fpga课程论文-基于fpga的计算器设计

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1、FPGA课程论文基于FPGA的计算器设计学院专业班级学号学生姓名对旨导■教师2016年12月30曰目录撤要11.弓IW21.1课题研宂的目的与意义21.2国内外发展现状21.3课题的主要技术路线32.FPGA技术及硬件描述语言32.1EPGA技术的发展现状及与CPLD的比较32.2FPGA设计方法62.3利用硬件描述语言(IIDL)的硬件电路设计方法72.4VHDL语言的特点82.5QuartusII概述及其设计流程93.系统总体设计113.1计算器的计算部分113.2计算器的存储部分123.3计算器的显示部分123.4计算器的输入部分

2、134.计算器的VHDL设计154.1加法器的设计与仿真154.2减法器的设计与仿真174.3乘法器的设计与仿真184.4除法器的设计与仿真195.结论及体会21辨娥23摘要木文介绍了一个简单计算器的设计，该设计采用了现场可编程逻辑器件FPGA设计，并基于硬件描述语言VHDL在Altera公司的QuartusII软件上实现仿真。系统由计算部分、存储部分、显示部分和输入部分四个部分组成，计算部分为加法器、减法器、乘法器和除法器，存储部分需要3个存储器来实现：内部累加器(acc),输入寄存器(reg)以及结果暂存器(ans)o显示部分由四个

3、七段译码管组成，分别来显示输入数字，输入部分采用外接键盘，由0—9十个数字按键，加减乘除四个运算符按键，一个等号按键和一个清零按键组成的。通过外部的按键可以完成四位数之内的‘加’、‘减’、‘乘’、‘除’四种功能运算，其结构简单，易于实现。1•引言1.1课题研宄的目的与意义在人类学会交易的时候，计算也随之产生，而算盘作为计算最实用的工具存在了几千年。算盘亦称珠算，是中国人民创造的一种计算工具，素有“中国计算机”之称。算盘产生于汉代之前，是由古代的“筹算”演变而来的，珠算一词，最早见于汉末三国时代徐岳撰《数术记遗》，书中有“珠算，控带四时，

4、经纬三才”的记述。南宋数学家杨辉的《乘除通变算宝》中有“九归”口诀，元代刘因亦有算盘诗，明人吴敬《九章详注比类算法人全》记载了珠算的有关算法。明清吋期，算盘的应用己很广泛，关于算盘制造规格，明万历年间柯尚迁的《数学通轨》载有13档算盘图，上2珠，下5珠，呈长方形，四周为木框，内有轴心，俗称“档”，档中间用一根横梁隔开，运算时定位后拨珠运算。后来出现的各种规格的算盘，都是在此基础上发展起来的。算盘构造简单，便于掌握，使用方便，成为计算理财不可缺少的工具。算盘从明代开始传入朝鲜、日本等东亚国家。清代吋算盘随着经济文化交往被传入东南亚诸国，二

5、次世界大战后，美国也从曰本引进了算盘，可见算盘在人们的日常生活中起着非常重要的作用，不管是大商人还是小商贩都需要使用算盘进行计算。可是随着人类文明的进步和科学技术的不断发展。算盘已经越来越不能满足一些高强度、高难度、高速度的复杂计算。这时，一种新的电子产品问世了，它就是电子计算器。电子计算器的发明是跨时代的，它比算盘计算的速度要快几百几千倍，计算的结果要比算盘更精确，操作的方法要更方便，更简单易学，计算的范围更广，并且小巧、轻便。它已经成为人们円常生活中不可缺少的一种计算工具，为我们的生活提供了很大的方便。而随着计算机的普及，越来越多人

6、在使用计算机，越来越多的工作离不开计算机，可以说计算机已经成为现代社会屮不可或缺的工具，而电子计算器功能也以软件的形式进入计算机的软件世界，这不仅给人们带来了更大的便利，更为人们引入了更快的计算速度和更强大的运算功能。1.2内外发展现状1.2.1国外在国外，电子计算器在集成电路发明后，只用短短几年时间就完成了技术飞跃，经过激烈的市场竞争，现在的计算器技术己经相当成熟。计算器已慢慢地脱离原来的“辅助计算工具”的功能定位，正內着多功能化、可编程化方向发展,在各个领域都得到了广泛的应用。用计算器不仅可以实现各种各样复杂的数学计算还可以用来编制

7、、运行程序，甚至解方程组，图形计算器还可以进行图形处理。计算器内置的软件允许用户进行类似于对计算机的文件和目录管理等操作，允许用户对图形界而进行定制，同时各种新技术也被应用到计算器里使计算器功能越来越强大。可以说，计算器就是一个“微微型”的计算机。1.2.2国内国内也有厂商利用计算器芯片开发新的产品，但对计算器技术的研允、计算器芯片的设计还处于起步阶段。计算器的主要功能还是在于“计算”，不妨称之为“低档计算器”。即便是对这种计算器，很多厂商也只从事计算器的组装、销售业务。一些ic设计公司、芯片提供商也开始研究计算器技术。1.3课题的主要

8、技术路线木次设计基于现场可编程逻辑器件FPGA进行设计，应用硬件描述语言VHDL编程并在Altera公司的QuartusII软件上实现仿真。需要进行计算器的常用运算功能的实现，通过外接键盘输入、LED数码显