FPGA 8位全加器的原理图设计
3-8. 在QuartusII中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：先由一个半加器构成一个全加器，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、实验内容及过程：
在D盘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D:/ 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D:/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D:/ADDER8/adder8；
(1)、用原理图输入法构造1位半加器
打开QuartusII软件，选择菜单File-New，在弹出的New对话框中选择原理图文件编辑输入项Block Diagram/Schematic File（如图4-1所示），按ok按钮后将打开原理图编辑窗口。
(2)建立一个初始原理图。
在编辑窗口中的任何一个位置上右击鼠标，选择输入原件项Insert-Symbol，或者直接双击原理图编辑窗口，于是将弹出如图4-2所示原件对话框。
在坐下的Name栏键入输入引脚符号input。
然后单击ok按钮。
即可将元件调入原理图编辑窗口。
图4-1 图4-2
（3）原理图文件存盘。
选择菜单File-Save As，将此原理图文件存于刚才建立的目录D:/ ADDER8/h_adder 中，取文件名为：h_adder.bdf。
然后将h_adder.bdf设定为工程，创建工程。
（4）绘制半加器原理图。
在工程管理窗口，双击工程名，再次进入原理图编辑窗。
双击原理图任何位置，再次弹出4-2的对话框。
分别在Name栏键入原件名and2、not、xnor和输出引脚output，并用单击拖动的方法连接电路。
然后分别在input和output引脚的PIN NAME上双击使其变为黑色，再用键盘输入各引脚名：a、b、co和so。
最后作为本工程的顶层原理设计图如4-3。
图4-3
（5）仿真测试半加器。
全程编译后，对此半加器工程进行方针测试，仿真波形如下图所示4-4。
图4-4
（6）把以上设计的半加器h_adder.bdf设置成可调用的底层原件。
方法如图4-5，在半加器原理图打开的情况下选择菜单File-Create/Update Symbol Files For Current File,即可将当前电路图变成一个原件符号存盘（元件文件名是h_adder.bsf），以便在高层次中调用。
图4-5
（7）把1位半加器的模块和原理图拷入文件夹D:/ADDER8/f_adder。
用两个1位半加器构造1位全加器的元件并存盘。
原理图如4-6，仿真时序图如4-7.然后把此原理图设置成可调用的底层原件。
图4-6
图4-7
(8)用原理图输入法构造8位全加器。
把1位半加器和1位全加器的原理图和模块共四个文件拷入E:/EDA/ ADDER8/adder8，用1个1 位半加器和7个1位全加器构造8位全加器。
原理图如4-8，仿真时序图如4-9.
图4-8
图4-9
4、硬件测试。
（1）引脚锁定。
选择菜单Assignments-Assignment Editor，弹出窗口中在Category中选择Pin然后在New 栏把所有引脚列出，选取模式1的电路实现此功能。
键2、键1输入8位加数；键4、键3输入8位被加数；数码8/7显示加和；D8显示进位cout。
查出对应的PIO口和对应芯片的引脚，引脚锁定如下图：
图4-10
(2)点击保存储存这些引脚锁定的信息后，必须再编译（启动Start Complilation）一次，才能将引脚锁定信息编译进下载文件中。
（3）下载到硬件显示。
连好实验箱，打开电源，下载到实验箱上。
点击Programmer下载程序出现如下图4-11所示，然后点击start。
选择实验箱上的模式1，从键2、键1输入加数，从数码管2、1上可看到相应的输入；从键4、键3输入被加数，从数码管4、3上可看到相应的输入；从数码管8、7可看到两数相加后的和，从D8显示进位情况。
5、实验报告：根据以上的实验内容写出实验报告，包括程序设计、软件编译、仿真分析、硬件测试和详细实验过程；给出程序分析报告、仿真波形图及其分析报告
图4-11。
8位全加器设计
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。
[高等教育]实验三 用原理图输入法设计8位全加器
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实验三用原理图输入法设计8位全加器1、实验目的：学习利用原理图输入法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，掌握用原理图进行设计的整体流程。
2、实验内容：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。
利用QuartusII完成1位全加器文本编辑输入设计，并以此为依据，再利用原理图输入法设计8位全加器，得出仿真输出波形，并进行硬件引脚锁定，在实验系统上进行硬件测试，验证其硬件实现功能。
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：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。
连好后更改输入输出引脚。
保存到E:/EDA/ ADDER8/h_adder路径下，文件名为h_adder。
建立相应的工程文件，并编译。
编译成功后转换为原理图模块。
(2)、用原理图输入法构造1位全加器把1位半加器的模块和原理图拷入文件夹E:/EDA/ ADDER8/f_adder。
用两个1位半加器构造1位全加器，以同样的步骤和方式建立1位全加器的原理图，如下图所示。
8位串行全加器设计
8位串行全加器设计一．实验目的1．掌握ISE开发工具的使用，掌握FPGA开发的基本步骤；2．掌握8位串行全加器电路设计的一般办法；3．掌握程序下载的办法；4．初步了解开发板资源，掌握开发板的使用方法，重点掌握按键，开关，LCD,LED的使用方法。
二．实验内容1．用VHDL实现8位串行全加器8位串行全加器顶层模块电路如下图所示。
图 8位串行全加器顶层模块其中a_in，b_in：数据输入，使用板上开关（S0~S15）；sum_out:运算结果输出，使用LED显示运算结果。
2．将程序下载到FPGA并进行检验资源使用要求用开关（S0~S15）输入加数，被加数。
用 LED（D8~D15）显示运算结果。
三．实验步骤1．启动ISE,新建工程文件；2．编写8位串行全加器模块Hadder，其原理图如上图所示。
3．编写完加法器模块之后，在顶层文件上实现映射；4．新建UCF文件，输入位置约束；5．完成综合，实现，生成下载文件；6．连接开发板USB下载线，开启开发板电源；7．下载FPGA;8．输入数据，验证结果。
四．关键代码entity add_one isPort ( a_in : in STD_LOGIC;b_in : in STD_LOGIC;cin : in STD_LOGIC;si : out STD_LOGIC;cout : out STD_LOGIC);end add_one;architecture Behavioral of add_one isbeginsi<=(a_in xor b_in)xor cin;cout<=(a_in and b_in)or(cin and a_in)or(cin and b_in); end Behavioral;-- 一位加entity add_eight isPort ( a : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);b : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);sum : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);c_out :out STD_LOGIC);end add_eight;architecture Behavioral of add_eight is component add_oneport( a_in,b_in,cin:in STD_LOGIC;si,cout:out STD_LOGIC);end component;signal c: STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);signal c_in:STD_LOGIC:='0';beginu0: add_one port map(a(0),b(0),c_in,sum(0),c(0)); u1: add_one port map(a(1),b(1),c(0),sum(1),c(1)); u2: add_one port map(a(2),b(2),c(1),sum(2),c(2)); u3: add_one port map(a(3),b(3),c(2),sum(3),c(3)); u4: add_one port map(a(4),b(4),c(3),sum(4),c(4)); u5: add_one port map(a(5),b(5),c(4),sum(5),c(5)); u6: add_one port map(a(6),b(6),c(5),sum(6),c(6)); u7: add_one port map(a(7),b(7),c(6),sum(7),c_out); end Behavioral;--八位加。
8位串行进位加法器
8位串行进位加法器实验报告一、实验目的使对quartus II的使用进行初步的了解，对于一些芯片的组合应用更加掌握。
二、实验内容设计8位串行进位加法器用半加器设计一个全加器元件，然后根据图4-38，在顶层设计中用8个1位全加器构成8位串行进位加法器。
给出时序仿真波形并说明之、引脚锁定编译、编程下载于FPGA中进行硬件测试。
完成实践报告。
三、实验步骤及各步结果1、分析8位串行全加器的层次结构2、半加器3、一位全加器output S,CO;wire S1,D1,D2;halfadder HA1(S1,D1,A,B);halfadder HA2(S,D2,S1,CI);or g1(CO,D2,D1);endmodule//8-bit full addermodule _8bit_adder(S,C7,A,B,C_1);input[7:0]A,B;input C_1;output [7:0]S;output C7;wire C0,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7;fulladderFA0(S[0],C0,A[0],B[0],C_1),FA1(S[1],C1,A[1],B[1],C0),FA2(S[2],C2,A[2],B[2],C1),FA3(S[3],C3,A[3],B[3],C2),FA4(S[4],C4,A[4],B[4],C3),FA5(S[5],C5,A[5],B[5],C4),FA6(S[6],C6,A[6],B[6],C5),FA7(S[7],C7,A[7],B[7],C6);endmodule4、软件使用（1）、新建一个工程，工程名为_8bit_adder(2)、新建一个Verilog HDL File文件并写入程序代码（3）、对写完的代码进行编译，发现没有错误（4）、新建一个波形文件（5）、新建（6）、插入程序后双击输入数值进行数据的输入（7）、输入相应的值（8）、仿真出来的结果（9）、按时序给输入端输入不同的数据（10）、继续仿真，波形如图（11）、时序仿真（12）、放大后这里出现了冒险竞争。
原理图输入设计8位全加器
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）。
8位串行全加器设计
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。
八位全加器原理图设计实验报告
南通大学计算机科学与技术学院课程实验报告
课程名称：计算机组成原理年级：2012级上机日期：11月6日姓名：学号：班级：信管122
实验名称：八位全加器设计教师：陈越成绩：
上图为n个1位的全加器FA级联成的n位的行波进位加减器。
M为方式控制输入线，当M=0时，做加法运算；当M=1时，做减法运算。
图中左边还表示出单符号位法的溢出检测逻辑：当C n=C n-1时，运算无溢出；而当C n≠C n-1时，运算有溢出，经异或门产生溢出信号，0无溢出，1表示溢出。
四、内容及步骤（包括程序流程及说明）
1.建立add8项目
2.建立一位全加器原理图，输入如下
3.将一位全加器封装成芯片FA，如图
4.将FA级联成8位全加器如图，至此8位全加器原理图设计完毕
四、运行结果
建立波形文件，验证8位全加器。
基于FPGA的八位加法器
课程实训报告课程名称EDA 技术设计题目基于FPGA的八位加法器院系名称机械电子工程学院专业班级电子信息工程2014级姓名学号成绩指导教师2016年12月目录1、设计目的、要求.................................................................................................................... - 2 -1.1、设计目的.................................................................................................................... - 2 -1.2、系统设计要求............................................................................................................ - 2 -2、设计原理及相关硬件............................................................................................................ - 3 -2.1、系统设计方案及原理................................................................................................ - 3 -2.2、硬件原理.................................................................................................................... - 3 -3、主要模块设计........................................................................................................................ - 5 -3.1、模块Key-led............................................................................................................. - 5 -3.2、模块Adder................................................................................................................. - 6 -4、系统编译及仿真过程............................................................................................................ - 6 -4.1、系统编译.................................................................................................................... - 6 -4.2、仿真............................................................................................................................ - 7 -5、硬件验证过程和分析............................................................................................................ - 8 -5.1、引脚设置和保护........................................................................................................ - 8 -5.2、硬件下载.................................................................................................................... - 8 -5.3、硬件测试结果及分析................................................................................................ - 9 -6、实验参考程序........................................................................................................................ - 9 -6.1、模块key_led............................................................................................................. - 9 -6.2、模块adder4b........................................................................................................... - 13 -6.3、模块adder8b........................................................................................................... - 14 -总结 ......................................................................................................................................... - 15 -参考文献...................................................................................................................................... - 0 -附录 ........................................................................................................................................... - 1 -1、设计目的、要求1.1、设计目的(1)了解并掌握一般设计方法，具备初步的独立设计能力；(2)掌握用VerilogHDL语言程序的基本技能；(3)提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；(4)进一步掌握EDA技术的开发流程；(5)学习较复杂的数字系统设计方法。
8位全加器的设计
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。
八位超前进位加法器电路
八位超前进位加法器电路
1. 结构描述，八位超前进位加法器电路通常由八个全加器和一个最高位的进位输入组成。
每个全加器负责对应位置上的两个二进制位和上一位的进位进行加法运算，并输出该位置的结果和进位。
最高位的进位输入则用于处理最高位的进位情况。
2. 功能原理，当两个八位二进制数输入到这个电路时，每个全加器会对应位置上的两个二进制位进行加法运算，并考虑上一位的进位情况。
如果相加的结果超过了二进制的表示范围，就会产生进位。
最后，所有的进位输出会被连接起来，形成最终的进位输出。
3. 电路设计，八位超前进位加法器电路的设计需要考虑到每个全加器的连接方式，以及最高位的进位输入。
通常会采用级联的方式连接八个全加器，同时将最高位的进位输入与最高位的两个二进制位相加的进位输出相连。
4. 性能特点，这种电路能够高效地对两个八位二进制数进行加法运算，并能够处理进位情况，保证计算的准确性。
同时，由于采用了超前进位的设计，可以加快进位的传播速度，提高运算效率。
5. 应用领域，八位超前进位加法器电路常常用于数字逻辑电路中，例如在计算机的算术逻辑单元（ALU）中，用于执行二进制加法运算。
此外，在数字信号处理、通信系统等领域也有广泛的应用。
总结起来，八位超前进位加法器电路是一种用于对两个八位二进制数进行加法运算的电路，它的结构、功能原理、电路设计、性能特点和应用领域都有着重要的意义。
希望以上回答能够满足你的要求。