3.5 实验五4变量多数表决器
3.5.1 实验目的
（1）熟悉和掌握FPGA开发流程和Quartus软件使用方法；
（2）通过实验理解基本逻辑门电路；
（3）学习用Verilog HDL数据流级描述基本门电路。
3.5.2 实验任务
设计一个4变量多数表决器，在4个输入中A代表2，B、C、D分别代表1，当输入数值大于或等于3时，输出为高电平，否则，输出为低电平。
3.5.3 实验原理
4变量多数表决器，可以理解为四人投票，将所投的票数加起来，若大于等于3票，则投票通过。注意：每个人的票数不同。由此可得到如下表1-5所示的真值表。定义四个输入A,B,C,D和一个输出Y。则他们的关系写成逻辑表达式经化简可得到：
表1-5 4变量多数表决器真值表
| A | B | C | D | SUM | Y |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 2 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 2 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 3 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 3 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 4 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 3 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 4 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 4 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 5 | 1 |
3.5.4 逻辑电路
3.5.5 Verilog HDL建模描述
4变量多数表决器程序清单voter4.v
module voter4
(
input wire a, //定义输入的低位进位及两个加数a、b、c、d
input wire b,
input wire c,
input wire d,
output wire led //定义显示输出结果的led
);
assign led = (a&b)|(a&c)|(a&d)|(b&c&d); //根据逻辑表达式赋值
endmodule
3.5.6 实验步骤
1.打开Quartus，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、b、c、d分配至拨码开关，将输出信号led分配至板卡上的LED。
| 信号 | FPGA PINs |
|---|---|
| a | J12 |
| b | H11 |
| c | H12 |
| d | H13 |
| led | N15 |
4.构建并输出编程文件，烧写至FPGA的Flash之中。
5.按下对应按键/拨动拨码开关，观察输出结果。