数字逻辑课程设计---基于FPGA的简单运算器

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1、 1 课程设计课程设计报告报告 课程名称脉冲与数字电路 设计题目简单运算器 专业通信工程 班级 学号 姓名 完成日期 2012 年 06 月 12 日 2 课程设计任务书课程设计任务书 设计题目：设计题目：基于基于 FPGAFPGA 的简单运算器的简单运算器 设计内容设计内容：运用可编程软件设计一个简单的运算器，首先设计原理图，并用 Quartusii 完成原理图绘制，或编写 VHDL 程序，调试电路或程序，下载到实验箱 设计要求设计要求：该运算器能完成-7 到+7 的简单的加、减、与、异或四种运算功 能，并且可以对溢出的结果进行修正。 指导教师： 2012 年 06 月 04 日 课程设计评

2、语课程设计评语 ： 成绩成绩 指导教师：_ 年月日 3 运算器 摘要 设计一个简单运算器。由顶层电路、运算器、按键输入、控制信号产生、修正 结果、显示等模块构成。用Quartus II绘制原理图或编写 VHDL 程序，然后封装 画出电路图，该简单运算器可以实现加、减法算数运算和与、异或逻辑运算，且该 运算器设计完之后经过了Quartus II软件和 FPGA 实验板的下载验证。 关键词:运算器，Quartus II，VHDL 程序 数字逻辑课程设计报告 4 目录目录 第一章系统原理 . 7 1.1 系统功能 7 1.2 系统原理图 8 1.3 电路设计原理. 8 第二章系统组成 . 9 2.1

3、 按键模块 9 2.1.1 按键模块 VHDL程序 9 2.1.2 按键模块仿真波形 13 2.1.3 按键模块电路封装图 14 2.1.4 按键模块功能 . 14 2.2 控制信号产生模块 14 2.2.1 控制模块 VHDL程序 14 2.2.2 控制模块仿真波形 17 2.2.3 控制模块电路封装图 17 2.2.4 控制模块功能 . 18 2.3 修正模块 18 2.3.1 修正模块 VHDL程序 18 2.3.2 修正模块仿真波形 22 2.3.3 修正模块电路封装图 22 2.3.4 修正模块功能 . 23 2.4 显示模块 23 2.4.1 显示模块 VHDL程序 23 2.4.

4、2 显示模块电路封装图 26 2.4.3 显示模块功能 . 27 2.5 运算器模块 27 2.5.1 运算器模块功能 . 27 2.5.2 运算器模块电路图 27 第三章定制选择器 28 3.1 定制选择器 28 3.2 用 VHDL符号图画运算器顶层电路图. 30 第四章 下载验证及调试 . 32 4.1 器件选择及引脚设置 32 4.2 配置文件下载. 33 结论. 34 参考文献 35 数字逻辑课程设计报告 5 前言 随着 FPGA 性能的不断完善，FPGA 器件的种类日益丰富，受到世界范围 内电子设计人员的普遍欢迎，并占据了较大的市场，其生产厂家也由原来的 Xilinx公司一家增加到

5、 Altera、Actel、lattice等十几家公司。 Altera 公司的主要产品有：属于 FPGA 的 FLEX、ACEX、APEX、Mercury、 Excalibur、Stratix 和 Cyclone 等系列；属于 CPLD 的 MAX 和 Classic 系列。开 发工具有，被普遍认为是最优秀 PLD 开发平台之一的 MAX+Plus II 和支持 APEX、Mercury、Excalibur、Stratix和 Cyclone 系列器件的 Quartus II 开发软件。 Cyclone 系列器件是 Altera 公司推出的低价位 FPGA 产品，是 Stratix 系列 的简化

6、版，分为 Cyclone I 和 Cyclone II 两个系列。Cyclone I 系列产品为基于 1.5V、采用 0.13um全铜 SRAM 工艺的低成本 FPGA。Cyclone II 系列产品基于 1.2V，采用 0.09um 全铜 CMOS 工艺，SRAM 编程技术，其成本更低、容量更 高、速度更快。它和高性能的 Stratix II 系列的 FPGA 是目前 Altera 公司主流产 品。 我的简单运算器主要是用 VHDL 语言编写，以 Cyclone 器件为依托，并下 载到 Altera 仿真工具箱 Cyclone-EP1C6Q240C8 验证功能成功，能够初步完成简 单运算器的雏形。 随着大规模集成电路技术和计算机技术的高速发展，在涉及通信、国防、 工业自动化、计算机设计与应用、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中， FPGA 技术的含量正以惊人的速度提升。电子类的新技术项目的开发也更多地 依赖于 FPGA技术的应用，特别是随着 HDL等硬件描述语言综合功能和性能的 提高，计算机中许多重要的元件（包括 CPU）都用硬件描述语言来