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1、简单计算器 EDA 设计 目录 第 一 章 设 计 原 理.据.1 课 程 设 计 依 1 课 程设 计内容及 原 理.求.1 课 程 设 计 要 .1 第二章 设计流 程.2 设 计 图.2 第三章 模块连 .3 四 选 器.段数码管显 示.4 LED 灯 接 线 部 分 显 示 .4 数 码 管 程 序 设 计 5 循 环 扫 描 模 块.6 简易计算器总体程序设 计.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四
2、选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的7 第 四 章 仿 真 分 析.10 四 选 一 多 路 器.10 四 选 一多 路 器 仿 真 图.10 四 选一多 路 器 仿 真 波 形 分 析.10 数码 管.10 数 码 管 原 理 图 与 仿 真 图.10
3、数码章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决
4、定了位中的管 原 理 图 与 仿 直/、图 分 析.11 循 环扫 描.12 循 环 扫 描 仿 直/、图.12 循 环 扫 描 模 块 分 析.12 四 选 多 路 器.12 简 单 计 算 器 总 体 仿 直/、图.12 简单 计 算 器 仿 直/、图 设 计 分 析.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选
5、一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的设 计 体 会.14 第四章仿真分析 四选一多路器 四选一多路器仿真图 在软件 Quartus II 中输入程序，进行仿真，如下：四 选一多路器仿真图如下：图 8 四选一多路器仿真图 四选一多路器仿真波形分析 如图 4 所示为计四选一多路器的实序仿真图，当输入 a 为 1、b 为 1、c 为 00 时输出 out 为
6、2 即 1+仁 2;当输入 a=5，b=4，c=01 时输出 out=1.即 5-4=1，当输入 a=9，b=6，c=10 时输出 out=54，即 9*6=54，当输入 a=12，b=8，c=11 时输 出 out1=1，out2=4，即商为 12/8=1,余数为 12%8=4.经此验 证分析证明此计算器计算准确无误。模块设计成功。数码管 数码管原理图与仿真图 在 Quartus II 中输入程序，进行波形仿真。章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与
7、仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的原理图如下所示:章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码
8、管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的图 9 数码管原理图 数码管仿真图如下图所示：图 10 数码管仿真图 数码管原理图与仿真图分析 扫描电路通过可调时钟输出片选地址 SEL2.O。SEL2.
9、O 通过 3-8译码器的输出决定了 8 位中的哪一位显 示，a g 决定了显示什么字形。SEL2.O 变化的快慢决定 了扫描频率 f 扫描的快慢。片选地址端 SEL2.O 可计数器 74161 产生，如图 9 所示，从 000 计数到 111,以使 3-8译 码器顺序选通 k1、k2、k8。EL-EDA-m实验系统中已自带 3-8译码器，其对应输入接口为：SEL0SEL2悬空为高电平，其具体的对应关系如下表所示，故图 9 中的 3-8 译码器可 以省掉。如图 10 所示为数码管显示器的时序仿真波形，当输入 为 2 时七段数码管中 abcdefg 的高低电平分别为 1011011 即 abcdg
10、 点亮显示数字 2,当输入为 4 时七段数码管对应显示 1100110 即 abcdef被点亮显示数字 4.经验证其他数字显示 均正确，七段数码管显示器模块设计仿真成功 11 循环扫描 循环扫描仿真图 章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输
11、出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的在软件 Quartus II 中输入程序，对程序进行仿真。循 环扫描仿真图如下图所示：图 11 循环扫描仿真图 循环扫描模块分析 如图 11 所示为循环扫描时序仿真波形，该模块是一个 循环扫描计数器，在时钟和复位信号的控制下，从 000111 循环计数分别控制八个数码管循环点亮，于时钟的频率比较 快，大于人眼的分辨率，所以显示出八个数码管同时点亮，即同时显示计算器的输入、输出。四选一多路器
12、 简单计算器总体仿真图 在软件 Quartus II 中输入程序，进行仿真：12 计算器总体设计仿真图如下：图 12 总体设计仿真图 简单计算器仿真图设计分析 如图 12 所示为简易计算器总体设计仿真波形，设计一 个四选一多路器，当 c 为 00 时，为加法，c 为 01 时，为减 法；c 为 10时，为乘法；c 为 11 时，为除法。如图，在 rst 为低电平时，输出延迟，当 rst 为高电平后，在 elk 上升沿 时，a 为 00000000，b 为00000000，c 为 00,数码管 1 表示 a 的高四位，数码管 2 表示 a章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计
13、循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的的低四位，数码管 3 表示 b 的 高四位，数码管
14、4 表示 b 的低四位，数码管 5 到数码管 8 表 示输出 Dout。依次类推，可以看出，仿真出来的时序图是正 确的。13 第五章设计体会 通过对这门课程相关理论的学习，我掌握了 EDA 的一些 基本的的知识，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来 越大，更新步伐也越来越快。实现这种进步的主要原因就是 微电子技术和电子技术的发展。前者以微细加工技术为代 表，目前已进入超深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片 上集成几千万个晶体管；后者的核心就是电子设计自动化 EDA 技 术。EDA 是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的电子 CAD 通 用软件包
15、，它根据硬件描述语言 HDL 完成的设计文件，自动 完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下 载等工作。EDA 技术的出现，极大地提高了电路设计的 效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。在本次课设中，主要运用了 Quartus II 软件，今年我 们学习了这个软件，但是学习的不是很深，通过这次的学习，我章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一
16、多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的又进一步熟悉了这个软件，并且对一些不是很理解的程 序，通过自己查阅资料，现在可以熟悉的掌握了，这个软件 的重要性体现在模块设计、程序设计、仿真时间的设计等方 面，在仿真时间的设置上一定要注意延时的问题，在这个问 题上自己花
17、了很长的时间，就是于时间没有设计合理，在最 终慢慢调试中和对实验的总结，最终仿真出来了正确的仿真 图。通过本次课设，巩固了对课本知识点的学习，同时加强 了软件 Quartus II 编程在 EDA 设计系统中的应用。让我学 到了只有把所学知识与实践结合起来才能有更高的突破，而 且我还要掌握与专业相关软件的使用方法，增强了我的专业 技能。我想我对 EDA 的学习只能算是个入门，这个领域的发 展空间非常大，应用范围也非常广泛，而且我相信在将来还 会有更加广阔的应用前景。因此在以后的学习过程中，我不 能因为课程学习的结束而结束了我对这个领域的探索，相反 我会更加努力的去学习它。感谢老师孜孜不倦的教诲
18、，让我 不仅学到了知识，也学到了做人做事的一些道理，为我提供 了很多帮助。在接下来的学习生涯中，我会继续努力，努力 扎实地学习专业知识，实现自己的理想。14 目录 第 一 章 设 计 理.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码
19、管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的课 程 设 计 依 据.1 课程设计内容及原 理.1 课 程 设 计 要 求.1 第 二章 设 计 流 程.2 设 计 流 程 图.2 第三章 模块连 接.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真
20、图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的 数码管 LED 灯 6 简易计 器总体程序设 章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿
21、直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的器.10 四 选 一多 路 器 仿 真 图 .10 四 选一多 路 器 仿 真 波 形 分 析 .10 数码 管.10 数 码 管 原 理 图 与 仿 真 图.10 数码 管 原 理 图 与
22、 仿 真 图 分 析.11 循环扫 描.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可
23、调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的 循 环 扫 描 仿 直/、图.12 循 环 扫 描 模 块 分 析.12 四 选 一 多 路 器.12 简单 计 算 器 总 体 仿 直/、图.12 简单 计 算 器 仿 直/、图 设 计 分 析.13 第 五 早 设 计 体 会.章模块连器四选示段数码管显灯接线部分显示数码管程序设计块计循环扫描模简易计算器总体程序设第四章析器仿真分四选一多路四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析数码管图数码数码管原理图与仿真原理图与仿直图分计体会第四章仿真分析四选一多路器四选一多路器仿真图在软件中输入程序进行仿真如下四选一多路器仿真图如下图四选一多路器仿真图四选一多路器仿真波形分析如图所示为计四选一多路器的实序仿真图当输入为为为时输出为即成功数码管数码管原理图与仿真图在中输入程序进行波形仿真原理图如下所示图数码管原理图数码管仿真图如下图所示图数码管仿真图数码管原理图与仿真图分析扫描电路通过可调时钟输出片选地址通过译码器的输出决定了位中的