EDA乘法器实验报告

实验七综合实验四位移位相加法乘法器一：实验内容用移位相加法设计一个四位(4bit)乘法器二：实验原理4bit乘法器的电路实现方法有多种，其中典型的电路有两种，其一：用组合电路实现，该电路将用到三个4bit加法器，16个两输入与门，该电路的特点：设计电路简单直观，电路运算速度快。但缺点是使用器件较多，连线较多。其二：就是本实验中要用的部分积。移位相加的方法实现的4bit乘法器。部分积移分相加乘法器的算法。下面将一个具体的乘法例题来分析这种算法，题中M4M3M2M1是被乘数，也可用M表示，N4N3N2N1函乘数，也可用N表示。进位悝为0-01011••…-01011进位悝为0-01011••…-01011••“+)00000—001011•““-00101!■■■■■+)1011........-0110111—0110111+)1011•““―进位位曲I-"10001111 10001111•“- 被乘数M(M4M3M2M1)一••“•“-乘数NCN4N3N2N1)-“•““-XI与M的部分积 〜一“““右移1位(得到新的部分积之和丿•““—N2与M的部分积 新的部分积之和 右移1位-N3与NI的部分积新的部分积之和•••••—右移1位•••••••—N4与M的部分积二二新的部分积之和......_右移1位得到毘后的乘积数厂第一运算周期第一运算周期第三运算周期第四运算周期从以上算法可以看到，该算法其有四个重复运算周期，每个周期共有三步运算，第一步：求Ni与M的乘积；第二步将Ni与M乘积与前一个周期右移后的部分之和相加，第三步：将第二步的结果右移一位得到的部分积之和，为下一周期的运算作准备，当做完四次周期物理运算后，得到的最后数就是4bit相乘器的乘积数。三：设计理念1)74283级联从上图可以看出每一个运算周期都都是由两个部分积相加得到，然后再右移一位，所以乘法器的主要部分有74283带4位快速进位的全加器组成。NAX+plusII-e：\aaaaaaaljia£aqi_[jiafaqi.gdf-GraphicEditor]MAI+plusIIFileEditViewSymbolAssignUtilitie;iOptionsWindowHelp-S'X□ k?必艮屈毋回型圍園蠶盾闻園气勰豪宜Mial" 8 " "迥：将乘法器打包成如下形式num10波形图：GT3:14|surn[4..1]抄3:47|surn[4..1]num10波形图：GT3:14|surn[4..1]抄3:47|surn[4..1]抄3:39|surn[4..1]jiauiiiHiuhengl1@3523cin Ijiauiiieichengl1@7227aljiaoiiieicheng111®3625b1 Ijiauiiieicheng111®7325a2 IjiauiiiHiuhengl1@3721b2 Ijiauiiieiuheng11@7851a3 Ijiaoiiieicheng111®38也b3 Ijiauiiieichengl1®7928a4 Ijiaui.iiHiuheng11@3929b4 Iiwpor'uCCINPUT■IHPUT'vccimpor-vccIHPUT''uCCINPUT■vccIHPUT'VCCIMPUT-VCCINPUT-cih qxnum11RX Q2num12BX Q3Q4Q5A3 Q&B3 QTnum13num14num15num16num17A QS11444 I-)X58 44DOI58 絢仃«OX58阳2仇44伪58 絢仃44㈱ 58絢仃44舄6 X 7 X B ){ 7 X 6 ){ 7 X 6 ){ 7 ){ G j{ 7 6 7 ；5 m7X师5HX7X6XX5HX7 何Q5册7X6XX5啓7怡灯5血3 m xn3m m3hx m3m nx3m nx3口⑷在时钟的每一个上升沿的时候，乘法器进行运算。2）将二进制转换为10进制但是由于要在七段LED数码管中显示，所以原始的输出形式不能满足，因为上边的器件输出的是二进制，所以要将输入的乘数被乘数和结果转化为10进制，最大四位二进制即十进制的15，将被乘数A【3..0】和乘数B【3..0】除以10，余数即为个位，同理输出的结果最大为225，连续两次除以10，分别得到个位，十位的数，这样就将二进制的乘数，被乘数和结果转化为了10进制的数，从而方便了数码管的显示。如图：rlrmrn个位，q4q5rh十位，q2百位。3）选择器下面是将输出结果用7449译码器译码到数码管中，但是一个译码器不能同时译码（最多7个）数据，所以要用时钟信号以及多选器。如图：rl[3..O]data7J3..0]rh[3』]data6」rl[3..O]data7J3..0]rh[3』]data6」3.rm[3..O]dataS」3.rn[3..O]data4[3..q2[3..O]data3」3q4[3..O]data2」3.q5[3..O]datal」3.q3[3..O]dataO」3jiaoweichengl1@96jiaoweichengl1@97jiaoweichengl1@98qO砂3A即 ：「ql仁.1左上角的ee为8选1四位多选器，其对应的二进制值如下Data二进制值Q5001Q4010Q2011Rn100Rm101Rh110Rl1114）译码器：ruOAA OBB OCC ODD OEruOAA OBB OCC ODD OEBIN OFOGrlr2r3bin……F^'IWPOT-：广qi「i1 ■-vcc-J1?BCDTO7SEG—I >aiiauiiiHiijhHnql1—1 >biiauiiiHiijhAngl1®>4y―1 >cji3uiiiHir：hHrig11—1 >dji3uiiiHir：hHrig11®>47—I >eiiauiiiHiijhHngl1®>4ti―I >fiiauiiiHiijhHngl1®>44—i >giisuiiiHiijhHngl1MPUTOUTPUTT1Tj:OUTPUT爭UTPUT芳UTPUT总体设计图如下：MAI+plusII-e:\_3XF三三MAX+plusII-4：... 哩］图片MAI+plusII-e:\_3XF三三MAX+plusII-4：... 哩］图片-doc-Micro.四：实验日志与心得体会实验日志当我做完EDA前6个实验时，我已经熟悉了一些器件的设计，比如触发器，寄存器还有计数器，当我看到第七个实验移位相加法乘法器的时候，我首先想到的是利用加法器，所以我首选742834位二进制加法器来设计乘法器的主要部分所以我又重新找到74283的相关资料来详细了解它的工作原理，所以在4月28号的实验课时，我主要是设计乘法器的主要部分即3个74283级联，并且验证了其正确性，具体参考设计理念的第一部分。但是由于设计出来的乘法器算出的结果仍然是二进制，不能够在数码管上显示，所以必须要转换为十进制，为了解决这个问题，我特意向我们班的文人同学请教解决方法，通过他的解释我明白了如何将二进制转换为十进制。在次要非常感谢文人同学的鼎力帮助。解决过程参考设计理念第二部分。在5月13号那天实验课上，我准备开始尝试将输出结果在数码管上显示，但是新的问题出现了，就是乘数，被乘数还有结果总共会有最大7个数字，即要在7个数码管中显示，这就需要选择器来选择每个部分对应的数码管，通过2个小时的努力还是没有成功，这个问题也一直纠结着我，所以我在星期六的下午做晚TTL实验后又开始调试EDA的这个实验，最后终于成功了。实验心得：通过三周的电子设计的数字部分EDA设计，我们掌握了系统的数字电子设计的方法，也知道了实验调试适配的具体操作方法。在设计过程中，我们遇到了各种问题，在老师的指导下和我们自己的努力，克服了各种问题，最后得到了成功这次设计使我掌握了很多有用的经验也学到了很多在书本上学不到知识，为以后的学习和工作打下坚实的基础通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。但是在编写顶层文件的程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了一口气。器件的选择也很重要,只有选择合适的器件,才能正确的编译,从而能更好的做好本次试验!通过这次课程设计使我懂得了理论与实