4位全加器实验报告
全加器实验报告【范本模板】
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。
实验2：4位加法器 实验报告
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。
四位加法器实验报告
四位加法器实验报告1.实验目的：掌握组合逻辑电路的基本分析与设计方法；理解半加器和全加器的工作原理并掌握利用全加器构成不同字长加法器的各种方法；学习元件例化的方式进行硬件电路设计；学会利用软件仿真实现对数字电路的逻辑功能进行验证和分析。
2.实验仪器：数字逻辑实验箱3.实验内容：A. 设计实现逐次进位加法器，进行软件仿真并在实验平台上测试。
B. 设计实现超前进位加法器，进行软件仿真并在实验平台上测试。
C.使用VHDL自带加法运算实现一个4位全加器。
4.实验代码:A. 逐次进位加法器：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity FDFA is#定义串行加法器总体接口port(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 struct of FDFA iscomponent fadder is#基于一位全加器port(a,b,ci:in std_logic;s,co:out std_logic);end component fadder;signal c0,c1,c2:std_logic;beginU0:fadder port map(A(0),B(0),Ci,S(0),c0);U1:fadder port map(A(1),B(1),c0,S(1),c1);U2:fadder port map(A(2),B(2),c1,S(2),c2);U3:fadder port map(A(3),B(3),c2,S(3),Co);end architecture struct;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fadder is #定义一位全加器port(a,b,ci:in std_logic;s,co:out std_logic);end entity;architecture func of fadder isbeginco<=(a and b) or (ci and ( a xor b));s<=a xor b xor ci;end architecture func;B. 超前进位加法器：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity LAC is#定义超前进位加法器总体接口port(A,B:in std_logic_vector(3 downto 0);Ci:in std_logic;Co:out std_logic;S:out std_logic_vector(3 downto 0));end entity;architecture struct of LAC issignal wirep, wireg:std_logic_vector(3 downto 0);signal wirec:std_logic_vector(2 downto 0);component fadder is#基于一位全加器port(Ai,Bi:in std_logic;c:in std_logic;si:out std_logic;pi:out std_logic;gi:out std_logic);end component fadder;component Ker is#Ker总理进位传递信号P与进位产生信号G，以及进位信号C port(ci:in std_logic;P:in std_logic_vector(3 downto 0);G:in std_logic_vector(3 downto 0);C:out std_logic_vector(3 downto 0));end component Ker;beginU0:fadder port map(Ai=>A(0),Bi=>B(0),c=>Ci,si=>S(0),pi=>wirep(0),gi=>wireg(0));U1:fadder port map(Ai=>A(1),Bi=>B(1),c=>wirec(0),si=>S(1),pi=>wirep(1),gi=>wireg(1));U2:fadder port map(Ai=>A(2),Bi=>B(2),c=>wirec(1),si=>S(2),pi=>wirep(2),gi=>wireg(2));U3:fadder port map(Ai=>A(3),Bi=>B(3),c=>wirec(2),si=>S(3),pi=>wirep(3),gi=>wireg(3));L:Ker port map(ci=>Ci,P(0)=>wirep(0),P(1)=>wirep(1),P(2)=>wirep(2),P(3)=>wirep(3),G(0)=>wireg(0),G(1)=>wireg(1),G(2)=>w ireg(2),G(3)=>wireg(3),C(0)=>wirec(0),C(1)=>wirec(1),C(2)=>wirec(2),C(3)=>Co);end architecture struct;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fadder is #定义一位全加器port(Ai,Bi:in std_logic;c:in std_logic;si:out std_logic;pi:out std_logic;gi:out std_logic);end entity;architecture func of fadder isbeginpi<=Ai xor Bi;gi<=Ai and Bi;si<=Ai xor Bi xor c;end architecture func;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity Ker is#定义Ker port(ci:in std_logic;P:in std_logic_vector(3 downto 0);G:in std_logic_vector(3 downto 0);C:out std_logic_vector(3 downto 0));architecture func of Ker isbeginC(0)<=G(0) or ( P(0) and ci );C(1)<=G(1) or ( P(1) and G(0) ) or ( P(1) and P(0) and ci );C(2)<=G(2) or ( P(2) and G(1) ) or ( P(2) and P(1) and G(0) ) or ( P(2) and P(1) and P(0) and ci );C(3)<=G(3) or ( P(3) and G(2) ) or ( P(3) and P(2) and G(1) ) or ( P(3) and P(2) and P(1) and G(0) ) or ( P(3) and P(2) and P(1) and P(0) and ci );end architecture func;C. VHDL自带加法运算实现4位全加器：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity VHDLAD is#定义VHDL自带加法运算实现4位全加器总体接口，如果加和比原来和少，则会进位port(A,B:in std_logic_vector(3 downto 0);Ci:in std_logic;Co:out std_logic;S:out std_logic_vector(3 downto 0));end VHDLAD;architecture bhv of VHDLAD issignal D:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(A,B,Ci,D)beginD <= A + B;if(Ci = '1') thenD <= D + 1;end if;if(D >= A) thenS <= D;Co <= '0';elseS <= D;Co <= '1';end if;end process;end bhv；5.软件仿真结果说明下面图片每幅有14条信号线，从上到下依次为A的低位到高位（共4条）、B的低位到高位（共4条）、输入的进位信号、和的低位到高位（共4条）、输出进位信号。
EDA 四位加法器 实验报告
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。
四位全加器实验报告
武汉轻工大学数学与计算机学院《计算机组成原理》实验报告题目：4位二进制计数器实验专业：软件工程班级：130X班学号：XXX姓名：XX指导老师：郭峰林2015年11月3日【实验环境】1. Win 72. QuartusII9.1计算机组成原理教学实验系统一台。
【实验目的】1、熟悉VHDL 语言的编写。
2、验证计数器的计数功能。
【实验要求】本实验要求设计一个4位二进制计数器。
要求在时钟脉冲的作用下，完成计数功能，能在输出端看到0-9，A-F 的数据显示。
（其次要求下载到实验版实现显示）【实验原理】计数器是一种用来实现计数功能的时序部件，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。
计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。
计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。
计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下：计数器的种类⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧进制计数器十进制计数器二进制计数器进制可逆计数器减法计数器加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321 下面对同步二进制加法计数器做一些介绍。
同步计数器中，所有触发器的CP 端是相连的，CP 的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。
四位全加器
1．C机一台；
2．Altera Blaster下载器一根；
3．KHF-5实验箱一台。
三、实验原理
全加器是由两个加数Xi和Yi以及低位来的进位Ci-1作为输入，产生本位和Si以及向高位的进位Ci的逻辑电路。它不但要完成本位二进制码Xi和Yi相加，而且还要考虑到低一位进位Ci-1的逻辑。对于输入为Xi、Yi和Ci-1，输出为Si和Ci的情况，根据二进制加法法则可以得到全加器的真值表如下表9-1所示：
五、实验过程
1．打开QUARTUSII软件，新建一个工程。
2．建完工程之后，再新建一个VHDL File，打开VHDL编辑器对话框。
3．按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写VHDL程序，用户可参照光盘中提供的示例程序。
4．编写完VHDL程序后，保存起来。方法同实验一。
5．对编写的VHDL程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。
BEGIN
abc <= a & b ; --a相并b，即a与b并置操作
PROCESS(abc)
BEGIN
CASE abc IS --类似于真值表的CASE语句
WHEN "00" => so<='0'; co<='0' ;
WHEN "01" => so<='1'; co<='0' ;
WHEN "10" => so<='1'; co<='0' ;
ENTITY h_adder IS
PORT (a, b : IN STD_LOGIC;
四位全加器实验Verilog
实验四四位全加器一、实验目的l. 用组合电路设计4位全加器。
2.了解Verilog HDL语言的行为描述的优点。
二、实验原理4位全加器工作原理1）全加器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。
被加数Ai、加数Bi从低位向本位进位Ci-1作为电路的输入，全加和Si与向高位的进位Ci 作为电路的输出。
能实现全加运算功能的电路称为全加电路。
全加器的逻辑功能真值表如表中所列。
2）1位全加器一位全加器(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；这两幅图略微有差别，但最后的结果是一样的。
3）4位全加器4位全加器可看作4个1位全加器串行构成, 具体连接方法如下图所示：采用Verilog HDL语言设计该4位全加器，通过主模块调用子模块（1位全加器）的方法来实现。
三、实验步骤四、实验连线K1-K4:14-11K5-K8:18-15L5-L8:7-10VIJN:83L4:64KHZ:80五、心得体会首先，实现这一段全加器代码并不难，但是由于困惑给的三个时钟输入，没有太懂意思，所以只写了全加器控制LED灯的代码；后来问清楚后，运行全加器代码，有错误，原来是建文件时用的是verilog hdl，我建的是其他类型的；后来还有错，原来是把冒号打成分号；编译成功后，LED不亮，后来发现是硬件老化，换了箱子。
这一部分做好后，我准备把控制声音的加上去，本来准备再加一个模块，可是不能有两个顶层块，就对主模块做了补充，用case命令调用不同的状态，因为时间紧迫，所以代码写得比较简单，没有用经典的分频代码。
这里附一小段，是我在研究分频控制时看懂的网上的经典分频代码，适合乐曲自动播放等高级的实现，仅供分享assign preclk=(divider==16383)?1:0;//divider==16383，preclk=1always @(posedge clk) //基频上升沿触发beginif(preclk) //preclk=1divider=origin;elsedivider=divider+1;endalways @(posedge preclk) //调整占空比beginspeaker=~speaker; //2 分频产生方波信号end这部分实现了分频功能，其中origin+divider=16384=2^14，这个数根据自己的需要而定。
四位加法器实验报告
四位加法器实验报告四位加法器实验报告一、引言在数字电路的学习中，加法器是一个非常重要的基础电路。
本次实验旨在通过设计和实现四位加法器，加深对数字电路原理的理解，并掌握加法器的设计方法和实现过程。
二、实验目的1. 理解加法器的原理和工作方式；2. 掌握加法器的设计方法和实现过程；3. 学会使用逻辑门电路和触发器构建加法器；4. 验证加法器的正确性和稳定性。
三、实验原理1. 半加器半加器是最基本的加法器，用于实现两个一位二进制数的相加。
其逻辑电路如下：（插入半加器电路图）2. 全加器全加器是由两个半加器和一个或门构成，用于实现三个一位二进制数的相加。
其逻辑电路如下：（插入全加器电路图）3. 四位加法器四位加法器是由四个全加器和一些其他逻辑门组成，用于实现四个四位二进制数的相加。
其逻辑电路如下：（插入四位加法器电路图）四、实验步骤1. 按照电路图连接逻辑门和触发器，搭建四位加法器电路；2. 使用开关设置输入数据，观察输出结果；3. 验证加法器的正确性，将不同的输入数据相加，并手动计算结果进行对比；4. 测试加法器的稳定性，观察输出结果是否随着时间稳定。
五、实验结果与分析通过实验，我们成功搭建了四位加法器电路，并进行了多组数据的测试。
实验结果表明，加法器能够正确地进行四个四位二进制数的相加，并输出正确的结果。
同时，实验中观察到输出结果在一段时间后稳定下来，验证了加法器的稳定性。
六、实验总结本次实验通过设计和实现四位加法器，加深了对数字电路原理的理解，并掌握了加法器的设计方法和实现过程。
通过实验验证了加法器的正确性和稳定性，提高了实际操作能力和解决问题的能力。
同时，实验中还发现了一些问题，比如电路连接错误、输入数据设置错误等，这些问题在实验中及时发现和解决，也对实验结果的准确性起到了保障作用。
在今后的学习中，我们将进一步深入研究数字电路的原理和应用，不断提高自己的实验技能和创新能力。
希望通过这次实验，能够为我们的学习和未来的工作打下坚实的基础。
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四位全加器
11微电子黄跃21
【实验目的】
采用modelsim集成开发环境，利用verilog硬件描述语言中行为描述模式、结构描述模式或数据流描述模式设计四位进位加法器。
【实验内容】
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。
实现多位二进制数相加的电路称为加法器,它能解决二进制中1＋1＝10的功能（当然还有 0＋0、0＋1、1＋0）.
【实验原理】
表2 全加器逻辑功能真值表
图4 全加器方框图
图5 全加器原理图
多位全加器连接可以是逐位进位，也可以是超前进位。
逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。
四位全加器
如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成：
图9 四位全加器原理图
【实验步骤】
(1)建立新工程项目：
打开modelsim软件，进入集成开发环境，点击File→New project建立一
个工程项目adder_4bit。
建立文本编辑文件：
点击File→New在该项目下新建Verilog源程序文件
并且输入源程序。
(2)编译和仿真工程项目：
在verilog主页面下，选择Compile— Compile All或点击工具栏上的按钮启动编译，直到project出现status栏全勾，即可进行仿真。
选择simulate - start simulate或点击工具栏上的按钮开始仿真，在跳出来的 start simulate框中选择work-test_adder_4bit测试模块，同时撤销Enable Optimisim前的勾，之后选择ok。
在sim-default框内右击选择test_adder_4bit，选择Add Wave,然后选择simulate-run-runall,观察波形，得出结论，仿真结束。
四位全加器
1、原理图设计
如图9所示，四位全加器是由半加器和一位全加器组建而成：
图9 四位全加器原理图
【仿真和测试结果】
下图为四位全加器的仿真图：
图10 仿真图
【程序源代码】
1位全加器程序代码如下：
module f_adder(a,b,cin,sum,cout);
output sum,cout;
input a,b,cin;
wire s1,c1,c2;
xor(s1,a,b);
and(c1,a,b);
or(sum,s1,cin);
and(c2,s1,cin);
xor (cout,c2,c1);
endmodule
四位全加器程序代码如下：
module adder_4bit(s,co,a,b,ci);
output[3:0] s;
output co;
input[3:0] a,b;
input ci;
wire ci1,ci2,ci3;
f_adder f0(a[0],b[0],ci,s[0],ci1);
f_adder f1(a[1],b[1],ci1,s[1],ci2);
f_adder f2(a[2],b[2],ci2,s[2],ci3);
f_adder f3(a[3],b[3],ci3,s[3],co);
Endmodule
四位全加器测试程序代码如下：
module test_adder_4bit;
reg [3:0] A,B;
reg CI;
wire [3:0] S;
wire CO;
adder_4bit A1(S,CO,A,B,CI);
initial
begin
$monitor($time,"A=%b,B=%b,CI=%b,CO=%b,S=%b\n",A,B,CI,CO,S);
end
initial
begin
A=4'd0;B=4'd0; CI=1'B0;
#5 A=4'd3;B=4'd4;
#5 A=4'd2;B=4'd5;
#5 A=4'd9;B=4'd9;
#5 A=4'd10;B=4'd15;
#5 A=4'd10;B=4'd5;CI=1'b1;
end
endmodule
【实验心得和体会】
通过设计4位全加器，熟练了原理图输入方法，学会使用Verilog语言输入方法，也能较灵活地使用modlesim软件。
由时序图可以看出实现了4位全加器的功能,Verilog的程序设计是正确的，实验是成功的。