四位二进制数的可控加法实验报告

四位二进制数的可控加法实验报告

一、实验目的。

1.了解四位二进制数运算的基本原理,制定设计方案。

2.利用ISE软件进行可编程逻辑器件设计,完成逻辑仿真功能。

3.使用编译器将设计实现,下载到BASYS2实验板上进行调试和验证所设计

的四位二进制数的运算。

二、实验器材。

1.Pentium—Ⅲ计算机一台；

2.BASYS2 实验板一只；

三、实验方案。

1.基本功能。

实现了两个四位二进制数的加减法运算,能够在输出端得出结果.

2.清零功能。

利用一个微动开关，在逻辑程序中表示出当按下微动开关后两个操作数都变为零。再调用以前的加法程序，即可实现输出结果清零。

3.用数码管显示。

编写程序，将数值转换为七段显示器显示。将运算结果输送到数码管中。值得注意的是四个数码管要显示不同的数字，就需要利用到人的视觉误差，做一些短暂的延时。

4.溢出显示。

本实验中，设计的是一个无符号数加减法器，因而其共有两种溢出情况

一，减法时，减数大于被减数，针对这种情况可以利用比较大小进行溢出判断；

二，加法时，被操作数之和大于15。判断进位，如果进位为1则显示溢出，若反之，则不显示。

四、实验原理图。

五、实验模块说明及部分代码。

1.add1部分。将输入的两个操作数相加并判断大小。相加结果放在led中，进位放在carry中。

led[0]=num1[0]^num2[0];

carry[0]=num1[0]&num2[0];

led[1]=num1[1]^num2[1]^carry[0];

carry[1]=(num1[1]&num2[1])|(carry[0]&(num1[1]^num2[1]));

led[2]=num1[2]^num2[2]^carry[1];

carry[2]=(num1[2]&num2[2])|(carry[1]&(num1[2]^num2[2]));

led[3]=num1[3]^num2[3]^carry[2];

if(add)

begin

carry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]));

end

if(sub)

begin

if(compare)

carry[3]=1;

else

carry[3]=(num1[3]&num2[3])|(carry[2]&(num1[3]^num2[3]))&(~sub);

2.seg7ment。输入数值，用七段显示器进行显示。

case (num)

0:a_to_g=7'b0000001;

1:a_to_g=7'b1001111;

'hE:a_to_g=7'b0110000;

3.AA部分（主模块）。实现其余功能，包括判断溢出，清零，输送显示等。

清零：

if (clr)

begin

num11=4'b0000;

num22=4'b0000;

溢出判断：

if(carry[3])

begin

an1=4'b0001;

num='hE;

六、实验中的问题及解决办法。

1.利用微动开关输入时如果利用if(x)和if(~x)来判断，按下去能显示正确结果，抬起来就会出错。这是由于微动开关按下去是1，抬起来是0造成的。利用几个并列的if语句对不同变量进行判断可以解决此问题，如：

if (sub)

begin

num11=sw1;

num22=~sw2+4'b0001;

end

if (add)

begin

num11=sw1;

num22=sw2;

end

if (clr)

begin

num11=4'b0000;

num22=4'b0000;

2.数码管显示，理论上若四个都被触动则会显示相同的数值，所以可每次触动一个，循环显示，利用人的视觉误差产生四个显示不同数值的效果。

3.一个变量在多个always块中被赋值会出错。

解决办法：尽量将所有的判断条件都放在一个always里面

七、实验心得体会。

1.当完全不熟悉一种编程语言时，适当参考示例代码是非常必要的。在完成数码管显示过程中，我开始按照自己的思路编写代码，但不仅出错，而且代码冗长复杂。后来我参考了课上老师给的示例代码，最终理清了思路。

2.在调试程序时，上板测验的过程中一点要耐心并细心，如果不知道到底哪里出错，可以先将一部分代码注释，一点一点排除错误。

3.实验过程中可以先做基础，在一点点的添加拓展内容，但需要我们理清每个模块的作用和相互之间的联系。

4.通过这次实验我还明白，一门编程语言的学习不能只看书本上的知识，而应该在学习的基础上多多应用，我之前从来没有接触过verilog，但通过这几天的不断摸索，已经对verilog有了相当一部分的了解，我想后续的学习过程，也应该多以实践为主。

5.最后非常感谢实验前老师的耐心讲解。