quartus__用原理图输入法设计八位全加器实验

### Quartus II 用原理图输入法设计八位全加器实验 #### 实验目的 本次实验的主要目的是熟悉并掌握如何使用Quartus II 的原理图输入方法来设计简单的组合逻辑电路，特别是针对一个八位全加器的设计过程。通过这一实验，能够深入理解层次化设计的思想，并且能够熟练地应用EDA（Electronic Design Automation）软件来进行原理图输入方式的电子线路设计。 #### 实验原理 **八位全加器的构成**：一个八位全加器可以通过串联八个一位全加器来实现，其中低位全加器的进位输出（Cout）连接到相邻高位全加器的进位输入（Cin）。这种串行传递进位的方式使得全加器能够在多位数的加法运算中正确处理进位。 **一位全加器的工作原理**：一位全加器是一种用于对两个一位二进制数以及来自低位的进位进行加法运算的逻辑电路。它包含两个基本部分——半加器和进位逻辑。半加器负责计算两个一位输入的和（Sum），而进位逻辑则根据输入计算是否会产生新的进位（Cout）。 #### 实验内容 1. **半加器与全加器的设计**： - **半加器原理图**：半加器由两个一位输入（A和B）组成，输出为和（Sum）和进位（Cout）。在本次实验中，半加器的输入通过键1、键2 (PIO0/1) 连接到AIN和BIN，而输出则连接到发光管D2、D1 (PIO9/8)，分别表示SUM和COUT。 - **一位全加器原理图**：一位全加器除了包含两个一位输入外，还增加了一个进位输入CIN。全加器的输出除了SUM和COUT外，还包括了进位输出COUT。在这个实验中，键1、键2、键3 (PIO0/1/2) 分别作为AIN、BIN和CIN的输入，而输出SUM和COUT则连接到发光管D2、D1 (PIO9/8)。 - **仿真波形**：通过对半加器和一位全加器的仿真，可以验证其功能是否正确。波形图显示了输入信号的变化以及相应的输出变化情况。 2. **八位全加器的设计**： - **原理图设计**：基于之前设计的一位全加器，可以构建出一个八位全加器。通过将八个一位全加器串联起来，实现对八位数的加法操作。在这个实验中，键2、键1 (PIO?) 被用来输入八位加数，键4、键3 (PIO?) 输入八位被加数，而数码6和数码5则显示加法的结果，D8显示进位COUT。 - **仿真波形**：对于八位全加器的仿真，同样需要验证其正确性。波形图展示了八位加数和被加数的输入变化以及最终结果和进位的变化情况。 #### 实验总结 通过这次实验，不仅学会了如何使用Quartus II 软件进行原理图输入法设计，还深入了解了层次化设计的重要性。层次化设计方法不仅简化了复杂电路的设计过程，而且有助于提高设计的可维护性和可扩展性。此外，通过实际的操作和测试，对数字电路的基本概念有了更深刻的理解，并且掌握了从原理图设计到最终硬件测试的完整流程。 本次实验不仅提升了使用EDA工具的能力，也为今后从事数字电路设计奠定了坚实的基础。