实验2：4位加法器 实验报告

4位全加器的设计实验报告
班级：通信12-2班学号：12090216 姓名:韦建萍
一、实验目的
熟悉利用Quartus II 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4位全加器的设计，掌握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程。

二、实验原理
一个4位全加器可以由4个一位全加器构成，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进位输入信号cin 相接。

加法器举例说明：设M = 1101 ，N = 1110，CIN=0，则
1、半加器(设其名为h_adder）的电路：
2、全加器（设其名为f_adder)的电路：
三、实验内容和步骤
1、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；
半加器电路原理设计图如图：
半加器电路仿真图如图：
全加器电路原理设计图如图：
全加器电路仿真图如图：
2、建立一个更高层次的原理图设计,利用以上获得的1位全加器构成4位全加器，并完成编
译、综合、适配、仿真。

4位全加器电路原理图如图：
4位全加器仿真图如图：
四、仿真分析及心得体会
仿真分析：
四位全加器S0为和位，C0为进位，当a0=1，b0=1时，S0=0,C0=1，就是和位为零，进位进1。

以此类推，当a1=1，b1=0，C0=1时，和位S0=0，进位C0=1。

实验体会：
通过这次实验让我学会了如何掌握利用EDA软件进行原理图输入方式的电子线路设计的详细流程，利用Quartus II 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。

EDA 技术基础实验报告实验项目名称：用原理图输入法设计4位加法器学院专业：信息学院电子专业姓名：学号：实验日期：20 实验成绩：实验评定标准：一、实验目的熟悉利用Quartus Ⅱ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4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。

二、实验器材电脑一台Quartus Ⅱ软件三、实验内容与步骤1.在Quartus Ⅱ软件中建立工程，画图生成一个半加器的.bdf文件。

2.将此半加器文件设置成可调用的元件，使之成为一个元件符号存盘。

3.设计全加器顶层文件，以.bdf存盘。

4.将设计项目（.bdf文件）设置成工程和时序仿真。

5.截图保存波形文件图，及仿真结果。

6.将全加器原理图文件设置成符号元件，以供4位加法器的更高层设计。

7.按实验要求画出4位加法器原理图，建立其波形并仿真，截下仿真结果图。

四、实验电路图（程序）1.半加器电路原理图如下:半加器h_adder.bdf电路原理图（1）2.全加器电路原理图如下:全加器f_adder.bdf电路原理图（2）3.4位加法器four_adder.bdf电路原理图如下：4位加法器four_adder.bdf电路原理图（3）五、实验仿真结果及分析1. 全加器的仿真波形图如下：全加器波形仿真图（3）分析：ain, bin, cin 三段为输入，sum 为和，com 为进位，满足相关的逻辑表达式{sum =(ain ′bin ′cin ′+ain bin ′cin +ain ′bin cin +ain bin cin ′）‘com =(ain ′bin ′+bin ′cin ′+ain′cin′)′2. 4位全加器仿真波形图如下：分析：4位a[3..0]输入与4位b[3..0]输入以及来自cin 输入的数码相加得到4位输出s[3..0]和进位输出c,由图可见满足加法原理。

实验报告课程名称：EDA技术与VHDL实验题目：四位加法器设计班级学号：姓名：成绩：一、实验目的 ..................................................................................... - 1 -二、实验任务 ..................................................................................... - 1 -三、系统总体设计 ............................................................................. - 1 -四、VHDL程序设计......................................................................... - 1 -1. 用原理图输入方式设计半加器 ................................................ - 2 -2. 全加器的设计 ............................................................................ - 4 -3.4位全加器的设计 ....................................................................... - 5 -五、仿真 ............................................................................................... - 5 -六、仿真结果分析 ............................................................................... - 6 -一、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4位全加器的设计把握文本和原理图输入方式设计的详细流程。

硬件描述语言实验题目：四位全加器学院数学与计算机学院学科门类xxxxxxxxxx专业xxxxxxxxxx学号姓名x指导教师xxxx20xx年x 月xx日1、实验目的：练习VHDL语言设计工程的建立与仿真的步骤和方法、熟悉VHDL语言行为描述的编写方法。

2、实验环境：PC个人计算机、Windows XP操作系统、Quartus II集成开发环境软件。

3、实验要求：设计一个四位加法器，其引脚及其功能如下表。

4、实验步骤：(1)用RTL描述方式描述4位加法器①RTL描述方式是一种明确规定寄存器描述的方法，它要求在描述时要么采用寄存器硬件的一一对应的直接描述，要么采用寄存器之间的功能描述。

RTL描述方式可以进行逻辑综合，这是其他描述方式所不具备的特点。

②编辑代码这种描述方法详细描述了加法器的计算过程，即写出了每一位的计算和进位方法。

模块内部（构造体说明部分）需要定义三个连接线，定义语句为：signal c0,c1,c2 : std_logic代码如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity adder4 isport(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 issignal c0,c1,c2:std_logic;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 architecture rtl;③仿真结果(2)用行为描述方式描述4位加法器①行为描述是对系统数学模型的描述，其抽象程度比寄存器传输描述方式和结构描述方式更高。

实验二加法器的设计与仿真一、实验目的：实现加法器的设计与仿真。

二、实验内容1．用逻辑图和VHDL语言设计全加器；2．利用设计的全加器组成串行加法器；3．用逻辑图和VHDL语言设计并行加法器。

三、实验步骤。

（一）、全加器、串行加法器和并行加法器的逻辑图。

1.全加器：2.串行加法器：3．74283：4位先行进位全加器逻辑框图：逻辑图：（二）、全加器、串行加法器和并行加法器的VHDL。

1.全加器：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY quanjiaqi ISPORT(X : IN STD_LOGIC;Y : IN STD_LOGIC;CIN : IN STD_LOGIC;S : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC);END quanjiaqi;ARCHITECTURE bdf_type OF quanjiaqi ISSIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_3 : STD_LOGIC;BEGINSYNTHESIZED_WIRE_2 <= Y AND X;SYNTHESIZED_WIRE_1 <= CIN AND Y;SYNTHESIZED_WIRE_3 <= CIN AND X;SYNTHESIZED_WIRE_0 <= X XOR Y;S <= SYNTHESIZED_WIRE_0 XOR CIN;COUT <= SYNTHESIZED_WIRE_1 OR SYNTHESIZED_WIRE_2 OR SYNTHESIZED_WIRE_3; END bdf_type;2.串行加法器：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY chuanxingjiafaqi ISPORT(x0 : IN STD_LOGIC;y0 : IN STD_LOGIC;cin : IN STD_LOGIC;x1 : IN STD_LOGIC;x2 : IN STD_LOGIC;y2 : IN STD_LOGIC;x3 : IN STD_LOGIC;y3 : IN STD_LOGIC;y1 : IN STD_LOGIC;s0 : OUT STD_LOGIC;s1 : OUT STD_LOGIC;s2 : OUT STD_LOGIC;s3 : OUT STD_LOGIC;cout : OUT STD_LOGIC);END chuanxingjiafaqi;ARCHITECTURE bdf_type OF chuanxingjiafaqi ISCOMPONENT quanjiaqiPORT(X : IN STD_LOGIC;Y : IN STD_LOGIC;CIN : IN STD_LOGIC;S : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC; SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC; SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;BEGINb2v_inst : quanjiaqiPORT MAP(X => x0,Y => y0,CIN => cin,S => s0,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_0); b2v_inst1 : quanjiaqiPORT MAP(X => x1,Y => y1,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_0,S => s1,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_1); b2v_inst2 : quanjiaqiPORT MAP(X => x2,Y => y2,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_1,S => s2,COUT => SYNTHESIZED_WIRE_2); b2v_inst3 : quanjiaqiPORT MAP(X => x3,Y => y3,CIN => SYNTHESIZED_WIRE_2,S => s3,COUT => cout);END bdf_type;3．74283：4位先行进位全加器LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY 74283_0 ISPORT(CIN : IN STD_LOGIC;A1 : IN STD_LOGIC;A2 : IN STD_LOGIC;B2 : IN STD_LOGIC;A3 : IN STD_LOGIC;A4 : IN STD_LOGIC;B4 : IN STD_LOGIC;B1 : IN STD_LOGIC;B3 : IN STD_LOGIC;SUM4 : OUT STD_LOGIC;COUT : OUT STD_LOGIC;SUM1 : OUT STD_LOGIC;SUM2 : OUT STD_LOGIC;SUM3 : OUT STD_LOGIC );END 74283_0;ARCHITECTURE bdf_type OF 74283_0 IS BEGIN-- instantiate macrofunctionb2v_inst : 74283PORT MAP(CIN => CIN,A1 => A1,A2 => A2,B2 => B2,A3 => A3,A4 => A4,B4 => B4,B1 => B1,B3 => B3,SUM4 => SUM4,COUT => COUT,SUM1 => SUM1,SUM2 => SUM2,SUM3 => SUM3);END bdf_type;四、实验仿真结果。

芯片设计实验报告芯片设计实验报告引言：芯片设计是现代电子工程中的重要环节，它涉及到电路设计、模拟与数字信号处理、逻辑设计等多个领域。

本实验旨在通过设计一个简单的数字逻辑电路芯片来加深对芯片设计流程的理解，并掌握相关工具的使用。

一、实验目标本实验的主要目标是设计一个4位加法器芯片，实现两个4位二进制数的相加。

通过这个实验，我们将学习到如何进行芯片设计的基本步骤，包括电路设计、逻辑门的选择与布局、电路模拟与验证等。

二、实验步骤1. 电路设计根据实验要求，我们需要设计一个4位加法器芯片。

首先，我们需要确定所需的逻辑门类型。

在这个实验中，我们选择使用AND门、OR门和XOR门。

然后，我们根据加法器的逻辑功能，设计出相应的电路图。

2. 逻辑门的选择与布局在芯片设计中，逻辑门的选择和布局非常重要。

我们需要根据电路的逻辑功能和性能要求，选择适当的逻辑门，并合理布局。

在这个实验中，我们选择使用CMOS逻辑门，并根据实验要求进行布局。

3. 电路模拟与验证在设计完成后，我们需要使用相应的电路模拟工具对设计进行验证。

通过模拟，我们可以检查电路的功能是否符合预期，并进行必要的调整。

在这个实验中，我们可以使用SPICE软件进行电路模拟。

4. 电路布线与布局在电路设计验证通过后，我们需要进行电路布线与布局。

这一步骤是将逻辑电路转化为物理电路的过程，需要考虑电路的布线规则、信号线的长度匹配等因素。

在这个实验中，我们可以使用EDA工具进行电路布线与布局。

5. 物理设计与制造在完成电路布线与布局后，我们需要进行物理设计与制造。

这一步骤是将电路布线转化为实际的芯片结构，并进行制造。

在这个实验中，我们可以使用CAD 工具进行物理设计与制造。

三、实验结果与分析通过以上的实验步骤，我们成功设计并制造了一个4位加法器芯片。

通过电路模拟与验证，我们确认了芯片的功能正常，并且满足了设计要求。

此外，我们还对芯片的性能进行了评估，包括功耗、速度等指标。

eda四位全加器实验报告EDA实验报告(四位全加器的实现)实验一四位全加器的实现一、实验目的1、掌握Quartus9.0图形编辑输入法2、掌握Quartus环境下文件的编译、仿真及下载方法3、了解VHDL语言的设计流程4、掌握quartus环境下VHDL的使用方法二、实验内容1、用图形/原理图法实现4位全加器。

2、用VHDL语言实现4位全加器，必须使用元件例化。

3、仿真并通过。

3、下载到实验板，并验收三、实验步骤1、图形编辑发设计4位加法器（1）新建图形文件，设计一位全加器，逻辑电路图如下图（图1-1）所示。

图1-1（2）将设计好的一位全加器进行例化，操作为file?Create/Update?Create symbol files for currentfile，完成此操作后会在元器件符号表里找到刚刚做好的一位全加器。

（3）再新建一个图形文件，用四个已经做好的一位全加器级联成一个四位全加器，其逻辑原理图如图1-2所示。

编辑好后保存文件，在文件列表里找到该文件，右键?Set as Top-level Entity，将其设置为顶层文件，点击编译按钮就行编译。

1图1-2（4）新建波形文件，赋予每个输入端口某种输入信号，保存波形文件，进行功能仿真，观察输出端波形与输入信号关系是否正确。

若不正确，查找问题所在并解决问题；若正确，则进行管脚分配，分配完毕后再编译一次使分配生效，连接DE2开发板到电脑，将文件下载到开发板进行验证。

2、用VHDL语言设计4位加法器（1）新建一个VHDL源文件，文件名为adder1.vhd，使用VHDL 实现一位全加器，其VHDL代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY adde1r ISPORT(A,B,Ci:IN STD_LOGIC;S,Co:OUT STD_LOGIC);END adder1;ARCHITECTURE qadder OF adder1 ISBEGINPROCESS(A,B,Ci)VARIABLE n1,n2,n3:STD_LOGIC;BEGINn1:=A AND B;n2:=A XOR B;2n3:=Ci AND n2;Co=n3 OR n1;S=n2 XOR Ci;END PROCESS;END qadder;（2）再新建一个VHDL源文件，命名为adder4.vhd，在这里将adder一位全加器例化并使用它，做成四位全加器，代码如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity adder4 isport(A,B:in std_logic_vector(3 downto 0); S:out std_logic_vector(3 downto 0);Co:out std_logic;Ci:in std_logic);end adder4;architecture adder_4 of adder4 iscomponent adderport(A:in std_logic;B:in std_logic;Ci:in std_logic;Co:out std_logic;S:out std_logic);end component;signal c1,c2,c3:std_logic;beginu1:adder port map(A(0),B(0),Ci,c1,S(0)); u2:adder port map(A(1),B(1),c1,c2,S(1)); u3:adder port map(A(2),B(2),c2,c3,S(2)); u4:adder port map(A(3),B(3),c3,Co,S(3)); end adder_4;（3）保存文件后将adder4设置为顶层文件并编译，编译通过后按照与图形编辑发一样的仿真、管脚分配方式进行操作，最后下载到开发板验证四、实验现象两种方式实现的四位加法器下载到DE2开发板后都可正常工作，其中使用SW0作为低位的进位，SW4~1作为数据B，SW8~5作为数据A，LDG3~0作为输出的结果，LEDG4作为输出的进位。

4 位二进制加法器实验报告一、实验名称：4 位二进制加法器设计实验二、实验目的：1.进一步熟悉QuartusII 软件使用方法。

2.进一步掌握的VerilogHDL 语言描述和原理图描述的方法。

3.进一步掌握4 位二进制加法器的设计方法。

三、设计思想：用串行进位方式构成的 4 位二进制加法器如图：4 位串行进位二进制加法器是以一位二进制全加器为基础，如图，将四个一位二进制全加器串接构成一个4 位二进制加法器。

4 位二进制加法器可对两个4 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）。

可以采用原理图的描述方法和VerilogHDL 语言描述方法。

四、实验内容：1.通过VerilogHDL 语言描述4 位二进制加法器的功能。

2.通过原理图方式描述4 位二进制加法器的功能。

3.通过波形仿真验证描述4 位二进制加法器的功能。

五、实验流程：1.采用VerilogHDL 语言描述实现4 位二进制加法器：(1).首先用VerilogHDL 语言编写二进制半加器：module halfadd(s,c,a,b);input a,b;output s,c;xor(s,a,b);and(c,a,b);endmodule按周期输入波形(2).再编写一位二进制全加器：module fulladd (s,co,a,b,cl); inputa,b,cl;output s,co;wire s1,d1,d2;halfadd ha1 (s1,d1,a,b); halfadd ha2 (s,d2,s1,cl);or g1(co,d2,d1);Endmodule按周期输入波形(2).之后编写4 位二进制加法器：module bitadd (s,c3,a,b,t1);input [3:0]a,b;input t1;output [3:0]s;output c3;wire c0,c1,c2;fulladd fa0(s[0],c0,a[0],b[0],t1);fulladd fa1(s[1],c1,a[1],b[1],c0);fulladd fa2(s[2],c2,a[2],b[2],c1);fulladd fa3(s[3],c3,a[3],b[3],c2);endmodule2.按照4 位二进制加法器的工作原理可以绘制成如下原理图：3.功能仿真波形及说明：(1).按周期输入波形：由此波形图可以分析：例如0001+0001=0010、0100+0100=1000、0110+0110=1100…对于所有的两个四位二进制相加，结果正确。

篇一：加法器试验报告实验__一__【试验名称】1 位加法器【目的与要求】1. 把握 1 位全加器的设计2. 学会 1 位加法器的扩展【试验内容】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) 依据真值表写出表达式并化简(3) 画出规律电路(4) 用 quartusII 进行功能仿真，检验规律电路是否正确，将仿真波形截图并粘贴于此(5) 假如电路设计正确，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(留意这两个数之和必需在 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 (留意两个数之和必需在 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：加法器的基本原理试验报告一、试验目的1、了解加法器的基本原理。

把握组合规律电路在 Quartus Ⅱ中的图形输入方法及文本输入方法。

2、学习和把握半加器、全加器的工作和设计原理3、熟识 EDA 工具 Quartus II 和 Modelsim 的使用，能够娴熟运用 Vrilog HDL 语言在Quartus II 下进行工程开辟、调试和仿真。

4、把握半加器设计方法5、把握全加器的工作原理和使用方法二、试验内容1、建立一个 Project。

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 Registerlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity adder4 isport(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 issignal c0,c1,c2 : std_logic;begins(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。