会随着电路的集成度越来越高，功耗和信号延迟成为超大规模集成电路的关键。加法运算是数字系统中最基本的运算，为了更好地利用加法器实现减法、乘法、除法等运算，需要对全加器进行功能仿真设计和分析。另外通过全加器可以对其它相关电路有所了解。因此只有深刻理解了全加器的性能才能进一步减小功耗和信号延迟[1]。本文用对一位全加器进行了全面的分析。并且通过使用Cadence公司的工具IC 5141与Hspice来实现全定制的整个设计流程。 关键词：全加器；全定制；Cadence
As the circuit’s integration is increasing in the modern society，Power consumption and signal delay is crucial to the design of high-performance very large scale integration circuits. Addition operation is the basic operation of the digital system, In order to achieve much better use of the adder subtraction, multiplication, division and other operations, The need for full adder functional simulation design and analysis is necessary .what’s more, we can understand the other related circuitry through the full adder , Therefore, only a deep understanding of the performance of the full adder can we reduce the power consumption and signal delay.The paper has a comprehensive analysis to the full adder. And through the use of Cadence tool IC 5141 and Hspice to achieve full custom throughout the design process. Key words: the full adder ; Full – Custom; Cadence
学院：计算机学院 专业：信息与计算科学 姓名：方荣华 学号：0908060223 班级：0902 全加器 一位全加器 全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路 一位全加器(FA)的逻辑表达式为： S＝A⊕B⊕Cin Co＝AB＋BCin＋ACin 其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出； 如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并 行快速相加可以用超前进位加法， 超前进位加法前查阅相关资料； 如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0 (3) 制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构 结构。 即 X＝f（A，B) Y＝f（A，B） 不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术 运算和逻辑运算。 半加器、全加器、数据选择器及数据分配器 1.验证半加器、全加器、数据选择器、数据分配器的逻辑功能。 2.学习半加器、全加器、数据选择器的使用。 3.用与非门、非门设计半加器、全加器。 4.掌握数据选择器、数据分配器扩展方法。 1.半加器和全加器 根据组合电路设计方法,列出半加器的真值表,见表7。逻辑表达式为： S =AB + AB= A⊕B C = AB 半加器的逻辑电路图如图17所示。 用两个半加器可组成全加器,原理图如图18所示。 在实验过程中,我们可以选异或门74LS86及与门74LS08来实现半加器的逻辑功能；也可用全与非门如74LS00、反相器74LS04组成半加器。这里全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器74LS183。其管脚排列
实验8位加法器设计 一、实验目的 熟悉利用QuartusⅡ的图形编辑输入法设计简单组合电路，掌握层次化设计方法，并通过8位全加器的设计，进一步熟悉利用EDA软件进行数字系统设计的流程。 二、实验仪器与器材 计算机1台，GW48-PK2S实验箱1台，QuartusⅡ6.0 1套。 三、实验内容 1. 基本命题 利用图形输入法设计一个一位半加器和全加器，再利用级联方法构成8位加法器。 2. 扩展命题 利用文本输入法设计4位并行进位加法器，再利用层次设计方法构成8位加法器。通过时序仿真，比较两种加法器的性能。 四、实验设计思路 按照如图2-1，2-2，2-3设计半加器、全加器、串行级联加法器 ①设计半加器 图2-1半加器设计图 ②设计全加器
图2-2全加加器设计图 ③设计串行级联8位加法器 图2-3串行级联8位加法器设计图 ④仿真波形图 对以上的串行级联加法器进行仿真。设置时钟频率为/1/10ns。每20ns对a,b输入口进行+2操作。所得结果见图2-8。由图可知延时大约为14ns。
图2-4串行级联加法器仿真波形图 对以上的串行级联加法器进行仿真。设置时钟频率为/2.0us。每10us对a,b输入口进行 +2操作。所得结果见图2-4。由图可知延时大约为10us。 五、实验要求 将实验原理、设计过程、编译仿真波形和分析结果、硬件测试实验结果写进实验报告。 六、实验思考题 （1）与单一设计文件比较，实现层次化设计应注意哪些问题？ 答：实现层次化设计需要注意的是：假设B设计中引用A设计，那么需要将A 设计的工程文件放在B设计的工程文件中，另外，B设计的工程必须要以B的实体名称对应，不然仿真的时候会出错。 （2）比较图形编辑和文本编辑两种8位二进制加法器的性能，分析它们的主要异同点。以下是文本编辑的参考程序。 1） 4位二进制数加法器ADDER4B的VHDL描述 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ADDER4B IS PORT ( CIN4 : IN STD_LOGIC; A4 : IN STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);
实验一1位全加器的设计 一、实验目的 1.熟悉ISE软件的使用； 2.熟悉下载平台的使用； 3.掌握利用层次结构描述法设计电路。 二、实验原理及说明 由数字电路知识可知，一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，其原理图如图1所示。该设计利用层次结构描述法，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板，其中a,b,cin 信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，输出sum,cout信号采用发光二极管LED3，LED2来显示。 图1 全加器原理图 三、实验步骤 1.在ISE软件下创建一工程，工程名为full_adder，工程路径在E盘，或DATA盘， 并以学号为文件夹，注意不要有中文路径，注意：不可将工程放到默认的软件安装 目录中。芯片名为Spartan3E系列的XC3S500E-PQG208 2.新建Verilog HDL文件，首先设计半加器，输入如下源程序； 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half_adder.v，通过HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文 件，随后进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性，观察两种仿真波形的差异。 4.在Design窗口中，选择Design Utilities→Create Schematic Symbol创建半加器模 块； 5.新建一原理图(Schematic)文件，在原理图中调用两个半加器模块、一个或门模块, 按照图1所示连接电路，并连接输入、输出引脚。完成后另保存full_adder.sch。 6.对设计进行综合，如出现错误请按照错误提示进行修改。 7.HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文件，分别进行功能与时序仿真，验证全 加器的逻辑功能，观察两类波形的差异。 8.根据下载板的情况锁定引脚 9.下载，采用JATG方式进行下载，通过SW0,SW1,SW2输入，观察的LED2，LED3， 亮灭情况，验证全加器的逻辑功能。 四、思考题 1.为什么在实验步骤3中，将半加器保存为half_adder，可否保存为full_adder？ 2.对电路进行功能仿真与时序仿真时，发现二者有什么样的区别？ 3.为什么要进行引脚锁定？ 4.采用层次结构法描述电路有什么样的优点？
《FPGA原理及应用》 实验报告书 （4） 用例化语句设计4位全加器题目 学院专业 姓名学号 指导教师 2015年 10-12月
1.实验目的 （1）进一步熟悉和掌握Qartus II的使用方法； （2）进一步掌握FPGA实验箱使用方法； （3）学习和掌握电路原理图的设计流程； （4）深化理解顶层设计的概念和构建电路的方法 2.实验内容 使用Qartus II的元件库，通过元件图的方式设计具有4位全加器功能的程序，并使用FPGA实验箱对程序进行硬件下载，验证。 3.实验条件 开发软件：Qartus II 8.0 实验设备：FPGA实验箱 拟用芯片：Altera EP3C55F484C8 4.实验设计 1)系统原理 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。 四位全加器可对两个多位二进制数进行加法运算，同时产生进位。当两个二进制数相加时，较高位相加时必须加入较低位的进位项（Ci），以得到输出为和（S）和进位（C0）。 其中CIN表示输入进位位，COUT表示输出进位位，输入A和B分别表示加数和被加数。输出SUM＝A＋B＋CIN，当SUM大于255时，COUT置‘1’。 图4-1 4位全加器原理图 2)程序代码
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY adder1 IS --1位全加器设计 PORT(a,b,cin:IN STD_LOGIC; s,cout:OUT STD_LOGIC); END adder1; ARCHITECTURE dataflow OF adder1 IS --用数据流方式设计1位全加器SIGNAL tmp:STD_LOGIC; --用tmp表示a⊕b BEGIN tmp<=a XOR b AFTER 10 ns; s<=tmp XOR cin AFTER 10 ns; cout<=(a AND b)OR(tmp AND cin) AFTER 20 ns; END dataflow; LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY adder4 IS --4位全加器设计 PORT(a,b:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); cin:IN STD_LOGIC; s:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); cout:OUT STD_LOGIC); END adder4;
课程设计任务书 学生姓名：袁海专业班级：电子1303班 指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院 题目: 一位全加器的设计 初始条件： 计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周 2、技术要求： （1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。 （2）设计一个一位全加器电路。 （3）利用ORCAD软件对该电路进行系统设计、电路设计，利用L-EDIT软件进行版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2016.12.30布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 2016.12.31-2017.1.2学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2017.1.3-2017.1.4对一位全加器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2017.1.5 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要.................................................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................................... II 1绪论. (1) 1.1集成电路发展现状 (1) 1.2集成电路版图工具L-edit简介 (1) 2全加器原理及一位全加器原理图设计 (3) 2.1一位全加器原理简介 (3) 2.2实现一位全加器功能的原理图设计 (4) 2.2.1一位全加器原理图 (4) 2.2.2基于ORCAD的一位全加器设计 (4) 2.2.3 一位全加器的电路图仿真 (7) 3一位全加器的版图设计 (9) 3.1确定一位全加器版图结构 (9) 3.2源漏共享缩小版图面积 (10) 3.3 版图所需基础器件绘制编辑 (12) 3.3.1 PMOS、NMOS等基础器件编辑 (12) 3.3.2 两输入与非门与异或门的绘制编辑 (13) 3.3.3源漏共享得到版图 (14) 3.4 绘制最终一位全加器版图 (15) 4心得体会 (18) 5参考文献 (19)