数字电路实验二：简易计算器设计报告.pdf

简介：
本设计报告详细记录了《数字电路实验二》中关于简易计算器的设计过程，包括硬件选型、逻辑功能分析及Verilog代码实现等内容。 这篇设计报告介绍了基于数字电子技术的简易计算器实验。该实验旨在让学生掌握逻辑电路的设计、Verilog HDL 数字系统设计以及实验设备的操作方法。学生需要完成一个能够执行四则运算（加法、减法、乘法和除法）的4位计算器，并通过波形仿真和硬件测试来验证其功能。 在设计过程中，使用了Altera公司提供的预制逻辑模块——LPM例化元件，这些预设组件能方便地构建各种类型的逻辑电路。具体来说，在实验中运用到了以下四种LPM元件： 1. **加法器（lpm_add_sub0）**：接收两个4位二进制数作为输入，并输出它们的和。 2. **减法器（lpm_add_sub1）**：同样接收两个4位二进制数，产生一个差值。 3. **乘法器（lpm_mult0）**：接受两个4位二进制数进行运算，结果为8位的乘积。 4. **除法器（lpm_divide0）**：输入包括被除数和除数两组4位二进制数据，输出则是商与余数各占四位。 为了控制不同的操作类型，设计了组合逻辑电路以及一个4选1的数据选择器。其中的组合逻辑电路可以根据矩阵键盘上的按键确定当前执行的操作（例如特定键值对应减法、另一些则代表加法等）。而该数据选择器会根据S0和S1信号将输入送至相应的运算单元。 在Verilog HDL编程中，定义了4选1的数据选择器模块(mux_4)，其中包括对端口及内部寄存器的设定。依据控制信号(S0、S1)的状态来决定数据流向：例如当S0和S1均为高电平时将输入导向减法操作；若为特定组合则指向加法操作等，未被选择的操作单元的输入会被设置成零。 通过这样的实验设计与实施，学生不仅能深入理解数字电路的基础知识，并且还能掌握Verilog HDL编程以及硬件描述语言的设计流程。这对于理解和应用现代数字系统设计来说至关重要。此外，在PLD（可编程逻辑器件）实验箱上进行调试和验证功能的实践也培养了学生们在实际工程环境中的重要技能。