数字逻辑4位二进制加法器实验

实验2 4位二进制加法器的设计

2．1 实验目的

进一步熟悉Quartus Ⅱ的基本操作方法，并利用原理图输入设计方法设计简单组合电路，掌握层次化设计的方法，通过4位全加器的设计掌握利用EDA 工具进行电子系统设计的流程。

2．2 原理提示

一个4位二进制加法器可以由4个全加器构成，各全加器之间的进位以串行方式实现，即将低位的进位输出CO 与相邻的高一位全加器的进位位Ci 相连，最低进位位接“0”。实验原理图如下。

2．3实验内容

采用Quartus Ⅱ基于图形的设计方法，在实验1的基础上，按层次化结构实现4位全加器的设计。完成原理图输入、编译、进行波形仿真验证。（仿真时要对所有输入、输出端进行）。

2．4实验步骤

（1） 为本项设计任务建立工程。

启动Quartus Ⅱ，新建一个工程，有关操作如下图。

将实验1中已设计好的原理图文件fualladd.bdf 拷贝到D:\0501\exp2下。在实验1中fualladd.bdf 是顶层设计文件，而在本实验中，fualladd.bdf 将作为底层设计文件使用。 ∑C i C o ∑C i C o ∑C i C o a 0b 0a 1b 1a 2b 2a 3b 3s 0s 1s 2s 3c o ∑C i C o 0

建立本工程的顶层设计。点击“File/New”→“Block Diagram/Schematic File”→“OK”，将Block1.dbf 另存为add4. dbf。add4. dbf是本工程的顶层设计文件。

（2）点击“File / Open…”将fualladd.bdf 文件打开。

（3）将fualladd.bdf制作成一个符号块，以便在add4. dbf中调用。点击“File / Create/Update / Create Symble Files For Currenf Fils”，弹出对话框（文件名一栏应出现fualladd.bsf），点击“保存”。于是，生成全加器的符号块文件fualladd.bsf。

（4）在add4. dbf的绘图区放置全加器符号。右击add4. dbf的绘图区，弹出浮动菜单，选择“Insert / Symbol…”弹出如下对话框：(在实验1中是怎样放置一个符号的？在这里也能用吗？试试看)

按图操作。结果在add4. dbf的绘图区放置了一个全加器符号。

（5）完成顶层设计。

按下图操作，完成4位二进制加法器的设计。存盘。

操作说明：

符号的旋转

右击待旋转的符号，弹出浮动菜单，选择“Rotate by Degrees / 90”可反时针旋转90°。

粗线表示由多条信号线组成的一组线，称为总线。而细线则表示单信号线。

总线的编辑方法1：见图示.

总线的编辑方法2：先画出单信号线，左击单信号线，使之选中；再在该线上右击，在弹出的对话框中选择“Bus Line”即可。

利用总线表示法可以方便地表示A[3..0]分别与带有标号的4条单信号线A[3]、A[2]、A[1]、A[0]相连。

在单信号线上加标号

左击单信号线，使之选中；再直接输入标号即可。

（5）编译。

（6）时序仿真

建立波形仿真文件。对4位加法器电路进行验证，仿真波形如图所示，其中A[3..0],B[3..0]表示2个4位二进制加数输入，和由S[3..0]给出，进位位为Co。

试一试

点击上图中的“+”按钮，会怎样？

怎样给定A和B 的值?

2.5思考题

（1）说明顶层设计与底层设计之间的关系。

*（2）按照本实验介绍的方法与流程，完成两个32位二进制数相加的加法器的设计，给出原理图，并仿真。（注：可将本实验作为一个符号块，在另一个顶层设计中调用）

2.6实验报告

（1）给出各层次的原理图、电路的仿真波形图和波形分析，分析实验结果。

（2）例举实验中遇到的问题及解决过程，由此得到的启发。