用verilog编写16位加法器乘法器自动售货机

Verilog课程实验报告

实验1十六位超前进位加法器

系统设计要求

用超前进位加法器实现一个有符号位的16位加法器，并且考虑溢出的情况

详细设计

根据超前进位加法器的原理Co = G | ( P & Ci ) S = P ^ Ci 设计出4位加法器的子模块，然后通过4个4位加法器的相连来得到十六位的加法器。原理如下图所示。溢出用flag=0表示。

F A F A F A F A

P 0

G 1

P 0

G

1

P 2

G

2

P 3

G 3

C o ,3

C o ,2

C

o ,1

C

o ,0

C i ,0

F A F A F A F A

P 0

G

1

P 0

G

1

P 2

G

2

P 3

G 3

C

o ,2

C o ,1

C

o ,0

C i,0

C o ,3

M u l t i p l e x e r

B P =P o P 1P 2P 3

Id e a : If (P 0 a n d P 1 a n d P 2 a n d P 3 = 1)th e n C o 3 = C 0, e ls e “k ill” o r “g e n e r a te ”.

程序

"

module sixteenaddertest;

wire [15:0] s;

reg [15:0]a,b;

wire flag;

parameter times=5;

a=-10743,,b==11372没有溢出，sto=0.通过这个实验验证了s=a+b，实现了带符号位的加法器。

实验二十六位加减法器

系统设计要求

将加法器和减法器结合到一起，实现带符号位的16位加减法运算，并考虑溢出。

详细设计

在16位加法器的基础上，加上一条判断语句，如果出现减的操作，被减数取反加一，这样就实现了减的运算，用add_sub来表示加减运算符，当add_sub=0时候实现的是减运算，add_sub=1的时候实现的是加运算。

程序

"

module adder_sub_test;

wire [15:0] s;

reg [15:0]a,b;

reg add_sub;

wire flag；

initial

当a=-4659 b=12817 add_sub=0,减操作，输出s=-17476，无溢出，flag=0.

当a=562 b=-24223 add_sub=1,加操作，输出s=-23661，无溢出，flag=0.

通过以上的结果分析，此程序实现了带符号位的加减法的功能。

实验三十六位的乘法器

11系统设计要求

实现16*16位的无符号位的乘法器

详细设计

乘法器的硬件电路原理如下

定义16个寄存器，用来存储一行乘操作产生的数据，最后的结果为所有16行相加。程序

";

module mult_test;

reg[15:0] a,b_in;

wire rdy;

wire[31:0] mux_out;

reg clk,rst_n,en;

initial

begin

clk=0;

forever #50 clk=~clk; end

initial

begin

rst_n=0;

en=0;

a=16'h1231;

b_in=16'ha231;

#100

begin

rst_n=1;

en=0;

a=16'h2137;

b_in=16'h0142;

end

#100

begin

rst_n=1;

en=1;

a=16'h0234;

b_in=16'h12a7;

end

#100

begin

rst_n=1;

en=1;

a=16'h0012;

b_in=16'ha261;

end

#100

begin

rst_n=0;

en=1;

a=16'h1112;

b_in=16'h0879;

end

#10000 $stop;

end

mux

mux1(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.en(en),.a(a),.b_in(b_in),.rdy(rdy),.mux_out(mux_o ut));

endmodule

仿真波形

通过仿真产生的波形如下所示：

当rst_n=0处于复位状态输出mux_out=0,当rst=1并且使能端en=1时候，乘法器工作。当a=564，b=4775,mux_out=2693100,sto=1,实现了乘的操作，验证了电路实现乘法功能。

实验四自动售货机设计

系统设计要求

自动售货机投入的金钱有50元，10元,5元,1元四种货币。可供选择的商品有7种类型。投入金钱后选择要买的商品，当投入的钱足够时，显示money_enough。并显示出要买的商品，并且找零，当投入的钱不够的时候，通过复位成初始态。具体的要求如下图所示：

详细设计

初始状态下，设投入的money，找零charge，money_enough都为0。投入的四种货币总共有12种情况，用price_all表示。设商品goods有7种，其价格为1,5,10,15,20,30,50，用price表示。Rest为低电平时候，一切初始。在rest为高电平的时候。选择商品，并且投币，当price-all小于price时候，也就是投入的金钱不够，显示money_enough为0，回初始状态。当pirce_all大于price时候，输出选择的商品goods。并且找零。其状态转换图如下：