简易计算器设计实验报告

简易计算器设计实验报告

一．设计任务及要求

1.1实验任务：

根据计算器的原理设计一个具有加减乘除功能的简易计算器。如：5+3*4/8=4。

1.2 实验基本要求：

（1）实现最大输入两位十进制数字的四则运算（加减乘除）。

（2）能够实现多次连算（无优先级，从左到右计算结果）。

如：12+34*56-78/90+9=36

（3）最大长度以数码管最大个数为限，溢出报警。

二．实验设计方案

（1）用QuartusII的原理图输入来完成系统的顶层设计。

（2）用VHDL编写以及直接拖模块来各功能模块。

（3）通过2个脉冲分别实现个位数和十位数的输入。

（4）通过选择每次的输出数值，将输出值反馈到运算输入端

（4）通过除法运算实现十六进制到十进制的转换输出。

其具体实现流程图如下：

三系统硬件设计

FPGA：

EP2C5T144C8目标板及相应外围硬件电路。（从略）

四系统软件设计

1.数据输入模块

原理：用VHDL创建模块，通过两个脉冲分别对两个数码管进行输入控制，再通过相应运算模块将两个独立数据转化成两位十进制数字。

2.运算模块

原理：用VHDL创建模块，四种运算同步运行，通过按键加、减、乘、除选择输出对应的计算结果，当按键等号来时，将所得结果反馈给运算模块输入端。具体实现代码见附录二。

3.输出模块

原理：用VHDL创建模块，通过按键等号来控制显示运算对象还是运算结果，当等号按下时，输出计算结果，否则显示当前输入的数据，并且通过除法模块将十六进制转化为十进制。当输出结果溢出是LED0亮，同时数码管显示都为零。部分实现见附录二。

五实验调试

输入数据12，再按加法键，输入第二个数字25，按等号键，数码管显示37；按灭加法、等号键，输入第二个数据2，依次按等号键，减法键，数码管显示35；同上，按灭减法键、等号键，输入第三个数据7，依次按等号键，除法键，数码管显示5；按灭除法键、等号键，输入第四个数据99，依次按等号键，乘法键，数码管显示495，按灭乘法键、等号键，当前显示为99，依次按等号键、乘法键，数码管显示49005，同上进行若干次之后，结果溢出，LED0亮，同时数码管显示都为零。当输出为负数时，LED0灯变亮，同时数码管显示都为零。六实验结论

本实验基本实现了计算器的加减乘法运算功能，但是存在一个突出的缺陷，就是当输出结果时，必须先按等号键导通数据反馈，再按运算键选择输出结果。这与实际应用的计算器存在很大的差距。但是，本设计可以通过等号键实现运算对象和运算结果之间的切换。

附录一

附录二

1.数据输入模块

计数器（count）：LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

ENTITY count IS

PORT(cp1:in std_logic;

q1:out unsigned(3 downto 0)

);

end count;

architecture rtl of count is

signal iq1:unsigned(3 downto 0);

begin

process(cp1,iq1)

begin

if(cp1'event and cp1='1') then

iq1<=iq1+1;

if(iq1=9)then iq1<="0000";

end if;

end if;

q1<=iq1;

end process;

end rtl;