实验三 用原理图输入法设计8位全加器

实验报告
系别电子信息工程系课程名称《EDA技术及其应用》实验
班级1班实验名称8位全加器设计
姓名×××实验时间××××年××月××日
学号××××××××指导教师×××
报告内容
一、实验目的和任务
学习使用QuartusⅡ9.0软件，熟悉EDA设计流程。

学习用图形输入法设计八位全加器，并对其进行分析和测试。

二、实验原理介绍
学习用四位全加器设计八位全加器，第1片74283（四位全加器）的进位输出信号应该和第2片74283的进位输入信号相连。

三、设计代码、仿真波形及分析
任务1：学习使用QuartusⅡ软件，熟悉EDA设计流程（主要为软件设计部分）。

步骤：
编辑输入图形、编译设计文件、仿真设计文件
仿真波形如下图所示：
任务2：硬件验证8位全加器的功能。

步骤：
引脚锁定、编译、下载、硬件测试
可选实验电路模式1；
键2、键1和键3、4分别负责输入两个加数A和B；且能在数码管1、2和3、4上显示；两个加数的和在数码管5、6显示；发光管D1显示进位输出。

编译下载后进行硬件测试；
实验室演示
四、实验结论与心得。

<实验报告一>学生姓名：班级学号：指导老师：<基于封装设计思想实现8位全加器>一、实验名称：基于封装设计思想实现8位全加器二、实验学时：3学时三、实验目的：1) 在掌握QuartusII软件环境和全加器原理的基础上，重点学习Verilog封装的设计方法。

2)进一步巩固文本和图形法结合的设计方法。

四、实验内容分别用原理图输入法和文本输入法来设计八位全加器。

1）原理图输入法：给出一位全加器的原理图，在quartusⅡ中封装一位全加器，再用它顺序链接形成八位全加器。

2）文本输入法：用Verilog语言编写源程序来实现八位全加器。

五、实验仪器1．PC机2. 数字系统设计实验开发板六、实验步骤1）熟悉quartusII的使用a)打开开发环境，如图表1图表 12）原理图输入法a) 我们在这里给出一位加法器的原理图图表2。

图表 2b) 给出一位加法器的真值表图表3。

图表 33) 文本输入方法i.创建Verilog程序文件，如图表。

图表 5ii.把同学们自己写的源程序输入进去，然后编译，如果不明白，可以参考以前的实验。

iii.代码可以参考《V erilog数字系统设计教程》，P199，进行设计。

4）通过文本输入法或原理图输入法实现一位加法运算器，并将其封装，然后通过8个一位加法器的链接实现8位加法器。

封装方法：一位加法器程序编写并编译通过后，点击File->Creat/Update->Creat Symbol Files for Current File可以产生与module同名的元器件，然后可以通过对器件的连接产生一个8位加法器。

请同学们根据一位加法器设计出8位加法器的电路图。

然后进行仿真。

我们在这里提供一个4位加法器的参考设计图6.图表 4七、实验结果1.文本输入法1.1一位全加器：程序代码：module one_bit(s,co,x,y,ci);input x,y,ci;output s,co;wire a,b,c;xor (s,ci,x,y);andand1(a,x,y),and2(b,x,ci),and3(c,y,ci);or (co,a,b,c);endmodule波形图：1.2 八位全加器程序代码：module eight_bit(s,co,x,y); input [7:0] x,y;output [7:0] s;output co;assign {co,s}=x+y;endmodule波形图：2.原理图输入法：2.1 一位全加器原理图：波形图：2.2 八位全加器：原理图：波形图：八、问题讨论：为什么我们有时候用always，而有时候又用assign，同学们能否正确区分它们的区别？assign语句即持续赋值语句，主要用于对wire型变量的赋值，因为wire即线型的值不能存住，需要一直给值，所以需要用持续赋值。

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;endmodule2）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);endmodule3）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_adderu0(.ain(ain[0]),.bin(bin[0]),.cin(cin),.sum(sum[0]),.cout(cout0));f_adderu1(.ain(ain[1]),.bin(bin[1]),.cin(cout0),.sum(sum[1]),.cout(cout1)); f_adderu2(.ain(ain[2]),.bin(bin[2]),.cin(cout1),.sum(sum[2]),.cout(cout2)); f_adderu3(.ain(ain[3]),.bin(bin[3]),.cin(cout2),.sum(sum[3]),.cout(cout3)); f_adderu4(.ain(ain[4]),.bin(bin[4]),.cin(cout3),.sum(sum[4]),.cout(cout4)); f_adderu5(.ain(ain[5]),.bin(bin[5]),.cin(cout4),.sum(sum[5]),.cout(cout5)); f_adderu6(.ain(ain[6]),.bin(bin[6]),.cin(cout5),.sum(sum[6]),.cout(cout6));f_adderu7(.ain(ain[7]),.bin(bin[7]),.cin(cout6),.sum(sum[7]),.cout(cout)); endmodule4）八位加法器仿真程序：module f_adder8_vlg_tst();// constants// general purpose registers//reg eachvec;// test vector input registersreg [7:0] ain;reg [7:0] bin;reg cin;// wireswire cout;wire [7:0] sum;// assign statements (if any)f_adder8 i1 (// port map - connection between master ports and signals/registers.ain(ain),.bin(bin),.cin(cin),.cout(cout),.sum(sum));initialbeginain=10;bin=11;cin=0;#100 ain=10;bin=10;cin=0;#100 ain=10;bin=10;cin=1;#100 ain=12;bin=18;cin=0;#100 ain=12;bin=18;cin=1;#100 $stop;endendmodule5）八位加法器仿真图：6）元件原理图及元件入库：半加器原理图：文件入库bsf：全加器原理图：全加器元件入库：八位全加器rtl图：八位全加器仿真图：如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

原理图输入设计8位全加器一、实验目的掌握运用MAX+plusII原理图编辑器进行层次电路系统设计的方法。

进一步熟悉利用MAX+plusII进行电路系统设计的一般流程。

掌握8位全加器原理图输入设计的基本方法及过程。

二、实验原理一个8位全加器可以由8个1位全加器构成，加法器间的进位可以以串行方式实现，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相连接。

而一个1位全加器则可由实验一包装元件入库得到。

实验步骤1、为本项设计建立文件夹2、输入设计项目和存盘根据8位全加器原理图输入设计8位全加器。

并另存（Save As）在为本设计建立的文件夹中。

3、将设计项目设置成工程文件将8位全加器设置为工程文件。

4、选择目标器件并编译首先在Assign选项的下拉菜单中选择器件选择项Device，此窗口的Device Family是器件序列栏，应该首先在此拦中选定目标器件对应的序列名，为了选择EPF1K30TC144－3器件，应将此栏下方标有Show only Fastest Speed Grades的勾消去，以便显示出所有速度级别的器件。

完成器件选择后，按OK键。

最后启动编译器，首先选择左上角的MAX+plusII选项，在其下拉菜单中选择编译器项Compiler。

（此编译器的功能包括网表文件提取、设计文件排错、逻辑综合、逻辑分配、适配（结构综合）、时序仿真文件提取和编程下载文件装配等。

）点击Start，开始编译！如果发现有错，排除错误后再次编译。

5、时序仿真接下来应该测试设计项目的正确性，即逻辑仿真，具体步骤如下：（1）建立波形文件。

（2）输入信号节点。

（3）设置波形参量。

（4）设定仿真时间宽度。

（5）加上输入信号。

（6）波形文件存盘。

（7）运行仿真器。

选择MAX+plusII项及其中的仿真器Simulator选项，点击跳出的仿真器窗口中的Start键。

（注意，刚进入窗口时，应该将最下方的滑标拖向最左侧，以便可观察到初始波形）。

实验三用原理图输入法设计8位全加器一、实验目的：熟悉和掌握用QUARTUS Ⅱ的原理图输入方法设计简单组合电路的方法，并通过一个8位全加器的设计掌握用EDA软件进行电子线路设计的详细流程。

二、实验原理：一个8位全加器可以由8个1位全加器构成，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位输入信号cin相接。

三、实验内容：1.打开原理图编辑器，完成半加器和全加器的设计。

包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真、实验板上的硬件测试，并将此全加器电路符号入库。

详细的过程见教材相关章节。

根据以上步骤画出以下原理图：1位半加器的原理图。

名字hadder.2.在完成1位半加器的原理图后，进行编译综合之后，选择File\create\Create Symbol file for current file,将文件变成一个包装好的单一元件模块待调用。

运用以上包装好的1位半加器可画以下1 位全加器，名字adder。

3. 在完成1位全加器的原理图后，进行编译综合之后，选择File\create\Create Symbol file for cur建立一个更高的原理图设计层次，利用以上获得的1位全加器构成8位全加器，并完成编译、综合、适配、仿真和测试。

4.运用以上包装好的1 位半加器、全加器，可画以下8位的全加器，rent file,将文件变成一个包装好的单一元件模块待调用。

四．注意事项：每一个设计（文本或原理图）都能创建一个原理图符号，并且也只可以在同工程设计中被调用。

五．图形及仿真效果：1. 1位半加器的原理图：1位半加器的仿真结果：2. 1 位全加器的原理图：1位全加器的仿真结果：3. 8位的全加器的原理图：8位全加器的仿真结果：。

8位串行全加器设计串行全加器是一种基本的数字电路，用于实现两个二进制数的加法运算。

它可以将两个数位相同的二进制数相加，并将其和以及进位输出。

本文将详细介绍如何设计一个8位串行全加器。

首先，我们需要了解全加器的功能。

全加器由两个输入和两个输出组成。

输入包括两个要相加的二进制数位以及前一位的进位（Carry In），输出包括当前位的和（Sum）和当前位的进位（Carry Out）。

设计一个8位串行全加器时，我们需要将8个全加器连接在一起。

每个全加器的输入为两个二进制数位和前一位的进位，输出为当前位的和和当前位的进位。

具体设计步骤如下：1.首先，我们需要设计一个单个全加器电路。

全加器电路可以通过将两个半加器连在一起来实现。

半加器接收两个输入，并输出当前位的和和当前位的进位。

2.设计一个半加器电路。

半加器电路由两个输入和两个输出组成。

输入包括两个要相加的二进制数位，输出包括当前位的和和当前位的进位。

3.实现半加器电路的真值表。

半加器的真值表如下：输入A，输入B，输出S，进位--------，--------，--------，-------0，0，0，0，1，1，1，0，1，1，1，0，根据真值表可知，半加器的和输出为输入A和输入B的异或运算结果，进位输出为输入A和输入B的与运算结果。

4.通过使用逻辑门来实现半加器电路。

可以使用异或门实现和输出，使用与门实现进位输出。

5.设计一个完整的全加器电路。

一个全加器电路由一个半加器和一个或门构成。

半加器负责计算两个输入位的和和进位，而或门负责计算前一位的进位和当前位的进位的和。

全加器电路的输入为两个要相加的二进制数位和前一位的进位，输出为当前位的和和当前位的进位。

6.将8个全加器连在一起。

将第一个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的最低位和前一位的进位，将第二个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的次低位和第一个全加器的进位，以此类推。

最后一个全加器的输出即为所求的和。

二、实验原理：一个8位全加器可以由2个4位全加器构成，加法器间的进位可以用串行方式实现，即将低位加法器的进位输出与相临的高位加法器的低进位输入信号相接。

4位全加器采用VHDL语言输入方式进行设计，将设计的4位全加器变成一个元件符号，在8位全加器的设计中进行调用。

三、实验内容和步骤：1. 采用VHDL语言输入方式设计4位全加器（1）打开QuartusII，执行File|New，在New窗口中的Device Design Files 中选择VHDL Files，然后在VHDL文本编译窗中输入程序。

执行File|Save As，找到已设立的文件夹，存盘文件名应该与实体名一致。

（2）将设计项目设置成可调用的元件选择File→create/update→create symbol Files for current file命令，将转换好的元件存在当前工程的路径文件夹中。

2.采用原理图输入方式设计8位全加器（1）打开QuartusII，执行File|New，选择block diagram/schematic file，在原理图编辑窗口中连接好8位全加器电路图（注意元件的调用），存盘。

（2）创建工程：执行File|New Project Wizard，选择目标芯片。

（3）编译：执行Processing|Start Compilation命令，进行编译。

（4）引脚锁定：在菜单Assignments中选Assignments Editor按钮，先单击右上方的Pin，再双击下方最左栏的“New”选项，弹出信号名栏，锁定所有引脚，进行编译，存盘。

选择编程模式1，键2、键1输入8位加数，键4、键3输入8位被加数，键8输入进位cin，数码管6/5显示和，D8显示进位cout。

5. 编程下载及验证：执行Tool|Programmer命令，选择program/config；执行start，进行验证，记录结果。

4位全加器的参考源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY adder4b ISPORT(cin:IN STD_LOGIC;a,b:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);s:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);cout:OUT STD_LOGIC);END ENTITY adder4b;ARCHITECTURE art OF adder4b ISSIGNAL sint,aa,bb:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGINaa<='0'&a;bb<='0'&b;sint<=aa+bb+cin;s<=sint(3 downto 0);cout<=sint(4);END art;触发器功能的模拟实现三、实验内容：基本RS触发器、同步RS触发器、集成JK触发器和D触发器同时集成在一个芯片上，实现的原理图如下：输入信号Sd、Rd对应的管脚接按键开关，CLK1、CLK2接时钟源（频率<5Hz）；J，K，D，R，S对应的管脚分别接拨码开关；输出信号QRS，NQRS，QRSC，NQRSC，QJK，NQJK，QD，NQD对应管脚分别接LED灯。

硬件技术课程设计课题名称 8位全加器的设计与实现组名组员班级1201专业计算机科学与技术指导教师计算机学院2014年12 月目录一、设计目的 (1)二、设计内容 (1)三、实验原理图 (1)半加器原理图 (1)1位全加器原理图 (1)4位全加器原理图 (2)8位全加器原理图 (2)锁引脚图 (3)四、设计与说明 (3)五、时序仿真 (4)六、实验步骤 (5)七、设计总结 (8)八、参考文献 (8)8位全加器的设计与实现一、设计目的1、掌握运用MAX+plusII原理图编辑器进行层次电路系统设计的方法。

2、进一步熟悉利用MAX+plusII进行电路系统设计的一般流程。

3、掌握8位全加器原理图输入设计的基本方法及过程。

二、设计内容一个8位全加器可以由8个1位全加器构成，加法器间的进位可以以串行方式实现，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相连接。

而一个1位全加器则可由实验一包装元件入库得到。

三、实验原理图半加器原理图：1位全加器原理图：1 /84位全加器原理图：8位全加器原理图：2 / 8锁引脚原理图：四、设计与说明8位全加器可由2个4位的全加器串联组成，因此，先由一个半加器构成一个全加器，再由4个1位全加器构成一个4位全加器并封装成元器件。

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与相临的高位加法器的最低进位输入信号cin相接最高位的输出即为两数之和。

最后一个Cout输出进位，D8显示。

3 / 8五、时序仿真1、建立波形文件。

为此设计建立一个波形测试文件。

选择File项及其New,再选择右侧New窗中的vector Waveform file项，打开波形编辑窗。

2、输入信号节点。

在波形编辑窗的左方双击鼠标，在出现的窗口中选择Node finder，在弹出的窗口中首先点击List键，这时左窗口将列出该项设计所以利用中间的“=>”键将需要观察的信号选到右栏中。

实验五用原理图输入法设计8位全加器1、实验目的：熟悉利用QuartusⅡ的原理图输入方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，并通过一个8位全加器的设计把握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。

2、实验原理：利用EDA工具进行原理图输入设计的优点是，设计者能利用原有的电路知识迅速入门，完成较大规模的电路系统设计，而不必具备被许多诸如编程技术、硬件语言等新知识。

除了最初的图形编辑输入外，其他处理流程都与文本（如VHDL文件）输入设计完全一致。

先由一个半加器构成一个全加器，再由一个8位全加器可以由8个1位全加器构成，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与相临的高位加法器的最低进位输入信号cin相接。

3、主要仪器设备：EDA实验箱、QuartusII软件和计算机。

4、实验内容及过程：利用QuartusII完成半加器和全加器的设计，包括原理图输入、编译、综合、适配、仿真、实验板上的硬件测试，键2、键1输入8位加数；键4、键3输入8位被加数；数码6/5显示加和；D8显示进位cout。

在E:/EDA/下建立一个新的文件夹为ADDER8。

本设计的思路是先设计1个1位半加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/h_adder；要利用1位的半加器构造1位的全加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/f_adder；要利用1位的全加器构造8位的全加器，因此建立新建文件夹E:/EDA/ ADDER8/adder8；(1)、用原理图输入法构造1位半加器打开QuartusII软件，选择新建一个原理图文件，进入原理图编辑窗。

在空白编辑窗的地方电击鼠标右键，选择加入模块。

此图电击OK，为加入输入引脚。

以同样的方法加入其它模块，如下图所示。

对其连线。

连线时注意，若信号为1位，则用导线进行连接，若信号为多位，则用总线进行连接。

注意连线时，最后连好的线平滑，无x等标识方能表明线正确连接。