实验1、1位全加器原理图输入设计

实验1的目的是让学生深入理解1位全加器的工作原理，并通过实践掌握其原理图输入设计方法，同时熟悉使用MAX+PLUSII软件进行时序波形仿真的操作，以及初步了解VHDL设计基础。全加器是数字逻辑电路中的一种基本组件，用于执行两个二进制位的加法运算，并考虑上一位置的进位。 全加器的工作原理基于半加器的基础上增加了一个进位输入cin。半加器仅处理两个输入位的加法，而全加器则包括了进位的传递。一个1位全加器有三个输入：两个数据输入ain和bin，以及一个进位输入cin，和两个输出：和sout以及进位输出cout。输出sout表示两个输入位的和，cout表示在当前位产生的进位或者从高位传递下来的进位。 在MAX+PLUSII环境下，设计1位全加器的步骤如下： 1. 打开图形编辑器，创建新的原理图文件。 2. 导入已经设计好的半加器模块（h_adder），可以通过双击查看其内部结构。 3. 使用半加器模块构建全加器的顶层原理图，全加器由两个半加器和一个进位传递门组成，可以实现两个输入位的加法和进位功能。 4. 将设计好的全加器保存为f_adder.gdf。 5. 设置当前文件为Project，并选择目标器件EPF10K10LC84-4，这是一款FPGA芯片，用于实现硬件逻辑。 6. 对f_adder.gdf进行编译，确保没有错误，然后创建波形仿真文件。 7. 在仿真文件中设定输入信号cin、bin和ain的电平，运行仿真器Simulator，观察输出波形以验证全加器的功能。 8. 完成设计后，分配引脚，编译并编程下载到FPGA，通过硬件测试验证全加器的逻辑功能。 在实验过程中，需要注意文件命名规则，避免使用汉字、关键字和非法字符。同时，注意文件编译连接时的路径正确，确保引脚分配与所选FPGA芯片相匹配。 实验结束后，学生还被要求编写1位全加器的VHDL程序，这是一种硬件描述语言，可以直接在逻辑器件中实现电路功能。通过对比原理图输入和文本输入（VHDL）的方法，可以理解两种设计方式的异同，提高对数字逻辑电路设计的理解。 1位全加器的VHDL源代码提供了另一种实现方式，它可以清晰地描述电路逻辑，方便进行功能仿真和综合。时序仿真波形可以帮助验证设计的正确性，如图3-3所示，显示了输入信号变化时输出信号的变化情况。 这个实验是数字逻辑设计的基础训练，旨在提升学生的理论知识和实践能力，使他们能够熟练运用全加器的概念，掌握基本的FPGA设计流程，以及理解VHDL编程。