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1位半加器

设计一个1位半加器电路,然后在实验板上实现自己设计的逻辑电路,并验证是否正确。

如果不考虑有来自低位的进位,将两个1位二进制数相加,称为半加。实现半加的电路叫做半加器。按照二进制加法运算规则,可以得到如下表所示的半加器真值表。其中,A、B是两个加数,S是相加的和,CO是向高位的进位。将S、CO和A、B的关系写成逻辑表达式则得到:

S=A’B+AB’=A⊕B
CO=AB

1位半加器的符号、真值表以及逻辑构成

1. 知识点

  1. 熟悉和掌握FPGA开发流程和Web IDE、Lattice Diamond等FPGA设计工具的使用方法;
  2. 通过实验理解基本门构成的组合逻辑电路;
  3. 体验半加器的逻辑构成方式;
  4. 掌握用Verilog HDL数据流方式描述电路的方法。

2. 使用CircuitJS仿真

电路图仿真可以参见CircuitJS中1位半加器:

用Circuitjs对1位半加器做到仿真

3. 原理图

onebitadder_led.png

4. Verilog代码

程序清单halfadder.v

  module halfadder
    (
      input a,             //第一个加数a
      input b,             //第二个加数b
      output sum,          //显示和的led
      output cout          //显示进位的led
    );
 
    assign sum=a ^ b;     //sum=a⊕b
    assign cout=a & b;	  //cout=ab
  endmodule
 

5. 管脚分配

1位半加器在Web IDE中的管脚分配

6. 功能验证

  1. 打开Lattice Diamond,建立工程。
  2. 新建Verilog HDL设计文件,并键入设计代码。
  3. 综合并分配管脚,将输入信号(a与b)分配至拨码开关,将输出信号sum,cout分配至板卡上的LED。分配管脚号:a/M7,b/M8,sum/N13,cout/M12
  4. 构建并输出编程文件,烧写至FPGA的Flash之中。
  5. 拨动拨码开关,观察输出结果。