一位全加器的设计(学习资料)
EDA课程设计_一位全加器的设计
EDA课程设计一位全加器的设计The design of one bit full adder学校：兰州交通大学学院：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：指导老师：成绩：摘要：本设计主要是利用VHDL语言设计一个一位全加器,它由半加器和或门两个模块组成。
两个模块通过顶层元件例化连接到一起。
几个模块组成的整体能够实现全加器的功能，对所给数据，能够准确快速地计算出其结果.具体的该设计利用VHDL语言使用文本输入，新建工程，通过设计输入、编译、仿真完成各种模块设计，然后生成元器件，再根据元件例化完成各部分的整合，从而形成一个完整的全加器,功能上很好地被满足。
关键字：全加器元件例化Abstract:This design primarily uses VHDL language to design the one bit full adder, which is composed of two half adder and a OR gate. The two modules are connected by top Component instance. Finally, the whole of several parts achieve the function of full adder. For given dates, it can calculate its consequence accurately and quickly.In detail, the design uses text input method by VHDL language to create new projects. By designing the input, compile, simulate, it complete various modules design and generate new components. Then it forms a complete one bit full adder by accomplishing the integration of all parts, according to component instance. And the function can be well satisfied.Key word:full adder component instance一.原理（说明）在计算机中2个二进制数之间的加减乘除算术运算都是由若干加法运算实现的.全加器是算术逻辑运算的重要组成部分,对其深入探索研究有重要的意义。
全加器设计
步骤8:编程下载
(1)下载方式设定。
通信仿真之MAX+plus II应用
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步骤8:编程下载
通信仿真之MAX+plus II应用
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步骤8:编程下载
通信仿真之MAX+plus II应用
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步骤8:编程下载
(2)下载。连接好硬件及下载连接线等。按“Configure”下载 配置文件。成功后通过硬件进行逻辑验证。
通信仿真之MAX+plus II应用
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3基本设计步骤
步骤1：为本项工程设计建立文件夹 任何一项设计都是一项工程（Project),都 必须首先为此工程建立一个放置与此工程相关的 文件的文件夹，此文件夹将被EDA软件默认为工 作库（Work Library)。一般不同的设计项目最 好放在相应的文件夹中，注意，一个设计项目可 以包含多个设计文件。 假设本项设计的文件夹取名为MY_Project,路径 为D:\ MY_Project， MAX+plus II 软件装在D盘 maxplus2文件夹下。 注意：文件夹名不能用中文，且不可带空格。
通信仿真之MAX+plus II应用 8
步骤2:输入设计项目和存盘
(4)调入元件and2、not、xnor、input和output。
方法一：用鼠标双击元件 库“Symbol Libraries”中 d:\maxplus2\maxplus2\ma x2lib\prim项。在 “Symbol Files”窗口即可 看到基本逻辑元件库prim 中的所有元件，双击需要 的元件即可调入原理图编 辑窗中。
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步骤5:时序仿真
(7)运行仿真器。
一位全加器的设计
一位全加器的设计一．实验目的1．掌握原理图输入设计。
2．利用一位半加器实现一位全加器。
二．实验原理1．一位半加器输入a，b；输出co，so；其中co为进位输出；so为和的输出；真值表如下图所示。
2．一位全加器真值表如下图所示。
三．实验内容1．以原理图输入作为设计输入，设计半加器。
2．利用设计好的半加器，实现全加器的设计。
3．通过仿真，观察设计的正确性。
4．仿真完成后，将原理图设计转换为VHDL文件。
四．设计提示仔细阅读真值表，思考如何将半加器设计为全加器。
五．实验报告要求1．写出原理图设计。
（半加器电路原理图）（全加器原理图）2．分析设计过程。
用两个半加器构成全加器。
3．记录仿真波形，保存生成的元件以及RTL，将原理图文件转变为VHDL文件。
（全加器仿真图）(符号元件)(全加器RTL)（全加器VHDL文件）LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY work;ENTITY quan2 ISPORT(a : IN STD_LOGIC;b : IN STD_LOGIC;c : IN STD_LOGIC;ci : OUT STD_LOGIC;si : OUT STD_LOGIC);END quan2;ARCHITECTURE bdf_type OF quan2 ISCOMPONENT quanPORT(a : IN STD_LOGIC;b : IN STD_LOGIC;co : OUT STD_LOGIC;so : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_0 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_1 : STD_LOGIC;SIGNAL SYNTHESIZED_WIRE_2 : STD_LOGIC;BEGINb2v_inst : quanPORT MAP(a => a,b => b,co => SYNTHESIZED_WIRE_2,so => SYNTHESIZED_WIRE_0);b2v_inst1 : quanPORT MAP(a => SYNTHESIZED_WIRE_0,b => c,co => SYNTHESIZED_WIRE_1,so => si);ci <= SYNTHESIZED_WIRE_1 OR SYNTHESIZED_WIRE_2;END bdf_type;4．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，注意语言的流畅。
实验一 1位二进制全加器的设计
实验一基于原理图输入法的1位二进制全加器的设计一、实验目的1、学习、掌握QuartusⅡ开发平台的基本使用。
2、学习基于原理图输入设计法设计数字电路的方法，能用原理图输入设计法设计1位二进制半加器、1位二进制全加器。
3、学习EDA-V型实验系统的基本使用方法。
二、实验内容1、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图（最终设计的是1位二进制全加器）。
2、用QuartusⅡ原理图输入输入法输入1位二进制半加器的原理框图，并进行编译。
如有输入错误，修改后再进行编译。
4、根据1位二进制半加器的工作原理，选择输入合适的输入信号和波形及其输出信号，进行仿真，得到器件的输入与输出波形，验证设计是否正确。
5、创建1位二进制半加器的的元件图形符号。
6、用QuartusⅡ原理图输入输入法输入1位二进制半加器的原理框图（要求用半加器及门电路设计），并进行编译，仿真。
7、确定实验箱电源关闭的情况下，连接好下载线，然后打开实验箱电源，对器件进行编程下载。
8、编程下载成功后，关闭实验箱电源，拆除下载线，按器件引脚设定及功能要求，连接好各测试线，进行硬件测试验证。
三、实验预习要求1、学习、掌握QuartusⅡ的基本使用，学习本EDA-V实验开发系统。
2、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的真值表，设计并画出1位二进制半加器的原理框图，由半加器及门电路设计并画出1位二进制全加器的原理框图。
3、根据1位二进制半加器、1位二进制全加器的工作原理，设计并画出它们的输入、输出的理论工作波形。
4、初步制定全加器的引脚锁定。
四、实验要求1、实验原理中详细写出1位二进制半加器、1位二进制全加器的设计过程，及它们的输入、输出的理论工作波形。
2、根据实验内容，详细写出实验的各个步骤，方法。
3、记录实验现象或波形，并与理论值比较、分析。
（如仿真波形与理论工作波形的比较分析，硬件测试与理论真值表的比较分析）。
1位全加器VHDL文本输入设计教案资料
1位全加器V H D L文本输入设计湖南文理学院姓名： 彭仕林 学号：201111020205 成绩：组号： 2 学院：物理与电子科学学院 年级： 大三 专业：电子信息科学与技术 课程名称： EDA 技术实验 日期：_____________一、实验名称1位全加器VHDL 文本输入设计二、实验目的学习QuartusII 软件的应用软件的应用，以及元件例化语句，进一步熟悉VHDL 设计技术。
三、实验仪器QuartusII 软件、《E-Play-SOPC 教学实验箱》四、实验原理及原理图物理与电子科学学院实验报告批阅教师签字：五、实验程序半加器：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY half_adder ISPORT (a,b : IN STD_LOGIC;s,co: OUT STD_LOGIC);END half_adder;ARCHITECTURE half1 OF half_adder ISSIGNAL c,d : STD_LOGIC;BEGINc<=a OR b;d<=a NAND b;co<=NOT d;s<=c AND d;END half1;全加器：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY fulladder ISPORT (a, b, cin: IN STD_LOGIC;sum, co : OUT STD_LOGIC;M : out std_logic_vector(3 downto 0));END fulladder;ARCHITECTURE full1 OF fulladder ISCOMPONENT half_adderPORT (a,b :IN STD_LOGIC;s,co:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT ;SIGNAL u0_co,u0_s,u1_co : STD_LOGIC;BEGINM <= "0001";U0: half_adder PORT MAP(a,b,u0_s,u0_co);U1: half_adder PORT MAP(u0_s, cin, sum, u1_co);co<=u0_co OR u1_co;END full1;六、实验步骤（1）、打开QuartusII软件。
实验一1 1位全加器的设计
实验一1位全加器的设计一、实验目的1.熟悉ISE软件的使用；2.熟悉下载平台的使用；3.掌握利用层次结构描述法设计电路。
二、实验原理及说明由数字电路知识可知，一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，其原理图如图1所示。
该设计利用层次结构描述法，首先设计半加器电路，将其打包为半加器模块；然后在顶层调用半加器模块组成全加器电路；最后将全加器电路编译下载到实验板，其中a,b,cin 信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，输出sum,cout信号采用发光二极管LED3，LED2来显示。
图1 全加器原理图三、实验步骤1.在ISE软件下创建一工程，工程名为full_adder，工程路径在E盘，或DATA盘，并以学号为文件夹，注意不要有中文路径，注意：不可将工程放到默认的软件安装目录中。
芯片名为Spartan3E系列的XC3S500E-PQG2082.新建Verilog HDL文件，首先设计半加器，输入如下源程序；module half_adder(a,b,s,co);input a,b;output s,co;wire s,co;assign co=a & b;assign s=a ^ b;endmodule3.保存半加器程序为half_adder.v，通过HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文件，随后进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性，观察两种仿真波形的差异。
4.在Design窗口中，选择Design Utilities→Create Schematic Symbol创建半加器模块；5.新建一原理图(Schematic)文件，在原理图中调用两个半加器模块、一个或门模块,按照图1所示连接电路，并连接输入、输出引脚。
完成后另保存full_adder.sch。
6.对设计进行综合，如出现错误请按照错误提示进行修改。
7.HDL Bench画仿真波形，获得仿真用激励文件，分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能，观察两类波形的差异。
1位全加器的设计
实验一 1位全加器的设计一、实验目的:1、掌握Quartus Ⅱ 6.0软件使用流程。
2、初步掌握VHDL的编程方法。
一位全加器的逻辑表达式为：sum=a^b^Cl;Ch= a&b|(a^b)&Cl.三、实验连线1、将EP2C5适配板左下角的JTAG用十芯排线和万用下载区左下角的SOPC JTAG 口连接起来，万用下载区右下角的电源开关拨到 SOPC下载的一边2、将JPLED1短路帽右插，JPLED的短路帽全部上插。
3、请将JP103的短路帽全部插上，，打开实验箱电源。
四、实验步骤:1、打开Quartus II 6.0软件，点击“File→OpenP roject”出现如下的对话框(图2.1)，选中左端addre，点打开即可；图12、点击“Tools-Programmer”后出现如下图下载对话窗口，图 23、点”Edit→Add File………”出现如下对话框(图2.2)，在图2.3对话框中，选中EP2C5/4fulladder/4fulladder.sof项目后点击打开，回到Programmer对话框, 在下载对话窗口中“选中Program/ Configure”,点击Start”即进行下载。
图3图4五、实验现象:（程序：EP2C5\fulladder\fulladder.sof）SW1,SW2,SW3对应a,b,Cl;D101,D102分别对应sum和Ch，当结果为0时彩色LED灯熄灭，当结果为1时彩灯点亮，改变SW1,SW2,SW3的输入状态，观察实验结果。
参考程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY shiyan ISPORT(A,B,C1 :IN STD_LOGIC;CH,SUM : OUT STD_LOGIC);END ENTITY shiyan;ARCHITECTURE ADO OF shiyan isSIGNAL AB :STD_LOGIC;BEGINSUM<=A XOR B XOR C1;AB<=A XOR B;CH<=(A AND B) OR (AB AND C1);END ARCHITECTURE ADO;六、实验结果1）引脚分配：图52）实验结果图63）仿真图图7七、实验总结第一次实验学会了使用掌握Quartus Ⅱ 6.0软件使用流程，初步掌握VHDL的编程方法。
EXP01实验一 一位全加器设计
实验一一位全加器电路设计实验目的：1．熟悉EDA软件开发工具（MAX+plus II）的基本操作；2．熟悉KHF-4型CPLD/FPGA实验箱的板上资源分布。
3. 以原理图方式设计一位全加器，进行软件仿真、下载和硬件测试。
实验设备：微型计算机一台、KHF-4型实验箱一个实验原理：全加器原理图和真值表分别如图1和表1所示：图1. 半加器原理图表1. 半加器真值表全加器原理图和真值表分别如图2和表2所示：图2. 全加器原理图表2. 全加器真值表实验步骤：1）打开MAX+plus II设计软件。
2）新建图形编辑文件(File/New/Graphic Edit file）,在文件空白处双击鼠标左键(或选择菜单Symbol/Enter Symbol)打开添加符号对话框(Enter Symbol)，在“Symbol Libraries”框中双击选择“../maxplus2/max2lib/prim”库，在Symbol Files添加半加器原理图中各元件、输入(input)和输出(output)管脚，修改管脚名称后完成半加器原理图的绘制如图1；保存文件到具体设计目下。
图3.新建文件、添加符号和保存文件3）将半加器文件设为顶层文件(File/Project/Set Project to Current File),打开编译器(MAX+plus II/Complier)进行编译综合。
图4.设为顶层和编译4）创建半加器符号(File/Creat Default Symble)。
5）新建图形编辑文件(File/New/Graphic Edit file),在文件空白处双击鼠标左键打开添加符号对话框(Enter Symbol)，从“File Symbol”框中调用半加器符号，完成全加器原理图的绘制如图2，保存文件到具体设计目录。
6）将全加器文件设为顶层文件,打开编译器进行编译综合。
7）新建波形编辑文件(File/New/Waveform Edit file),添加节点信号(在Name下点击鼠标右键选择Enter Nodes from SNF…)并编辑输入信号波形；保存(File/Save)波形文件(按默认文件名点击OK保存)。
EDA之1位全加器
EDA技术实验教案实验一1位全加器原理图输入设计一、实验目的1、熟悉MAX+plusII软件的基本使用方法。
2、熟悉GW48－ES EDA实验开发系统的基本使用方法。
3、了解原理图输入设计方法。
二、实验内容设计并调试好一个1位二进制全加器，并用GW48－ES EDA实验开发系统（拟采用的实验芯片的型号为EPF10K20TC144－4或EP1K30TC144－3）进行系统仿真、硬件验证。
设计1位二进制全加器时要求先用基本门电路设计一个1位二进制半加器，再由基本门电路和1位二进制半加器构成1位二进制全加器。
三、实验条件1、开发条件：MAX＋plusII2、实验设备：GW48－ES EDA实验开发系统、联想电脑3、拟用芯片：EPF10K20TC144－4或EP1K30TC144－3四、实验设计半加器(h_adder.gdf)全加器(f_adder.gdf)实验结果半加器仿真波形半加器引脚锁定实验芯片：EPF10K20TC144-4选用模式：模式5设计实体I/O标识I/O来源/去向结构图上的信号名芯片引脚号a 键1 PIO0 8b 键2 PIO1 9so 二极管D1 PIO8 20co 二极管D2 PIO9 21 全加器仿真波形全加器引脚锁定实验芯片：EPF10K20TC144-4选用模式：模式5设计实体I/O标识I/O来源/去向结构图上的信号名芯片引脚号ain 键1 PIO0 8bin 键2 PIO1 9cin 键3 PIO2 10sum 二极管D1 PIO8 20cout 二极管D2 PIO9 21全加器真值表ain 0 1 0 1 0 1 0 1 bin 0 0 1 1 0 0 1 1 cin 0 0 0 0 1 1 1 1 sum 0 1 1 0 1 0 0 1 cout 0 0 0 1 0 1 1 1实验二1位全加器VHDL文本输入设计一、实验目的1、熟悉MAX+plusII软件的基本使用方法。
1位全加器电路设计
1位全加器电路设计全加器是一种组合逻辑电路，用于将两个二进制数相加，并输出和及进位。
一个1位全加器包含两个输入（被加数和加数）和两个输出（和和进位）。
全加器具有一个额外的输入（进位输入）来接收来自上一位的进位。
一个1位全加器可以使用与门（AND）、异或门（XOR）和或门（OR）来实现。
设计思路如下：1.将两个输入（被加数和加数）分别与一个异或门（XOR）连接，得到一个输出（和）。
2.将两个输入（被加数和加数）分别与一个与门（AND）连接，得到一个输出（进位）。
3.将两个输入的与门（AND）的输出（进位）与进位输入进行异或运算，得到最终的进位输出。
4.将输出（和）和最终进位输出作为全加器的输出。
下面是我对1位全加器的详细设计：首先，我们需要定义输入和输出信号：输入信号：A, B, Cin（被加数，加数，进位输入）输出信号：S, Cout（和，进位输出）接下来，我们可以按照设计思路，逐步实现1位全加器：Step 1: 设计异或门（XOR）的电路将输入A和B连接到一个异或门，得到一个信号X（X=AXORB）Step 2: 设计与门（AND）的电路将输入A和B连接到一个与门，得到一个信号Y（Y=AANDB）Step 3: 设计第一个异或门（XOR）的电路将信号X和进位输入Cin连接到一个异或门，得到一个信号Z（Z = X XOR Cin）Step 4: 设计与门（AND）的电路将信号X和进位输入Cin连接到一个与门，得到一个信号CarryOut （CarryOut = X AND Cin）Step 5: 设计或门（OR）的电路将信号Y和信号CarryOut连接到一个或门，得到输出信号Cout （Cout = Y OR CarryOut）Step 6: 设计或门（OR）的电路将信号X和信号Z连接到一个或门，得到输出信号S（S=XORZ）最后，我们将输入A、B和Cin以及输出S、Cout连接到1位全加器的电路中，即可实现1位全加器。
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课程设计任务书
学生姓名：袁海专业班级：电子1303班
指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院
题目: 一位全加器的设计
初始条件：
计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周
2、技术要求：
（1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。
（2）设计一个一位全加器电路。
（3）利用ORCAD软件对该电路进行系统设计、电路设计，利用L-EDIT软件进行版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
2016.12.30布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。
2016.12.31-2017.1.2学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。
2017.1.3-2017.1.4对一位全加器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。
2017.1.5 提交课程设计报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
摘要 (I)
ABSTRACT (II)
1绪论 (1)
1.1集成电路发展现状 (1)
1.2集成电路版图工具L-edit简介 (1)
2全加器原理及一位全加器原理图设计 (3)
2.1一位全加器原理简介 (3)
2.2实现一位全加器功能的原理图设计 (4)
2.2.1一位全加器原理图 (4)
2.2.2基于ORCAD的一位全加器设计 (4)
2.2.3 一位全加器的电路图仿真 (7)
3一位全加器的版图设计 (9)
3.1确定一位全加器版图结构 (9)
3.2源漏共享缩小版图面积 (10)
3.3 版图所需基础器件绘制编辑 (12)
3.3.1 PMOS、NMOS等基础器件编辑 (12)
3.3.2 两输入与非门与异或门的绘制编辑 (13)
3.3.3源漏共享得到版图 (14)
3.4 绘制最终一位全加器版图 (15)
4心得体会 (18)
5参考文献 (19)。