课程设计报告 补码变换器

电力电子技术课程设计班级学号姓名目录一．课程设计题目 (2)二．课程设计内容 (2)三．所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形) .. 2 四．电路的设计过程 (3)五．各参数的计算 (3)六．仿真模型的建立，仿真参数的设置 (3)七．进行仿真实验，列举仿真结果 (4)八．对仿真结果的分析 (6)九．结论 (7)十．课程设计参考书 (7)一．课程设计题目Boost变换器研究二．课程设计内容1．主电路方案确定2．绘制电路原理图、分析理论波形3．器件额定参数的计算4．建立仿真模型并进行仿真实验6．电路性能分析输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等三．所设计电路的工作原理(包括电路原理图、理论波形 )分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感 L 值很大，电容 C 值也很大。

当可控开关V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C 上的电压向负载R供电。

因C 值很大，基本保持输出电压u?为恒值，记为 U O。

设 V 处于通态的时间为ton ,此阶段电感L上积累的能量为EI1ton 。

当V处于断态时E和 L共同向电容 C 充电并向负载 R提供能量。

设 V 处于断态的时间为toff ,则在此期间电感 L 释放的能量为UEI1toff 。

当电路工作于稳态时，一个周期 T 中电感 L 积蓄的能量与释放的能量相等，即EI1tonUE I1toff化简得ton toff TU 0 Et off t off升压斩波电路原理及工作波形四．电路的设计过程1.直流电压源参数设置：直流电源电压为100V2.电容、电感、电阻参数设置：C 0.7 10 4 F , L 10mH , R 103.脉冲发生器模块的参数设置：振幅设置为 1V ，周期为 0.001s（即频率为500HZ），脉冲宽度为 20%五．各参数的计算1.占空比的计算占空比为 0.22.输出平均电压U 01E 125V 1六．仿真模型的建立，仿真参数的设置启动 MATLAB7.0 ，进入 simulink 后新建文档，绘制直流升压斩波变换电路模型图，双击各模块，再出现的对话框里设置各参数。

数字系统设计实验报告一、实验目的1、了解HDPLD的结构、工作原理和编程技术。

2、掌握HDPLD的基本应用技术及综合电路的基本设计方法。

二、实验仪器PC机一台、MAX+PLUS II CPLD开发系统一套、CPLDEE-3型实验开发系统一套、CPLDDN-3型下载软件一套。

三、实验方案用HDPLD设计一个8位（不带符号位）负的二进制数的补码变换器。

负数的补码变换原则是其数值位按位取反且最后位加1，则该补码变换器的示意图如图1所示。

其中待变换的数是原码A（8位二进制数），变换后的补码是B（8位二进制数）。

S是外部对变换器的控制信号，当S=1时，送入数据有效，变换器开始对送入数据进行变换。

图1四、实验内容与步骤1、点击File菜单Project子菜单之Name项建立一个新的项目。

2、点击New按钮，选Text Editor项新建一个文本输入文件，输入补码变换器的VHDL程序，程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity bm isport(s:in std_logic;a:in std_logic_vector(7 downto 0);b:out std_logic_vector(7 downto 0));end bm;architecture behavior of bm issignal c:std_logic_vector(7 downto 0);beginprocessbeginif (s='1') thenc<=(not a)+1;elsif (s='0') thenc<="00000000";end if;end process;b<=c(7 downto 0);end behavior;3、点击File菜单Project子菜单之Save and Check项对程序进行编译。

变形补码加减法器电路设计
变形补码是一种用来表示有符号整数的机器数表示方法，用于进行加减法运算。

下面是一个简单的变形补码加减法器电路设计的思路：
1. 把被加数和加数转化为变形补码形式。

2. 设计一个带进位输入和借位输出的全加器电路，用于实现加法操作。

3. 对于加法操作，将被加数和加数输入到全加器中，得到和值和进位值。

4. 对于减法操作，将被加数和加数的变形补码取反，然后输入到全加器中，得到和值和进位值。

5. 对于减法操作，如果进位值为0，说明没有借位，结果即为和值；如果进位值为1，说明有借位，需要对和值进行减1操作。

6. 将和值输出，作为加减法的结果。

需要注意的是，在实际电路设计中，需要考虑到多位数的情况，以及可能出现的进位和借位情况，用多个全加器按位进行计算，并进行进位和借位的传递。

此外，还需要考虑到电路的稳定性、延迟等因素，以确保电路能够正确执行加减法运算。

九位带符号位的补码变换器设计1设计要求：（1）根据题意写出算法流程图；（2）确定对应的ASM图；（3）根据算法选择合适的方案，确定元器件或者给出核心的程序描述，确定数据处理单元与控制单元的组成框图；（4）在给定的方案下编辑出合法的文本程序或者是图形描述；2方案当 as=0 时a表示一个正数补码=反码=原码；当 as=1时a表示一个负数补码=not（原码）+1 ；算法流程图如下：带符号位的9位补码变换器流程图 控制器ASM 图如下：补码变换器ASM 图 3程序记录：开 始WAIT DONE=1 START?As=1？（B7~B0）<-(A7~A0);Bs=AsLOAD( not(A7~A0) )（B7~B0）<-not(A7~A0)+1 ;Bs=AsNYNYA=0?N（B7~B0）<-not(A7~A0)+1 ;Bs=not(As)YWAIT DONE=1START?As=1？Clk=1 ，done=0Clk=1 , done=0 Clk=1 , done=0NYNYlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_signed.all;entity buma isport(clk,start:in std_logic;a:in std_logic_vector(8 downto 0);b:out std_logic_vector(8 downto 0);done:out std_logic ); end buma;architecture bm of buma is beginprocess(clk)variable x,y,z : std_logic_vector(8 downto 0); variable d : std_logic;beginif(clk ’event and clk='1') thenif start='1' thend:='0'; done<=not(start);for i in 0 to 8 loopx(i):=a(i);end loop;if x(8)='1' thenfor i in 0 to 7 loopy(i):= not x(i);end loop;y(8):=x(8);z:=y+1;elsez:=x;end if;b<=z;end if;done<=not(start);end if;end process;end bm;4程序仿真结果记录：5下载仿真结果器件选择：EP1K30QC208-1 时钟：183（clk实验一必须）试验箱：3型s as A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 d bs B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 28 29 30 31 38 39 40 41 44 45 46 47 53 54 55 56 141 142 143 1440 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1显然上表正确的验证了正、负数补码变换，并且涵盖了“-0“变换，使能start和工作状态done均正常显示。

沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：定点补码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：84010101学号：2008040101002姓名：边爽指导教师：曹一鹏完成日期：2011年1月14日沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1设计原理 (1)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (4)第2章详细设计方案 (5)2.1顶层方案图的设计与实现 (5)2.1.1创建顶层图形设计文件 (5)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (6)2.1.3编译、综合、适配 (7)2.2功能模块的设计与实现 (7)2.2.1 取补模块的设计与实现 (7)2.2.2选择器模块的设计与实现 (9)2.2.3 乘数补码移位寄存器模块的设计与实现 (12)2.2.4 部分积移位寄存器模块的设计与实现 (14)2.2.5加法器模块的设计与实现 (16)2.3仿真调试 (16)第3章编程下载与硬件测试 (19)3.1编程下载 (19)3.2硬件测试及结果分析 (19)参考文献 (22)附录（电路原理图） (23)第1章 总体设计方案1.1 设计原理由于机器都采用补码做加减运算，所以设计补码乘法器能避免码制转换，提高机器效率。

在计算两个补码相乘时，可以通过Booth 算法来实现定点补码一位乘的功能。

布斯(Booth)算法采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积，Booth 算法对乘数从低位开始判断，根据后两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅进行移位操作。

补码一位乘法的运算规则：(1) 被乘数一般取双符号位参加运算。

(2) 乘数可取单符号位以决定最后一步是否需要校正，即是否加补][X -。

(3) 乘数末位增设附加位1+n y ，且初值为0。

部分积补][0Z 初始值为0。

(4) 被乘数[x]补乘以对应的相邻两位乘数（n n y y -+1）之差值，再与前部分积累加，然后右移一位（乘2-1），形成该步的部分积累加和。

课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：定点补码加法器的设计院〔系：专业：班级：学号：__指导完成日期：目录第1章总体设计方案21.1设计原理21.2设计思路31.3设计环境4第2章详细设计方案52.1顶层方案图的设计与实现5器件的选择与引脚锁定6编译、综合、适配72.2功能模块的设计与实现7.2.1求补模块的设计与实现7加法器模块的设计与实现8第3章仿真与调试8第4章编程下载与硬件测试94.1编程下载94.2硬件测试与结果分析9参考文献11附录〔程序清单或电路原理图12第1章总体设计方案1.1 设计原理用两个原码输入,将其改变为补码进行加法运算,这样负数用补码表示后,就可以和正数一样来处理。

这样,运算器里只需要一个加法器就可以了,不必为了负数的加法运算,再配一个加法器。

补码加法公式是[x]补+[y]补=[x+y]补可分四种情况来证明。

本实验采用了定点整数表示,因此证明了先决条件是：|x|<<2n-1>,|y|<<2n-1>,|x+y|<<2n-1>〔1x>0,y>0,则x+y>0.相加的两个数都是正数,顾其和也一定是正数。

正数的补码和源码是一样的,根据数据补码定义可得：[x]补+[y]补=x+y=[x+y]补〔2x>0,y<0,则x+y>0或x+y<0.相加的两个数一个为正数,一个为负数,因此相加的结果为正负两种可能。

根据补码定义可得：[x]补=x, [y]补=2n+1+y[x]补+[y]补=x+2n+1+y=2n+1+<x+y>=[x+y]补〔3x<0,y>0,则x+y>0或x=y<0.这种情况和第二种情况一样,把x和 y的位置对调即得证。

〔4x<0,y<0,则x+y<0。

相加两个数都是负数,则其和也一定是负数。

[x]补=2n+1+x, [y]补=2n+1+y[x]补+[y]补==2n+1+<2n+1+x+y>=2n+1+<2n+1+x+y>=[x+y]补公式说明,在模2意义下,任意两数的补码之和等于两个数之和的补码。

课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：定点补码一位乘法器的设计院（系）：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：*****学号：*****姓名：*****指导教师：*****完成日期：2006年12月31日沈阳航空工业学院课程设计报告目录第1章总体设计方案 (2)1.1补码乘法器设计原理 (2)1.2设计思路 (4)1.3设计环境 (5)第2章详细设计方案 (5)2.1补码乘法器电路图的设计与实现 (6)2.1.1 补码乘法器设计 (6)2.1.2 器件的选择与引脚锁定 (8)2.1.3 编译、综合、适配 (8)2.2功能模块的设计与实现 (9)2.2.1 两输入三选一选择器模块的设计与实现 (9)2.2.2 半加器模块的设计与实现 ........................................... 错误！未定义书签。

2.3仿真调试 (10)第3章编程下载与硬件测试 (12)3.1编程下载 (12)3.2硬件测试及结果分析 (12)参考文献 (14)第1章总体设计方案1.1 补码乘法器设计原理原码乘法的主要问题是符号位不能参加运算，单独用一个异或门产生乘积的符号位，故自然提出能否让符号数字化后也参加乘法运算，补码乘法就可以实现符号位直接参加运算。

布斯(Booth)算法，它采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积，Booth算法对乘数从低位开始判断，根据两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅移位操作。

Booth算法操作表示判断的两个数据位为当前位及其右边的位(初始时需要增加一个辅助位0)，移位操作是向右移动。

判断被乘数中的最低位以及右边的位(辅助位0),如果为00，则只进行移位操作；之后在判断移位之后的最后两位，如果为01，则进行加法操作并进行移位操作；如果最后两位为10，则进行减法操作并移位，这个减法操作相当于减去2x的值；判断最后的差值，如为1，则部分积加[X]补；如为0，则不分积加0；如为-1，则部分积加[-X]补，最后一次不移位。

变形补码码加减法器电路的设计在数字电路中，变形补码码加减法器是一种常见的电路设计。

该电路能够对数字信号进行加减运算，是数字信号处理中不可或缺的重要部分。

本文将详细介绍变形补码码加减法器电路的设计。

1. 变形补码变形补码是一种用于在计算机中表示和存储有符号整数的方法。

它是将一个有符号整数转换为二进制形式的一种方式。

通过使用变形补码，我们可以对正数和负数进行相同的处理，这为计算机编程中的各种运算提供了便利。

在变形补码中，最高位表示符号位，0表示正数，1表示负数。

对于正数，其二进制表示与原码一致，但对于负数，则需要先取其绝对值，在将其二进制表示按位取反，最后将结果加1，即可得到其变形补码表示。

例如，将-3转换为变形补码的过程为：首先取绝对值，得到3，然后将3的二进制表示按位取反得到1110，最后加1得到1111，即-3的变形补码表示。

2. 码加法器码加法器是一种基本的电路组成单元，常用于数字电路中的加法运算。

其本质是一种逻辑门电路，能够将两个二进制数进行加法运算，输出结果为两数之和。

使用变形补码时的码加法器与使用普通二进制码时类似，只不过在计算负数时需要进行一些额外的处理。

具体来说，我们需要先将负数转换为其变形补码表示，然后再按照码加法器的原理进行计算。

例如，计算-3+2的过程为：将-3转换为变形补码表示，得到1111，将2转换为二进制表示，得到0010。

然后将1111和0010输入到码加法器中进行运算，得到结果为1101，即-1的变形补码表示，再将结果转换为十进制形式，即可得到-3+2=-1的运算结果。

3. 码补加法器在码补加法器中，我们使用一个变形补码码加法器和一个变形补码码补器。

变形补码码补器是一种用于求对一个数的二进制表示的补码的电路。

通过将码补加法器与码加法器相结合，我们可以实现对有符号整数的加减运算。

具体来说，我们首先将两个数转换为其变形补码表示，然后将其中一个数取其补码，最后将两个数输入到码补加法器中进行计算。

目录补码变换器 (2)一、设计目的： (2)二、设计要求和内容： (2)三、设计思考： (2)四、真值表及逻辑表达式： (3)五、模块单元电路： (4)六、总电路图： (5)七、仿真截图： (6)八、设计器材清单 (7)九、结论与心得： (7)十、参考文献： (8)补码变换器一、设计目的：本次课程设计通过设计一个补码变换器，然后将其在multisim或者同类型的电子仿真软件上将其仿真出来，以此来引导我们提高自己的独立思维能力、动手能力和实际解决问题的能力，并且能加强我们对数字电子技术这门理论课程的理解和对相关芯片的认识和使用，等等。

数字电子技术课程设计是一个实践性教学环节，同“数字电子技术基础”理论课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“数字电子技术基础”课的基础上，进一步深化的实践环节。

课程设计目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型数字系统的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。

通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。

二、设计要求和内容：（1）课题内容：①．设计一个4位的补码变换器，输入为4位的补码，采用2个数码管显示该补码的原码值。

②．数码管高位显示该补码的符号，如果该补码大于等于0，该符号位数码管显示“0”，反之，显示“一”；数码管低位显示该补码的原码值。

（2）主要任务：完成该系统的硬件设计，调试好后并能通过仿真，最后就课程设计本身提交一篇课程设计说明书。

三、设计思考：1、需要两个数码显示管来显示输出的高位和低位；2、如何更有效的利用与非门来完成设计；3、数码管需要用CD4511芯片来驱动以及该芯片的引脚图和功能是怎样的；4、如何控制数码管显示在“—”和“0”之间的转换；5、如何将二进制补码转换成二进制原码输出；6、电路中各种元件的排版，怎样才会最整齐，美观。

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握源码和补码的概念。

2. 掌握源码转化为补码的原理和方法。

3. 能够熟练进行源码与补码之间的转换。

二、实验原理1. 源码：在计算机中，一个数的表示方法可以是它的实际数值，这种表示方法称为源码。

对于正数，源码就是它的二进制表示；对于负数，源码是其绝对值的二进制表示，符号位为1。

2. 补码：补码是一种用于表示有符号整数的编码方法。

对于正数，补码与源码相同；对于负数，补码是其绝对值的二进制表示取反加1。

3. 源码转化为补码的方法：（1）对于正数，补码与源码相同。

（2）对于负数，将绝对值的二进制表示取反加1。

三、实验器材1. 计算机2. 编程软件（如C语言、Python等）四、实验步骤1. 编写程序，输入一个整数，判断其正负。

2. 如果是正数，直接输出其源码和补码。

3. 如果是负数，将绝对值的二进制表示取反加1，得到补码。

4. 输出源码、补码及转换过程。

五、实验数据及结果以输入整数-10为例，进行源码转化为补码的实验。

1. 输入整数-10。

2. 判断-10为负数。

3. 计算-10的绝对值，即10。

4. 将10的二进制表示取反加1，得到补码。

5. 10的二进制表示为1010，取反为0101，加1为0110。

6. 因此，-10的源码为10010，补码为0110。

实验结果如下：源码：10010补码：0110六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了源码和补码的概念，以及源码转化为补码的原理和方法。

2. 在实际编程中，了解源码与补码的转换对于理解计算机中的有符号整数运算具有重要意义。

3. 实验过程中，我们使用了编程软件进行源码与补码的转换，提高了编程能力。

4. 本次实验加深了我们对计算机中数值表示方法的理解，为后续学习计算机组成原理、操作系统等课程打下了基础。

七、实验拓展1. 编写程序，实现任意整数的源码与补码之间的转换。

2. 研究补码在计算机中的具体应用，如加减法运算。

3. 探究不同计算机体系结构中，源码与补码的表示方法。