quartusii设计一位全加器波形
时间: 2025-03-15 07:07:44 浏览: 44
### 设计一位全加器电路并生成波形图
#### 半加器设计
半加器是一个简单的组合逻辑电路,用于相加两位二进制数。它有两个输入 \(A\) 和 \(B\),以及两个输出:和 (\(S\)) 及进位 (\(C_{out}\))[^2]。
半加器的真值表如下:
| A | B | S (Sum) | C_out (Carry Out) |
|---|---|---------|------------------|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
通过上述真值表可以得出布尔表达式:
\[ S = A \oplus B \]
\[ C_{out} = A \cdot B \]
在 Quartus II 中可以通过原理图工具实现该功能。
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#### 全加器设计
全加器扩展了半加器的功能,能够处理来自低位的进位信号 \(C_{in}\)[^1]。因此,全加器有三个输入:\(A\)、\(B\) 和 \(C_{in}\),以及两个输出:\(S\) 和 \(C_{out}\)。
全加器的真值表如下:
| A | B | Cin | Sum (S) | Cout (Carry Out) |
|---|---|-----|---------|------------------|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
基于以上真值表可得布尔表达式:
\[ S = A \oplus B \oplus C_{in} \]
\[ C_{out} = (A \cdot B) + (C_{in} \cdot (A \oplus B)) \]
在 Quartus II 的原理图编辑器中,可通过连接两个半加器和一个或门来构建全加器[^1]。
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#### 使用 Quartus II 进行仿真
为了观察全加器的工作情况及其波形图,在 Quartus II 中需执行以下操作:
1. **创建项目**:启动 Quartus II 并新建一个 FPGA 工程。
2. **绘制原理图**:打开原理图编辑器,按照前述逻辑关系放置逻辑门组件,并将其连线形成完整的全加器电路。
3. **设置测试激励文件**:使用矢量波形编辑器(Vector Waveform Editor),定义输入信号 \(A\)、\(B\) 和 \(C_{in}\) 的变化序列。
4. **运行仿真**:配置仿真环境后,点击“Start Simulation”按钮即可得到输出波形图。
以下是 Verilog 实现的一个简单例子供参考:
```verilog
module full_adder (
input a,
input b,
input cin,
output sum,
output cout
);
assign sum = a ^ b ^ cin;
assign cout = (a & b) | (cin & (a ^ b));
endmodule
```
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#### 波形分析
通过 ModelSim 或者 Quartus 自带的波形查看器,可以看到输入信号与输出信号之间的对应关系。这有助于验证设计是否满足预期功能需求[^2]。
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