EDA课程设计论文——乘法器.doc

目录 一、 综述 2 乘法器总体设计 2 二、 设计内容与仿真结果 2 1. 防抖存数部分 2 小结 5 2. 输入模块部分 6 3. LED显示部分 6 4. 乘法部分 7 小结 9 5. 选择显示部分 10 6. 数码管显示部分 10 7. 整体结果 12 小结 12 8. 附2进制转BCD码 13 小结 14 三、 总结 15 一 乘法器总体设计 本设计由防抖存数模块，输入模块，乘法模块，LED显示模块，选择显示模块以及数码管显示模块组成。可实现两个5位数相乘。用发光二极管显示输入数值，用7段显示器显示十进制结果。乘数和被乘数分两次由实验箱上的按键输入，同时在数码管显示分别显示乘数与被乘数。输入显示和计算结果显示，采用分时显示方式进行，可参见计算器的显示功能，显示采用16进制。KEY1~KEY5为数A、数B的输入端，KEY6表示乘号，KEY7表示等号。初始时刻数码管显示“00”，此时可直接输入数A，数码管显示数A，此后按下KEY6，表示数A输入完毕，此后输入为数B，数码管显示数B，数B输入完毕，按下KEY7，对输入的两数进行乘法计算，并由数码管显示结果。 各模块均由VHDL语言编写，例化成元件后采用原理图法进行连接。可简单清晰地描述各模块之间信号的传递。 实验箱主要由EPM7128SLC84-15及其外围电路组成，箱上LED及数码管均为共阳极接法，按键按下时输出高电平。 乘法器整体设计如下图所示： 设计内容与仿真结果 防抖存数部分 本设计采用按键输入，所以需对按键进行防抖，同时，由于按键按下后会弹起，不能保持输出高电平，所以须对输入处理，此处曾设计了两种方案： 采用RS触发器搭建而成，R端接地，在时钟上升沿触发下，S端输入高电平（按下按键）时Q端输出为高，此后S端输入低电平（松开按键），Q端保持输出为高。 用RS触发器搭建的实现方式如图： 但此方法在输入A时置为高的位，输入B时仍为1，此时需要清零。所以将清零端接到”乘法”(图中为”CHENG”)控制端，按下此键，表示数A输入完成，同时对前5位清零。按下“等号”(图中为”DENGYU”)后，计算完成，需对各位清零。在试验箱上实验时发现，用一位按键清零，干扰十分严重，只要有输入就会对其他位清零。故采用两位同时控制清零。“CHENG”与“RES”同时按下清前5位，“DENGYU”与“RES”同时按下清各位零。注意按“CHENG”的时间前后都要长于按“RES”的时间，按“DENGYU”的时间前后要短于按“RES”的时间，才能达到正确的效果。仿真结果如图： 采用程序方法控制，当检测到输入的上升沿时输出取反。此时需要按键的输入稳定，故需防抖模块，可用两个D触发器搭建，也可用程序描述，防抖时需要的时间延迟可计数实现，也可对实验箱的时钟分频，得到稳定的时钟脉冲防抖。此处采用分频方式实现。分出8HZ的频率。 整体电路如图所示： 防抖模块主要程序： ARCHITECTURE behave OF fangdou IS SIGNAL QA,QB:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF(CLKEVENT AND CLK=1) THEN QA=KEY; QB=QA; END IF; KOUT=QA AND (NOT QB); END PROCESS; END behave; 程序所描述的原理图为： 仿真结果如下： KEY(保持输入)模块主要程序： ARCHITECTURE behave OF KEY IS BEGIN PROCESS(SHURU) VARIABLE QA:STD_LOGIC; BEGIN IF(SHURUEVENT AND SHURU=1) THEN QA:=NOT QA; END IF; SHUCHU=QA; END PROCESS; END behave; 仿真结果如下： 可以看出，与二分频效果相同。 分频模块主要程序： ARCHITECTURE behave OF fenpin IS SIGNAL QA:STD_LOGIC; SIGNAL QB:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(clk) VARIABLE I:INTEGER RANGE 0 TO 99 ; BEGIN IF(clkevent and clk=1) THEN IF(i99) THEN I:=I+1; ELSIF(i=99) THEN i:=0; QA=NOT QA; END IF; END IF; -- HZ8=QA; END PROCESS; PROCESS(QA) VAR