EDA课程设计--2位十进制四则运算器电路.doc

《电子设计自动化》
课程设计
题目： 2位十进制四则运算器电路

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摘要
本次设计的目的是通过QuartusII软件实现输入两个2位十进制数（0~99），输出它们的四则运算（加减乘除）结果（发光二极管显示运算模式；调用LPM_MULT、LPM_CONSTANT及LPM_DIVIDE模块）。实现的方法是利用四则运算的规律进行初步设计，然后进行调整和修改。最终结果要求：随机的输入两个数，经过加法、减法、乘法和除法的运算，可以得到正确的运算结果。
主要分为4大部分：一、2位十进制数模块；二、加减乘除四则运算四个小模块；三、加减乘除四则运算的选择模块；四、处理输出结果的模块。
目 录
1 系统设计 4
2 单元电路设计 5
3 软件设计 5
4 系统测试 14
5 结　　论 14
6 参考文献 14
1、系统设计
设计要求：
输入两个2位十进制数（0~99），输出它们的四则运算（加减乘除）结果；发光二极管
显示运算模式；可调用LPM_MULT及LPM_DIVIDE模块。
系统设计方案：
系统设计思路
要完成2位十进制四则运算器电路，首先，需要生成2个两位的十进制数，其次，需要加减乘除四个运算，然后，四种运算的选择，最后，对输出结果的处理。
2个2位十进制模块：法一，用两个100进制计数器构成；法二，用4个10进制计数器构成。因为add1模块（后面详细介绍）只有两个输入口，所以选择法一比较方便。
加减乘除四则运算：①加法：写一个加法程序，制成模块，再分别取出它的各位、十位、百位。②减法：写一个减法程序，用调用LPM的方法制成一个模块，在分别取出它的各位、十位和符号位。③乘法：直接调用内部LPM，制成乘法模块。④除法：直接调用内部LPM，制成除法模块。
加减乘除运算的选择：写一个4路选择器，分别选择加减乘除。
对输出结果的处理：写一个程序，对应不同选择下的不同输出，注意位数（加法：输出在0～198之间，需3个LED灯来显示；减法：输出在0～99之间，需3个LED灯（其中一个符号位）；乘法：输出在0～9801之间，需4个LED灯；除法：输出在0～99之间，需2个LED灯。综上可知，输出一共需4个LED灯）。
总体方案的论证与比较
该方案能够较好的实现本设计的功能。一些小模块可以有不同做法。如：
2位十进制模块：法一，用两个100进制计数器构成；法二，用4个10进制计数器构成。因为add1模块（后面详细介绍）只有两个输入口，所以选择法一比较方便。
加减乘除输出结果的处理：要求出各个位的数。（假设输出结果3位）法一：每次除以10，依次求出个位、十位、百位；法二：除以100，得百位，除以10得个位和十位。因为法二需要较多的LPM_DIVIDE和LPM_CONSTANT，所以，法一比较好。
（3）各功能块的划分与组成
（4）系统的工作原理
对于随机输入的两个数，系统都会对其进行加减乘除四则运算，然后选择加法、减法、乘法或除法来作为输出，并验证其正确性。
2、单元电路设计
一、输入单元（2个2位十进制模块）
输入单元设计中， 用VHDL语言来实现该功能，然后制成模块。
二、加法单元
对两个输入的数进行加法运算，可用VHDL语言来实现该功能。其输出结果在0～198之间，将其结果显示在LED灯上，就需调用4个LPM_DIVIDE和4个LPM_CONSTANT来实现。
三、减法单元
对两个输入的数进行减法运算，可用VHDL语言来实现。结果有正、负之分，“F”来
表示负号。输出范围在0～99之间，需2个LPM_DIVIDE 和2个LPM_CONSTANT来将其结果显示在LED灯上。
四、乘法单元
乘法单元可调用LPM_MULT模块来实现。其输出结果在0—9801之间，需4个LPM_DIVIDE和4个LPM_CONSTANT来将其结果显示在LED灯上。
五、除法单元
除法单元直接调用3个LPM_DIVIDE 和2个LPM_CONSTANT就可以实现其要求。