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文檔簡介
1、燕 山 大 學EDA課程設計報告書題目: 算術邏輯邏輯單元ALU 姓名:班級:學號:成績:一、設計題目及要求題目名稱:算術運算單元ALU要求:1進行兩個四位二進制數(shù)的運算;2算術運算:A+B, A-B, A×B;3邏輯運算:A and B, A or B, A not, A xor B;4. 用數(shù)碼管顯示算術運算結果,以LED指示燈顯示邏輯運算結果。2、 設計過程及內(nèi)容1.整體設計思路(1)根據(jù)設計要求將題目劃分為五個模塊。包括兩個邏輯運算模塊,兩個算術運算模塊,和一個控制模塊。其中邏輯運算模塊為A and B和A or B,A not和A xor B;算術模塊為A±B,A
2、×B。(2)因為需要進行四位二進制數(shù)的運算,因此用A3,A2,A1,A0表示四位二進制數(shù)A,用B3,B2,B1,B0表示四位二進制數(shù)B,用C4,C3,C2,C1表示四位二進制數(shù)C。其中A,B為輸入,C為輸出。2分模塊設計(1)A+B和A-B模塊(李佳樂負責)A+B可以直接通過74283 兩個四位二進制數(shù)加法器實現(xiàn)。A-B可以看作A+(-B),即A加B的補碼來實現(xiàn)。同時再設計一個轉換控制端M。M=0時實現(xiàn)A+B,M=1時實現(xiàn)A-B。最后再設計一個總的控制端K1,K1=1時模塊正常工作,K1=0時不工作。做加法時,C0為進位輸出,C0輸出1表示有進位,做減法時,C0為借位輸出,C0輸出1
3、表示有借位。通過74283五位輸出,進入譯碼器將五位變成八位輸出,在通過數(shù)碼管顯示。A+B,A-B總原理圖如下:A+B,A-B分原理圖如下:譯碼器原理圖如下:掃描電路原理圖如下:A+B仿真圖:15+15=30A-B仿真圖:14-6=8(2)AXB模塊(宋任強負責)乘法模塊計算部分由四個74285實現(xiàn),計算結果經(jīng)譯碼器編譯為10位BCD碼,經(jīng)掃描器輸入到數(shù)碼管,K2控制是否進行乘法運算。AXB總原理圖:A×B運算部分譯碼器掃描器AXB仿真圖:5x5=25(3)A and B和A or B模塊(劉宏煒負責)A and B模塊通過四個二輸入與門實現(xiàn),A or B通過四個二輸入或門實現(xiàn)。同時
4、設計一個轉換控制端M,當M1時,A and B模塊工作,M0時,A or B模塊工作。最后設計一個總的控制端K3,K31時模塊正常工作,K30時模塊不工作。最后,在C1,C2,C3,C4 四個輸出端接LED指示燈,當輸出1時,指示燈亮,輸出0時,燈不亮。A and B,A or B的原理圖如下:A and B仿真圖:A or B仿真圖:(4)A not和A xor B模塊(劉宏煒負責)A not直接通過四個非門實現(xiàn), A xor B直接通過四個異或門實現(xiàn)。同時設計一個轉換控制端M,當M1時,A非工作;當M0時,A異或B工作。另外再設計一個總的控制端K4。當K41時,模塊正常工作;當K40時,模
5、塊不工作。最后,在C1,C2,C3,C4 四個輸出端接LED指示燈,當輸出1時,指示燈亮,輸出0時,燈不亮。A not,A xor B原理圖如下:A not仿真圖:A xor B仿真圖:(5)控制模塊(劉宏煒負責)控制模塊可以通過一個二線四線譯碼器來實現(xiàn),依次控制上述總的控制端K1,K2,K3,K4。從而可以分別實現(xiàn)各個模塊的功能。譯碼器真值表輸入端輸出端S1S0K1K2K3K4001000010100100010110001控制模塊原理圖如下:控制模塊仿真圖:3、 設計結論出現(xiàn)的問題:在實現(xiàn)如何讓四位二進制數(shù)相乘的結果,在數(shù)碼管顯示時,我們遇到麻煩,通過在網(wǎng)上查閱資料,以及小組成員討論,最終我們采用4片74185串聯(lián)進行轉換,將由乘法運算結果的八位輸出轉化為十位BCD碼輸出,再經(jīng)過掃描電路,最終實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。設計感想:這次為期兩周的EDA課程設計,讓我們進一步了解了一些芯片的功能,學習了MAX+PLUSII和EDA試驗箱的基本用法的,了解到如何將軟件里設計好的文
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