电子学课程设计报告 有符号5位整数乘法器设计与制作.doc

哈尔滨工业大学(威海) 电子学课程设计报告 有符号5位整数乘法器设计与制作 姓名: 班级: 学号: 指导教师: 一 设计指导 电子学课程设计 （1）课程设计的性质、目的和任务 创新精神和实践能力二者之中，实践能力是基础和根本。这是由于创新基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理。实践活动是创新的源泉，也是人才成长的必由之路。 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。 （2）课程设计基本要求 掌握现代大规模集成数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。 （3）课程设计指导教材 《基础电子电路设计与实践》国防工业出版社 （4）课程设计内容 从1---7题目中任选其一完成。 （5）报告要求 a.设计的性质、目的和任务；b.设计课题要求；c.设计的内容、电路原理和详细的设计过程；d.调试与仿真结果；e.调试中遇到的问题及解决的方法；f.详谈自己的体会、感想、建议。 （6）成绩评定 成绩评定按照实际完成情况、题目的难度系数、采用的实现方法和手段、功能扩展的创新体现以及报告等多方面综合评定。 二 设计要求 有符号5位整数乘法器设计与制作(难度系数4) 设计要求： 设计一个两个5位数相乘的乘法器。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输入。在输入乘数和被乘数时，要求显示十进制输入数据。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。注意，如果除法功能为引用功能模块，则难度系数将按照1到2.5计算。 #设计提示（仅供参考）： 通常表示带符号二进制数时，最高位为“0”表示“+”号，最高位为“1”表示“-”号，例如，01101表示“+1101”，而11101则表示“-1101”。乘法运算通常采用移位相加方法实现，见简略示意图。最终符号则用两个数的最高位采用“异或”逻辑得到。 乘数 乘数 被乘数 移位寄存 移位寄存 相乘逻辑 累加器 结果寄存 时钟 三 设计思路 在本次课设中使用了模块化程序设计，一共分为输入，led显示，乘法，转换，显示五个模块。先设计好模块的大致作用和输入输出端口，然后进行具体的模块内部程序设计以及仿真，最后进行连线添加管脚和实际调整。 四 模块具体设计 1.输入模块 以data[4..0]（即程序中的a[4..0]）作为数据输入端口，利用mul（乘号）的高低电平来控制依次输入被乘数与乘数，由于符号运算不同于数字运算，且涉及led显示，故选择了符号与数字的分别输出。当mul=0时，输入被乘数，即乘号输入前将被乘数写入；mul=1时，输入乘数。其中使用了寄存器，故引入了clk时钟信号。 Ahdl具体程序如下： subdesign shuru ( clk,mul,a[4..0]:input; b[3..0],c[3..0]:output; fu1,fu2:output; ) variable cheng[3..0]:dff; bcheng[3..0]:dff; d:dff; begin cheng[].clk=clk; bcheng[].clk=clk; d.clk=clk; if mul==b0 then bcheng[].d=a[3..0];d.d=a[4]; else bcheng[].d=bcheng[].q;d.d=d.q;fu2=a[4];cheng[].d=a[3..0]; end if; b[]=bcheng[].q; c[]=cheng[].q; fu1=d.q; end; 波形图如下：以15*（-3）为例 模块如下： 2.led显示模块 将输入模块的输出进行整合输出给led等进行显示，灯亮表示1，灯灭表示0。同时让不使用的led灯不亮。 Ahdl具体程序如下： subdesign ledxianshi ( a[3..0],b[3..0]:input; afu,bfu:input; c[7..0],d[7..0]:output; ) begin c[]=c[4]=not afu;c[3]=not a[3];c[2]=not a[2];c[1]=not a[1];c[0]=not a[0]; d[]=d[4]=not bfu;d[3]=not b[3];d[2]=not b[2];d[1]=not b[1];d[0]=not b[0]; end; 波形图如下：以15*（-3）为例 模块如下： 3.乘法模块 具体计算用普通乘法乘数每一位分别与被乘数相乘再相加的方法，符号运算使用异或，利用mul（即