4位无符号二进制除法器
基于FPGA的4位二进制数除法器设计
基于FPGA的4位⼆进制数除法器设计1. 设计要求： 设计⼀个4位⼆进制数除法器，如下图所⽰。
其中，a[3:0]为被除数，b[3:0]为除数，s[3:0]为商，r[3:0]为余数。
2. 设计原理： 和⼗进制除法类似，以计算 27 除以 5 的过程为例：除法运算过程如下：(1) 取被除数的⾼⼏位数据，位宽和除数相同（实例中是 3bit 数据）。
(2) 将被除数⾼位数据与除数作⽐较，如果前者不⼩于后者，则可得到对应位的商为 1，两者做差得到第⼀步的余数；否则得到对应的商为0，将前者直接作为余数。
(3) 将上⼀步中的余数与被除数剩余最⾼位 1bit 数据拼接成新的数据，然后再和除数做⽐较。
可以得到新的商和余数。
(4) 重复过程 (3)，直到被除数最低位数据也参与计算。
需要说明的是，商的位宽应该与被除数保持⼀致，因为除数有可能为1。
所以上述⼿动计算除法的实例中，第⼀步做⽐较时，应该取数字 27最⾼位 1 (3’b001) 与 3’b101 做⽐较。
根据此计算过程，设计位宽可配置的流⽔线式除法器，流⽔延迟周期个数与被除数位宽⼀致。
3. 设计实现module divider_4bit(input wire [3:0] a,input wire [3:0] boutput wire [3:0] s,output wire [3:0] y);wire [3:0] part_0;wire [3:0] part_1;wire [3:0] part_2;wire [3:0] part_3;assign s[3] = a[3] >= b; //最⾼位的商s[3]assign part_3 = (s[3] == 1'b1 )? a[3] - b : a[3];assign s[2] = {part_3, a[2]} >= b;assign part_2 = (s[2] == 1'b1) ? {part_3, a[2]} - b : {part_3, a[2]};assign s[1] = {part_2, a[1]} >= b;assign part_1 = (s[1] == 1'b1) ? {part_2, a[1]} - b : {part_2, a[1]};assign s[0] = {part_1, a[0]} >= b;assign part_0 = (s[0] == 1'b1) ? {part_1, a[0]} - b : {part_1, a[0]};assign y = part_0;endmodule4. 仿真验证`timescale 1ns/1psmodule divider_4bit_tb();reg [3:0] a;reg [3:0] b;wire [3:0] s;wire [3:0] y;wire [3:0] tb_s;wire [3:0] tb_y;assign tb_s = a / b;assign tb_y = a % b;divider_4bit divider_4bit_inst (.a (a),.b (b),.s (s),.y (y));initial beginrepeat(20)begina = {$random} % 16;b = {$random} % 16;# 20;endendendmodule注：0/0=⽆穷⼤，任何数除以零（⽆穷⼩）得⽆穷⼤，⽽在Veriog中，默认0/0=错误结果，s[3:0]最⼤值为15。
4bitalu加法器工作原理
4bitalu加法器工作原理
4位二进制加法器（4-bit binary adder）是一种电子电路，用于将两个4位二进制数相加。
最常见的4位二进制加法器是基于全加器（Full Adder）的设计。
以下是4位二进制加法器的工作原理：
输入：
4位二进制加法器有两个4位的输入，通常表示为A和B。
每一位都可以是0或1。
全加器：
4位二进制加法器由4个全加器组成，每个全加器都用于处理对应位的加法。
全加器的结构：
每个全加器包括三个输入：A的对应位（Ai）、B的对应位（Bi）和前一位的进位（Ci-1）。
输出包括两个部分：当前位的和（Si）和传递到下一位的进位（Ci）。
第一位的处理：
第一位的全加器只有两个输入，即A0和B0，因为没有前一位的进位。
输出为第一位的和（S0）和传递到第二位的进位（C1）。
中间位的处理：
对于中间的三位，每个全加器都有三个输入（Ai、Bi、Ci-1）和两个输出（Si、Ci）。
输出的和（Si）作为当前位的二进制和。
输出的进位（Ci）传递到下一位的进位输入（Ci-1）。
最后一位的处理：
最后一位的全加器输出的和（S3）和进位（C4）即为4位二进制数相加的结果。
进位检测：
如果最后一位的全加器输出的进位（C4）为1，则表示溢出。
输出：
4位二进制加法器的输出为一个4位的二进制数，其中每一位都是相应位的和。
总体而言，4位二进制加法器通过级联多个全加器，逐位相加并处理进位，实现对两个4位二进制数的加法运算。
这种结构也可以扩
展到更多位数的二进制加法器。
二进制运算器
二进制运算器二进制运算是在计算机科学中非常重要的一部分，尤其在逻辑电路设计、编程、计算机网络等领域都有广泛的应用。
因此掌握二进制运算器的使用方法，对于学习这些领域的人来说是至关重要的。
二进制是一种仅使用0和1两个数字的计数系统。
在二进制系统中，每一位数字都表示一个2的幂次方。
例如，二进制中的第0位表示2的0次方，即1，第1位表示2的1次方，即2，第2位表示2的2次方，即4，以此类推。
因此一个二进制数的每一位都可以用以下公式计算：数字*2的指数。
二进制运算器可以执行四个基本运算：加、减、乘、除。
以下将详细介绍每种运算方法。
加法：二进制加法与十进制加法类似，只不过需要考虑进位的问题。
当两个位都是1时，需要进位1。
由于进位可能会一直传递到最高位，因此在二进制加法中需要多增加一位来处理进位。
例如，2+3=5，而二进制中的10+11=101。
减法：二进制减法同样需要考虑借位的问题。
当从一个数字中减去另一个比其更大的数字时，需要从高位到低位依次向下借位。
例如，7-3=4，而二进制中的1110-101=101。
乘法：二进制乘法如同十进制乘法一样，需要用到竖式计算。
并且在逐位相乘的同时需要考虑进位的问题。
例如，3*5=15，而二进制中的11*10=110。
除法：二进制除法同样需要用到除法的竖式计算。
而且在进行二进制除法的时候，需要对被除数进行左移或者右移来保证能够与除数相匹配。
例如，10/2=5，而二进制中的1010/10=101。
总结来说，掌握二进制运算器的使用方法对于学习计算机科学、电路设计以及编程来说是必不可少的。
尤其在处理二进制和十六进制数据时，二进制运算器能够节约大量的时间和精力。
因此，我们需要不断地学习、练习，掌握二进制运算的技巧，提高自己的计算能力。
EDA四位二进制除法器设计报告
沈阳航空航天大学课程设计（说明书）4位二进制除法器的设计班级 / 学号学生姓名指导教师常丽东沈阳航空航天大学课程名称数字逻辑课程设计院（系）计算机学院专业计算机科学与技术班级学号姓名课程设计题目4位二进制除法器的设计课程设计时间: 2011 年07 月11 日至2011 年07 月24 日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个4位二进制除法器，可以存贮其商和余数。
电路原理框图如图1所示。
除法器可以利用减法器和寄存器实现。
图1 乘法器原理框图寄存器A、B、C及R分别存放被除数、除数、商及余数。
比较器用来判断“余数”和除数的大小，即比较R寄存器和B寄存器的内容来确定商，用S2表示判断的结果，R≥B，S2=1；R<B，S2=0。
计数器P用来累计运行次数，当P=4时，除法结束。
二、技术指标1．设计4位二进制除法器。
输入数据：被除数X（0000~1111）；除数Y（0001~1111）。
输入命令：启动信号S1，高有效。
输出数据：商数C（0000~1111），余数R（R<Y）2．存贮其商和余数。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)74LS74双D触发器；(2)74LS194双向移位的寄存器；(3)74LS283加法器；(4)74LS163计数器；(5)74LS00、74LS04等门电路。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表一、设计概述要求设计一个四位二进制除法器，要求被除数的最大值位1111，最小值为0000。
4位同步二进制加法计数器计数最大值
4位同步二进制加法计数器是一种常见的数字电路，用于实现二进制计数。
它可以将二进制数字表示为电信号，并且在每次输入脉冲时进行递增。
下面将详细介绍4位同步二进制加法计数器及其计数的最大值。
一、4位同步二进制加法计数器的原理1. 4位同步二进制加法计数器由4个触发器组成，每个触发器对应一个二进制位。
当输入一个脉冲时，每个触发器根据前一位的状态以及输入脉冲的信号进行状态转换。
这样就实现了二进制数的递增。
2. 触发器之间通过门电路连接，用于控制触发器状态的变化。
这些门电路可以根据具体的设计选择不同的逻辑门，常见的有AND门、OR 门、NOT门等。
3. 4位同步二进制加法计数器是同步计数器，即所有触发器同时接收输入脉冲，确保计数的同步性。
二、4位同步二进制加法计数器的计数最大值1. 4位二进制数的表示范围是0~15，因此4位同步二进制加法计数器的计数最大值为15。
2. 在计数到15后，再输入一个脉冲，计数器将重新从0开始计数，即实现了循环计数。
三、4位同步二进制加法计数器的应用1. 4位同步二进制加法计数器常用于数字电子钟、信号发生器等数字电路中，用于实现计数和定时功能。
2. 它还可以作为其他数字电路的组成部分，用于构建更复杂的逻辑功能。
3. 在数字系统中，计数器是十分重要的组件，它能够实现数字信号的计数和控制，广泛应用于各种数字系统中。
4位同步二进制加法计数器是一种重要的数字电路，通过它可以实现对二进制数的递增计数。
其计数的最大值为15，应用领域广泛。
希望本文内容能够对读者有所启发。
四、4位同步二进制加法计数器的工作原理4位同步二进制加法计数器是一种晶体管数字集成电路，它利用触发器和逻辑门等基本元件构成，能够实现二进制数字的加法计数。
在4位同步二进制加法计数器中，每个触发器代表一个二进制位，通过输入脉冲的控制，能够实现对二进制数的递增计数。
具体来说，当输入一个脉冲信号时，4位同步二进制加法计数器会根据触发器之间的连线和逻辑门的作用，根据之前的状态和输入脉冲的信号进行状态转换，从而实现二进制数的递增。
四位二进制同步加法计数器(缺0011 0100 0101 0110)综述
成绩评定表课程设计任务书摘要本次课设题目为四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）。
首先在QuartusII8.1中建立名为count16的工程，用四位二进制加法计数器的VHDL语言实现了四位二进制加法计数器的仿真波形图，同时进行相关操作，锁定了所需管脚，将其下载到实验箱。
然后，在Multisim软件中，通过选用四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器和同步电路，画出其时序图，卡诺图，建立相关方程，做出相关计算，完成四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）的驱动方程。
在Multisim软件里画出了四位二进制加法计数器的逻辑电路图。
经过运行，分析由红绿灯的亮灭顺序及状态，和逻辑分析仪里出现波形图。
说明四位二进制加法计数器顺利完成。
关键词：计数器；VHDL语言；仿真；触发器。
目录一、课程设计目的 (1)二、设计框图 (1)三、实现过程 (2)1、QUARTUS II实现过程 (2)1.1建立工程 (2)1.2编译程序 (7)1.3波形仿真 (10)1.4 仿真结果分析 (14)1.5引脚锁定与下载 (14)2、MULTISIM实现过程 (16)2.1求驱动方程 (16)2.2画逻辑电路图 (19)2.3逻辑分析仪的仿真 (20)2.4结果分析 (21)2.5自启动判断 (22)四、总结 (23)五、参考书目 (24)一、课程设计目的1 了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。
2 掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。
3 学会正确使用JK 触发器。
二、设计框图状态转换图是描述时序电路的一种方法，具有形象直观的特点，即其把所用触发器的状态转换关系及转换条件用几何图形表示出来，十分清新，便于查看。
在本课程设计中，四位二进制同步加法计数器用四个CP 下降沿触发的JK 触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了0011 0100 0101 0110四个状态，这在状态转换图中可以清晰地显示出来。
4位2进制减法器100个脉冲
4位2进制减法器100个脉冲100个脉冲的4位2进制减法器是一个用于进行二进制数减法运算的电路。
在这篇文章中，我们将介绍4位2进制减法器的原理、功能和应用。
一、原理和功能4位2进制减法器是由多个逻辑门组成的电路，它可以接收两个4位的二进制数作为输入，并输出一个4位的二进制数作为差值。
在减法运算中，被减数是减法器的第一个输入，减数是减法器的第二个输入。
减法器通过逻辑运算，将被减数和减数进行减法运算，并输出差值。
二、电路结构4位2进制减法器由四个1位2进制减法器和多个逻辑门组成。
每个1位2进制减法器有两个输入A和B，一个借位输入Cin，一个差值输出S，和一个借位输出Cout。
四个1位减法器按位连接，形成4位减法器。
其中，第一个1位减法器的Cin输入为0，第二个到第四个1位减法器的Cin输入为前一位减法器的Cout输出。
三、工作原理在减法器中，每个位的减法运算是通过异或门和与非门来实现的。
异或门用于计算差值输出S，而与非门则用于计算借位输出Cout。
具体的运算规则如下：- 当A和B的对应位都为0时，差值输出为0，借位输出为0；- 当A和B的对应位都为1时，差值输出为0，借位输出为1；- 当A的对应位为0，B的对应位为1时，差值输出为1，借位输出为1；- 当A的对应位为1，B的对应位为0时，差值输出为1，借位输出为0。
四、应用场景4位2进制减法器广泛应用于计算机的算术逻辑单元(ALU)和算术处理器中。
ALU是计算机的核心之一，用于进行各种算术和逻辑运算，其中包括减法运算。
减法器也可以用于其他电子设备，如数字逻辑电路和通信系统等。
总结：本文介绍了100个脉冲的4位2进制减法器的原理、功能和应用场景。
通过逻辑运算，减法器可以对两个4位的二进制数进行减法运算，并输出差值。
减法器由多个1位减法器和逻辑门组成，每个1位减法器实现一位的减法运算。
4位减法器广泛应用于计算机的ALU 和算术处理器中，也可以用于其他电子设备。
四位二进制除法器说明书
目录一、设计目的 (1)二、设计要求 (1)三、设计内容 (1)3.1、除法的实现 (1)3.2、设计框图 (1)3.3、功能说明 (1)3.4、VHDL程序源代码 (2)3.5、VHDL程序说明 (3)四、原理图和印刷板图 (4)PCB板图 (4)Protel 原理图 (5)五、设计结论 (6)六、设计心得体会 (6)七、主要参考文献 (7)一、设计目的1.掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2.学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图。
二、设计要求设计一个四位二进制除法器，具体要求如下：1. 用键盘输入两个四位二进制数，并用数码管显示输入数。
2．按除法键即显示相除结果。
3. 除数为零时，数码管黑屏，不显示任何内容。
三、设计内容1、设计过程要想实现四位二进制除法器，必须首先实现除法的功能。
除法实现的方案可以用VHDL语言实现。
整个四位二进制除法器包括：输入电路，判断电路，除法电路，译码电路和显示电路。
这些电路可以分别进行设计。
2、设计框图3．各个模块的功能说明●整个四位二进制除法器的实现可以分为以下5个部分：●输入电路：输入两个4位2进制数A和B。
它是通过连着高电平的8个开关来实现的。
●判断电路：判断B是否为0。
它是通过1个5输入同或门实现的。
如果B为0，输出端输出高电平，使能端除法器不工作，显示器黑屏。
●除法电路：由VHDL语言实现的。
它实现两个4位2进制数相除，并输出商y和余数r.●译码电路：由VHDL语言实现的。
它实现两个4位2进制数相除，并输出商y和余数r.●显示电路：将译码器译成的数用数码管显示出来。
4．VHDL程序源代码除法源代码1．Library ieee;2．Use ieee.std_logic_1164.all;3．Entity divider is4．Generic (n: integer :=3);5．Port( a, b : in integer range 0 to 15;6．y:out std_logic_vector ( 3 downto 0);7．rest:out integer range 0 to 15;8．err:out std_logic);9．End divider ;10．Architecture rtl of divider is11．Begin12．Process (a,b)13．Variable temp1:integer range 0 to 15;14．Variable temp2:integer range 0 to 15;15．Begin16．temp1:=a;17．temp2:=b;18．if(b=0)then err <=’1’;19．Else err<=’0’;20．End if;21．For I in n downto 0 loop22．If (temp1>=temp2*2**i) then23．y(i) <=‘1’;24．temp1:=temp1-temp2*2**i;25．Else y(i)<= ‘0’;26．End if;27．End loop;28．Rest <=temp1;29．End process;30．End rtl;5．VHDL程序说明假设要计算Y=A/B，其中 A 和 B 有相同的位数4位。