EDA实验报告实验一：一位二进制全减器的设计
【设计】一位二进制全减器设计
【关键字】设计南昌大学实验报告学生姓名：学号：89 专业班级：电子081实验类型：□ 验证□ 综合设计□ 创新实验日期：实验成绩：实验一1位二进制全减器设计一、实验目的1)熟悉实验设备和软件，掌握Quartus II 的VHDL文本设计及原理图设计全过程；2)熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件尝试结果；二、实验内容与要求1)完成一位二进制全减器的设计，用LED显示输出结果；2)用分层设计的方法设计，顶层为全减器（文本输入法），底层为半减器（原理图输入法）和逻辑门组成；3)自行完成设计与仿真、波形分析、下载与硬件尝试等全过程，验证设计是否正确；三、设计思路/原理图首先根据一位二进制半减器运行原理，列出半减器真值表（如图一所示），并由真值表设计出半减器原理图（如图二），根据全减器真值表（图三）可用两个半减器和一个或门组成一位二进制全减器。
a b so co0 0 0 00 1 1 11 0 1 01 1 0 0图一半减器真值表a b c cout sub0 0 0 0 00 0 1 1 10 1 0 1 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 0 01 1 0 0 01 1 1 1 1图三全减器真值表图四由半减器组成的全减器原理图四、实验程序（顶层程序参考EDA教材88页一位二进制全加器顶层文本设计）底层（原理图输入）半加器连接图：定义或门：顶层（文本输入）LIBRARY IEEE; --1位二进制全减器顶层描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY f_m IS --定义f_m实体PORT (ain,bin,cin :IN STD_LOGIC;cout,sub:OUT STD_LOGIC);END ENTITY f_m;ARCHITECTURE one OF f_m IS --描述结构体COMPONENT h_m --定义h_m各引脚PORT ( a,b : IN STD_LOGIC ;co,so : OUT STD_LOGIC) ;END COMPONENT ;COMPONENT or2a --定义or2a各引脚PORT (a,b : IN STD_LOGIC;c : OUT STD_LOGIC) ;END COMPONENT ;SIGNAL d,e,f : STD_LOGIC ; --定义信号d,e,f的类型BEGIN --描述底层各元件的连接u1 : h_m PORT MAP (a=>ain, b=>bin, co=>d, so=>e) ;u2 : h_m PORT MAP (a=>e, b=>cin, co=>f, so=>sub);u3 : or2a PORT MAP (a=>d, b=>f, c=>cout);END ARCHITECTURE one ; --结束结构体描述五、实验步骤1.建立工作库文件夹和编辑设计文件1)在D盘新建立一个文件夹命名为f_m，选择ACEX1K芯片，保存下面的工程文件；2)打开quartus II，选择菜单File→New→Block diagram/schematic file，点击OK，输入半减器原理图，保存为h_m.bdf并选择菜单file→create/update→createVHDL component declaration files for current file2.选择菜单File→New→Block diagram/schematic file，点击OK，定义或门，保存为or2a.bdf并选择菜单file→create/update→create VHDL component declarati on filesfor current file3.选择菜单File→New→VHDL file，点击OK后在打开的界面下输入已设计的程序，保存为f_m.vhd；4.对f_m.vhd进行编译5.创建仿真文件f_m.vwf,将所有引脚拉入仿真文件，设定end time以及ain，bin，cin输入值，进行仿真6.选择assignments→pins 设置各引脚，并编译；7.下载程序，验证实验结果；六、仿真波形分析下图为实验所得的波形图：a b c d e f g h i区间ain bin cin cout sub LED6 LED5 a-b 0 0 0 0 0 灭灭b-c 0 0 1 1 1 亮亮c-d 0 1 0 1 1 亮亮d-e 0 1 1 1 0 亮灭e-f 1 0 0 0 1 灭亮f-g 1 0 1 0 0 灭灭g-h 1 1 0 0 0 灭灭h-i 1 1 1 1 1 亮亮借位情况，cout为本位输出，sub为向上借位的值，由上表可知，仿真结果与理论值（全减器真值表）一致，故仿真成功。
一位全减器
实验一 1位二进制全减器设计一、实验目的1．熟悉Quartes II集成开发软件的使用；2．初步熟悉PH-1V型实验装置的使用；3 . 学习用原理图输入法和文本输入法进行简单的数字电路设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果。
二、实验内容与要求1．采用原理图输入法和文本输入法分别实现，分层设计，底层由半减器（也用原理图输入法）和逻辑门组成；2．建立波形文件，并进行系统仿真，用软件验证设计结果；3. 在仿真正确的情况下，对1位二进制半加/减器分别下载到实验箱中做硬件测试三、实验原理及设计思路根据一位二进制全减器的工作原理，可得其真值表为（如下：cin表示低位向本位借位。
cout 表示本位向高位借位)由EDA教程中全加器的顶层设计描述及半加器调用可类比到全减器的设计，可由先对半减器进行描述，然后进行两次调用。
半减器的工作时的逻辑表达式为：so=a XOR b ；co=(NOT a)AND b 四、实验程序（程序来源：EDA技术实验教程）LIBRARY IEEE ; ——或门逻辑描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY or2a ISPORT (a, b :IN STD_LOGIC;c : OUT STD_LOGIC );END ENTITY or2a;ARCHITECTURE one OF or2a ISBEGINc <= a OR b ;END ARCHITECTURE one;LIBRARY IEEE; ——半减器描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY h_suber ISPORT (a, b : IN STD_LOGIC;co, so : OUT STD_LOGIC);END ENTITY h_suber;ARCHITECTURE fh1 OF h_suber isBEGINso <= a xor b ;co <= (not a )AND b ;END ARCHITECTURE fh1;LIBRARY IEEE; ——1位二进制全减器顶层设计描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY f_suber ISPORT (ain,bin,cin : IN STD_LOGIC;cout,sum : OUT STD_LOGIC );END ENTITY f_suber;ARCHITECTURE fd1 OF f_suber ISCOMPONENT h_suber ——调用半减器声明语句PORT ( a,b : IN STD_LOGIC;co,so : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT ;COMPONENT or2a ——调用或门声明语句PORT (a,b : IN STD_LOGIC;c : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL d,e,f : STD_LOGIC; ——定义3个信号作为内部的连接线BEGINu1 : h_suber PORT MAP(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e); ——例化语句u2 : h_suber PORT MAP(a=>e, b=>cin,co=>f,so=>sum);u3 : or2a PORT MAP(a=>d, b=>f,c=>cout);END ARCHITECTURE fd1 ;五、实验步骤：1.打开Quartes II软件，建立工程文件，注意工程名要与实体名一致：2、打开QuartusII,选择菜单File->New->VHDL.File,建立vhdl文件，将以上程序输入并进行编译；3、建立波形文件，并进行系统仿真，注意设置仿真结束时间以及添加结点；4、输入信号波形Tools->Options->Waveform Editor，进行功能仿真Tools->Simulator Tools，在Simulator Mode选择Functional，仿真表生成后点击Start开始仿真，完成后点击Report结果如下图所示；5、引脚锁定,及设置流程对各管脚进行分配，将ain分配给53，bin分配给54，cin分配给55。
EDA实训资料1·全加器&全减器程序
给出1位全减器的VHDL描述。
首先设计1位半减器，然后用例化语句将它们连接起来底层文件半减器（h_suber）程序设计：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY h_suber ISPORT ( x , y : IN STD_LOGIC;diff , s_out : OUT STD_LOGIC ) ;END ENTITY h_suber;ARCHITECTURE fh1 OF h_suber ISSIGNAL abc : STD_LOGIC_VECTOR ( 1 DOWNTO 0 ) ;BEGINabc <= x & y ;PROCESS ( abc )BEGINCASE abc ISWHEN "00" => diff <= '0'; s_out <= '0' ;WHEN "01" => diff <= '1'; s_out <= '1' ;WHEN "10" => diff <= '1'; s_out <= '0' ;WHEN "11" => diff <= '0'; s_out <= '0' ;WHEN OTHER => NULL ;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE fh1 ;底层文件或门（or2a）程序设计：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY or2a ISPORT ( a , b : IN STD_LOGIC;c : OUT STD_LOGIC ) ;END ENTITY or2a;ARCHITECTURE one OF or2a ISBEGINC <= a OR b ;END ARCHITECTURE one;根据连接图，顶层文件全减器（f_suber）程序设计：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY f_suber ISPORT ( xin , yin , sub_in : IN STD_LOGIC;diffout , sub_out : OUT STD_LOGIC ) ;END ENTITY f_suber;ARCHITECTURE fd1 OF f_suber ISCOMPONENT h_suberPORT ( x , y : IN STD_LOGIC;diff , s_out : OUT STD_LOGIC ) ;END COMPONENT ;COMPONENT or2aPORT ( a , b : IN STD_LOGIC;c : OUT STD_LOGIC ) ;END COMPONENT ;SIGNAL d , e , f : STD_LOGIC;BEGINu1 : h_suber PORT MAP ( x => xin , y => yin , diff => d , s_out => e );u2 : h_suber PORT MAP ( x => d , y => sub_in , diff => diffout , s_out => f ); u3 : or2a PORT MAP ( a => f , b => e , c => sub_out );END ARCHITECTURE fd1;全加器程序参照自动化同学课本，原理与全减器类似。
实验一1位二进制全减器设计
实验一 1位二进制全减器设计实验一：1位二进制全减器设计一、实验目的本实验旨在通过硬件设计和编程，实现一个1位二进制全减器的设计。
通过本实验，希望学生能够深入理解二进制数的减法运算规则，掌握硬件电路的基本设计和调试方法，提高实践能力和编程技能。
二、实验原理二进制全减器是一种实现两个二进制数相减的逻辑电路。
在一个二进制全减器中，我们需要考虑两个输入位（被减数和减数）以及一个借位输入（来自低位的借位输出）。
根据这些输入，二进制全减器会生成一个输出位（差）和一个借位输出（向低位的借位）。
三、实验步骤1.确定设计方案：根据实验要求，选择合适的硬件设计和编程语言。
本实验中，我们采用Verilog语言进行编程，并使用FPGA（现场可编程门阵列）来实现硬件电路。
2.编写代码：根据二进制全减器的设计要求，编写Verilog代码。
代码应包括模块定义、输入输出端口声明、逻辑设计和时序控制等部分。
3.编译与仿真：将编写的Verilog代码进行编译，生成可被FPGA识别的二进制文件。
然后，使用仿真工具进行功能仿真，验证设计的正确性。
4.硬件调试：将生成的二进制文件下载到FPGA开发板上，进行硬件调试。
通过观察硬件电路的输出结果，验证全减器功能的正确性。
5.性能分析：对设计的全减器进行性能评估，包括运算速度、功耗、资源利用率等指标。
通过对比不同设计方案，分析优劣并提出改进意见。
四、实验结果与分析1.实验结果：通过本次实验，我们成功地设计并实现了一个1位二进制全减器。
在功能仿真和硬件调试中，均验证了该全减器的正确性。
2.结果分析：在设计过程中，我们充分考虑了电路的简洁性和高效性。
在满足设计要求的前提下，尽量减少了逻辑门的数量和复杂度。
这使得我们的全减器在资源利用率、运算速度和功耗等方面均表现出较好的性能。
五、结论与展望通过本次实验，我们成功地设计并实现了一个1位二进制全减器。
该全减器在功能仿真和硬件调试中均表现出良好的性能。
整理实验一-一位二进制全加器设计实验
整理人 尼克 实验一一位二进制全加器设计实验目录实验一Protel DXP 2004认识实验 (1)实验二两级阻容耦合三极管放大电路原理图设计 (1)实验三原理图元件库建立与调用 (3)实验四两级阻容耦合三极管放大电路PCB图设计 (5)实验五集成电路的逻辑功能测试 (7)实验六组合逻辑电路分析与设计 (12)实验七Quartus II 的使用 (17)实验八组合逻辑器件设计 (17)实验九组合电路设计 (25)实验一 Protel DXP 2004 认识实验一、实验目的1.掌握Prot e l DXP 2004 的安装、启动和关闭。
2.了解Protel DXP 2004 主窗口的组成和各部分的作用。
3.掌握Prot e l DXP 2004 工程和文件的新建、保存、打开。
二、实验内容与步骤1、Protel_DXP_2004 的安装(1)用虚拟光驱软件打开Protel_DXP_2004.iso 文件(2)运行setup\Setup.exe 文件，安装Protel DXP 2004(3) 运行破解程序后，点击“导入模版”，先导入一个ini文件模版（如果要生成单机版的License选择Unified Nexar-Protel License.ini；要生成网络版的License选择Unified Nexar-Protel Network License.ini），然后修改里面的参数：TransactorName=Your Name（将“Your Name”替换为你想要注册的用户名）；SerialNumber=0000000（如果你只有一台计算机，那么这个可以不用修改，如果有两台以上的计算机且连成局域网，那么请保证每个License文件中的SerialNumber=为不同的值。
修改完成后点击“生成协议文件”，任意输入一个文件名（文件后缀为.alf）保存，程序会在相应目录中生成1个License文件。
点击“替换密钥”，选取DXP.exe （在DXP 2004安装目录里，默认路径为C:\Program Files\Altium2004\）,程序会自动替换文件中的公开密钥。
实验一：一位二进制全减器设计
南昌大学实验报告学生姓名：刘志强学号： 6100409222 专业班级：电子091班实验类型：验证□综合□设计■创新□实验日期：实验成绩：实验一一位二进制全减器设计一、实验目的（1）掌握QuartusII的VHDL原理图设计和文本设计全过程；（2）熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果。
二、实验内容与要求（1）设计一个二进制全减器，用分层设计方法，顶层为全减器，底层为半减器和逻辑门组成；（2）进行波形仿真，并分析仿真波形图；（3）下载测试全减法器是否正确。
三、设计思路/原理图一位全减器可以由两个半减器和一个或门连接而成，根据半减器真值表对半减器进行描述，再对或门的VHDL描述，而后根据原理图对全减器的VHDL描述。
图1 全减器f_suber电路图四、实验程序（程序来源：教科书本）library ieee; --半减器描述use ieee.std_logic_1164.all;entity h_suber is --定义半减器h_suber实体port(a,b:in std_logic;do,vo:out std_logic);end entity h_suber;architecture fs1 of h_suber issignal abc:std_logic_vector (1 downto 0);beginabc <= a&b ;process (abc)begincase abc iswhen "00" => do<='0';vo<='0';when "01" => do<='1';vo<='1';when "10" => do<='1';vo<='0';when "11" => do<='0';vo<='0';when others => null;end case;end process;end architecture fs1;library ieee; --一位二进制全减器顶层设计描述use ieee.std_logic_1164.all;entity f_suber is --定义全减器f_suber实体port (ain,bin,cin:in std_logic;v,sub:out std_logic);end entity f_suber;architecture fs of f_suber iscomponent h_suber ---调用半减器声明语句port (a,b:in std_logic;do,vo:out std_logic);end component;component or2a --调用或逻辑门声明语句port (m,n:in std_logic;h:out std_logic);end component;signal e,f,g:std_logic; ---定义3个信号作为内部的连接线beginu1:h_suber port map(a=>ain,b=>bin,do=>e,vo=>f); ---例化语句u2:h_suber port map(a=>e,b=>cin,do=>sub,vo=>g);u3:or2a port map(m=>g,n=>f,h=>v);end architecture fs;五、实验步骤1. 利用Quartus II 7.2建立工程在file中打开【】→【】→在【】中选择存放的目录→【】f_suber要与顶层文件中entity f_suber相同→点击next→点击next→选择芯片→next完成；再在file下面点【】→【】→点击ok→编写程序→编译并保存在f_suber文件中（改动程序后，再保存，再编译）→管脚【】→【】→而后对芯片设置，即打开device→点【】→点【】与【】→选如【】与【】→选芯片→确定ok ；重新编译→点下载，后选【】硬件有“JTAG【】”和“ASP【】手动添加以扩展名为.pof的文件【】”两个接口其一（要看硬件接口），选中【】”→添加【】中的驱动程序→【】→点【】开始下载。
一位二进制全加减器的设计
一位二进制全加减器的设计在咱们的生活中，数字无处不在，没错，不管是买东西还是算账，数字就是我们的好伙伴。
说到数字，大家一定听说过二进制。
二进制就像是数字的二重奏，只有0和1这两个小家伙，真是简单又有趣。
不过，今天我们不聊二进制的故事，而是聊聊它的一个超级英雄，二进制全加减器。
这家伙可是个了不起的角色，能够让我们轻松进行加法和减法，简直就像是厨房里的万能调料，随时随地为你解闷。
想象一下，你正在和朋友玩游戏，突然间需要计算得分，这时候二进制全加减器就像那救星般闪亮登场。
咱们先来说说加法吧。
二进制的加法其实跟咱们平常的加法差不多，不过就是多了点小规则。
比如说，0加0当然是0，0加1或者1加0就是1，1加1则会产生进位，变成0再加1，这个时候就像是变魔术一样，瞬间升华了。
把这简单的加法放在一起，嘿，整个过程简直就像是舞蹈，轻松而优雅。
再来看看减法。
哦，减法在二进制里也是大有可为。
想象一下，你手里有一块大蛋糕，想给朋友分，但是蛋糕不够，怎么办？这时候就需要用到借位的技巧。
二进制减法就像是抢夺蛋糕的小朋友，借位就是从旁边的小朋友那里借来一口，然后再继续分蛋糕。
这样看似复杂，但实际上只要理解规则，嘿，就能轻松搞定。
那好，咱们再深入一点，聊聊这个全加减器是怎么工作的。
它就像一个聪明的管家，负责所有的数字进出。
内部的结构就像一座精密的机器，采用逻辑门电路，真是科技的结晶。
这个小家伙有两部分，一部分是加法器，另一部分是减法器，它们就像两位默契的舞者，在舞台上完美配合。
每当有输入数字的时候，它们立刻就开始工作，快速而高效，仿佛时间都为它们停驻。
听到这里，大家可能会想，二进制全加减器有什么用呢？别急，咱们就来聊聊它的应用。
无论是计算机还是电子设备，都离不开这位全加减器。
想想看，咱们每天都在用手机，玩游戏，浏览网页，这些背后可都是二进制全加减器在默默奉献。
它就像一位无名英雄，虽然不显山露水，却是整个系统运作的基石。
说到这里，可能有人会觉得，哎呀，二进制这玩意儿真复杂。
EDA实验报告实验一：一位二进制全减器的设计
实验一、一位二进制全减器的设计一、实验目的：（1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计的全过程；（2）熟练和掌握EDA设计流程；熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果。
（3）学习PH-1V型实验装置上发光二极管和按键的使用方法。
二、实验内容与要求：（1）用文本方法实现半减器，再利用半减器完成全减器的设计，熟悉层次设计概念；（2）给出此项设计的仿真波形；（3）选择实验电路NO.1验证, 用发光管指示显示结果。
三、设计原理：（1）半减器真值表：xx yy Diff1 S_out10 0 0 00 1 0 11 0 0 01 1 0 0(表中Diff1表示本位向高位的借位，S_out1表示本位）（2）全减器真值表：x y Sub_in diffr Sub_out0 0 0 0 00 0 1 1 10 1 0 1 10 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 01 1 0 0 01 1 1 1 1（表中Sub_in表示低位向本位的借位，diffr表示本位向高位的借位，Sub_out表示本位）四、实验程序：（1）对半减器进行描述：（2）对全减器进行原理图编辑：五、实验步骤：1.建立工作库文件夹和编辑设计文件（1）在D盘下建立一个文件夹保存工程文件；（2）打开QuartusII，建立新的VHDL文件，再打开的页面下输入程序。
2.编译过程（1）输入完程序之后逐个编译（2）逐个编译无错之后进行全程编译3.系统仿真（1）建立新的波形激励文件（2）在波形编辑器窗口添加节点（3）通过Edit->End Time 来设定仿真结束时间（4）点击save保存（5）通过Tools下的Simulator Tools项进行仿真，然后观察输出波形。
4.引脚锁定（1）通过Assignment->Assignment Editor->Pin查找到所有的引脚（2）选择各个输入输出信号来锁定到不同引脚，进行全编译。
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实验一、一位二进制全减器的设计
一、实验目的：
（1）掌握Quartus II 的VHDL 文本设计的全过程；
（2）熟练和掌握EDA设计流程；熟悉简单组合电路的设计，掌握系统仿真，学会分析硬件测试结果。
（3）学习PH-1V型实验装置上发光二极管和按键的使用方法。
二、实验内容与要求：
（1）用文本方法实现半减器，再利用半减器完成全减器的设计，熟悉层次设计概念；
（2）给出此项设计的仿真波形；
（3）选择实验电路NO.1验证, 用发光管指示显示结果。
三、设计原理：
（1）半减器真值表：
xx yy Diff1 S_out1
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 0 0
1 1 0 0
(表中Diff1表示本位向高位的借位，S_out1表示本位）
（2）全减器真值表：
x y Sub_in diffr Sub_out
0 0 0 0 0
0 0 1 1 1
0 1 0 1 1
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 0
1 1 0 0 0
1 1 1 1 1
（表中Sub_in表示低位向本位的借位，diffr表示本位向高位的借位，Sub_out表示本位）
四、实验程序：
（1）对半减器进行描述：
（2）对全减器进行原理图编辑：
五、实验步骤：
1.建立工作库文件夹和编辑设计文件
（1）在D盘下建立一个文件夹保存工程文件；
（2）打开QuartusII，建立新的VHDL文件，再打开的页面下输入程序。
2.编译过程
（1）输入完程序之后逐个编译
（2）逐个编译无错之后进行全程编译
3.系统仿真
（1）建立新的波形激励文件
（2）在波形编辑器窗口添加节点
（3）通过Edit->End Time 来设定仿真结束时间
（4）点击save保存
（5）通过Tools下的Simulator Tools项进行仿真，然后观察输出波形。
4.引脚锁定
（1）通过Assignment->Assignment Editor->Pin查找到所有的引脚
（2）选择各个输入输出信号来锁定到不同引脚，进行全编译。
5.编程下载
（1）选择Tools->Programmer菜单，点击Hardware Setup窗口完成硬件设置
（2）点击Start开始编程下载
六、仿真波形分析：
引脚的锁定：x锁定为引脚55，y锁定为引脚56，Sub_in锁定为引脚168，Sub_out锁定为引脚169，diffr锁定为引脚167。
七、实验结果：
由编程下载之后实验箱上显示的数据与波形图完全一致，符合全减器真值表。