四位二进制除法器说明书.doc

目 录 一 、设计目的 1二 、设计要求 1三 、设计内容 13.1、除法的实现 13.2、设计框图 13.3、功能说明 13.4、VHDL程序源代码 23.5、VHDL程序说明 3四 、原理图和印刷板图 4 PCB板图 4 Protel 原理图 5五、设计结论 6六、设计心得体会 6七、主要参考文献 7一、 设计目的1. 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2. 学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图。二、 设计要求设计一个四位二进制除法器，具体要求如下：1. 用键盘输入两个四位二进制数，并用数码管显示输入数。2按除法键即显示相除结果。 3. 除数为零时，数码管黑屏，不显示任何内容。三、 设计内容 1、 设计过程 要想实现四位二进制除法器，必须首先实现除法的功能。除法实现的方案可以用VHDL语言实现。整个四位二进制除法器包括：输入电路，判断电路，除法电路，译码电路和显示电路。这些电路可以分别进行设计。2、 设计框图 输入A商输入B余数判断B是否为0 除法器3各个模块的功能说明l 整个四位二进制除法器的实现可以分为以下5个部分：l 输入电路：输入两个4位2进制数A和B。它是通过连着高电平的8个开关来实现的。l 判断电路：判断B是否为0。它是通过1个5输入同或门实现的。如果 B为0，输出端输出高电平，使能端除法器不工作，显示器黑屏。l 除法电路：由VHDL语言实现的。它实现两个4位2进制数相除，并输出商y和余数r.l 译码电路：由VHDL语言实现的。它实现两个4位2进制数相除，并输出商y和余数r.l 显示电路：将译码器译成的数用数码管显示出来。4VHDL程序源代码除法源代码1 Library ieee;2 Use ieee.std_logic_1164.all;3 Entity divider is4 Generic (n: integer :=3);5 Port( a, b : in integer range 0 to 15;6 y:out std_logic_vector ( 3 downto 0);7 rest:out integer range 0 to 15;8 err:out std_logic);9 End divider ;10 Architecture rtl of divider is11 Begin 12 Process (a,b)13 Variable temp1:integer range 0 to 15;14 Variable temp2:integer range 0 to 15;15 Begin16 temp1:=a;17 temp2:=b;18 if(b=0)then err =1;19 Else err=temp2*2*i) then23 y(i) =1;24 temp1:=temp1-temp2*2*i;25 Else y(i)= 0;26 End if;27 End loop;28 Rest =temp1;29 End process;30 End rtl;5VHDL程序说明假设要计算Y=A/B，其中 A 和 B 有相同的位数4位。假设A=“1011”，B=“0011”。我们希望得到的运算结果是Y=“0011”和余数“0010”。分析商的计算方法。首先对A和B进行比较。如果前者大于后者，则Y为1，然后将A减去B；否则Y=0；再进入下一行。当n+1次迭代之后，计算完成，剩下的A就是余数。让B乘以2的n次幂相当于将B向左移n位，所以新的B矢量比原矢量长n位。如果A比新的B更大，则Y（n）取值为1，然后将A减去B（移位后的）；否则Y=0；此后进行新的迭代。 将B乘以2的n-1次幂相当于将B向左移n-1位，或将刚才计算时用到的值想右移1位。然后再将它和A比较，重复前面的步骤来决定Y（n-1）是取0还是1。整个计算过程需要循环进行n+1次上述操作。第一个使用的是if 语句，另一个使用的是if 和loop语句。第一种方案是按部就班的进行编码，所以可以看出代码是与算法对应的。第二种方案更简洁一些，并且更通用（位宽参数是通过第6行的GENERIC来声明的）。在这两种实现方案中，由于被除数不可以为0，所以在下面的代码中都要检测B是否为0。仿真结果见下图；四、 原理图和印刷板图PCB版图 电路原理图说明：S1、S2输入信号，输入S2的信号经过A2判断，若全为0，则出高电平，使能端除法器不工作，显示器黑屏。输入的两信号经除法器A1处理，经VHDL语言实现，输入商Y和余数R。最后将译码器译成的数用数码管显示出来。五、设计结论本设计用 一个5输入同或门和 一个VHDL编程除法器，实现数据A除以数据B并输出商Y和余数R的功能，经MAXPLUSE2仿真验证分析，可以实现此功能。六、设计心得体会l 通过本次课程设计，我深深的感受到自己的不足和差距。在课程设计中对PROTELL99，MAX-PULL2软件的掌握还不是特别的熟练，在以后的学习中应该注重学习此部分内容。也大量的查阅手册和文献资料，从中了解了一些硬件和软件的用途。七、参考文献l 任勇峰.。VHDL硬件描述语言 。北京：国防工业出版社。2005l 乔序峰译。VHDL数字电路设计教程。北京。电子工业出版社2005l 徐敏。电子线路实习指导教程。北京：机械工业出版社，2006l 朱玉正。EDA技术及应用。北京：清华大学出版社2005l 童诗白模拟电子技术基础北京：高等教育出版社，2002l 张建华数字电子技术北京：机械工业出版社，2004l 陈汝全电子技术常用器件应