实验四BCD码的显示范晓宁3285.docx
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实验四BCD码的显示范晓宁3285
上海电力学院
实验报告
实验课程名称：
现代数字系统设计
实验项目名称：
BCD码显示及运算
班级：
2010251
姓名：
范晓宁学号:
******85
成绩：
______实验时间：
2012年11月8日
1．二进制码到BCD码的转换
二进制码与BCD码之间的转换关系见下表：
表中将4位二进制输入V=v3v2v1v0转换成2位十进制D＝d1d0，实现办法是用SW[3..0]作为二进制输入，而用HEX1和HEX0作为十进制输出的显示。
从上述表中可以看出，当V<=9时，d1＝0、d0＝V；反之，d1＝1、d0＝V－10。
实验步骤如下：
第1步：
新建一个Quartus项目。
第2步：
建立一个VHDL文件，根据上述工作原理编写代码以实现所要求的电路，文件另存为bin_bcd.vhd。
由于程序中用到了二进制码与十进制数之间的比较，所以需要添加一个程序包如下：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
第3步：
完成代码转换之后，需要将BCD码在数码管上显示，所以需要在项目中添加实验3中完成的num_7seg.vhd文件。
第4步：
采用图形编辑方法或元件调用方法都可以完成最终的电路功能。
第5步：
编译并下载验证。
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitybin_bcdis
port（SW:
instd_logic_vector（3downto0）;
HEX1,HEX0:
outstd_logic_vector（6downto0））;
endbin_bcd;
architectureBCDofbin_bcdis
begin
withSW（3downto0）select
HEX1<="1000000"when"0000",
"1000000"when"0001",
"1000000"when"0010",
"1000000"when"0011",
"1000000"when"0100",
"1000000"when"0101",
"1000000"when"0110",
"1000000"when"0111",
"1000000"when"1000",
"1000000"when"1001",
"1111001"whenothers;
withSW（3downto0）select
HEX0<="1000000"when"0000",
"1111001"when"0001",
"0100100"when"0010",
"0110000"when"0011",
"0011000"when"0100",
"0010010"when"0101",
"0000010"when"0110",
"1111000"when"0111",
"0000000"when"1000",
"0010000"when"1001",
"1000000"when"1010",
"1111001"when"1011",
"0100100"when"1100",
"0110000"when"1101",
"0011000"when"1110",
"0010010"whenothers;
endBCD;
2．1位BCD加法器
电路原理是输入两个BCD码A和B以及1位进位输入cin，输出是BCD码的和sum以及1位进位输出cout。
例如当A＝1001（9）、B＝1001（9）、cin＝1时，cout＝1，sum＝1001（9）。
电路的输出最大值也就是19。
1位BCD加法器可以利用两个二进制加法器实现，其原理如下图所示。
在VHDL中，二进制加法可以直接用A+B实现。
不过前提是需要使用std_logic_unsigned.all这个程序包。
程序的部分代码如下：
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitybcd_add_1bitis
port（A,B:
instd_logic_vector（3downto0）;
cin:
inbit;
sum:
outstd_logic_vector（3downto0））;
endbcd_add_1bit;
architecturebehave_BCDofbcd_add_1bitis
signalm:
std_logic_vector（4downto0）;
signalc:
std_logic;
begin
m<=（'0'&A）+（'0'&B）+cin;
c<=m（4）or（m（3）andm
（2））or（m（3）andm
（1））;
cout<=c;
sum<=m（3downto0）+（'0'&c&c&'0'）;
endbehave_BCD;
…..
signalm:
std_logic_vector（4downto0）;
signalc:
std_logic;
begin
m<=（'0'&A）+（'0'&B）+cin;
c<=m（4）or（m（3）andm
（2））or（m（3）andm
（1））;
cout<=c;
sum<=m（3downto0）+（'0'&c&c&'0'）;
…….
这个程序完全是按照上述工作原理图得出的，文件另存为bcd_add_1bit.vhd。
由于需要将结果值在数码管上显示，所以需要在项目中添加实验3中完成的num_7seg.vhd文件。
验证电路时可以用SW[0]作为cin输入端，SW[4..1]、SW[8..5]分别作为A和B的输入端，HEX0作为sum的输出端，LEDG[0]作为cout的输出端。
3．2位BCD加法器
从1位BCD加法器扩展为2位BCD加法器，可以采用图形编辑器和VHDL文本输入两种方法实现。
输入两个2位BCD码A1A0和B1B0以及1位进位输入cin，输出2位BCD码和S1S0和1位进位输出cout。
验证电路时可用SW[8..1]表示A1A0，SW[16..9]表示B1B0，SW[0]表示cin；HEX1和HEX0表示S1S0，LEDG[0]表示cout。
方法1：
采用图形编辑器的方法，最终效果图如下所示。
方法2：
采用1位BCD加法器的设计思路重新设计一个2位BCD加法器，以下是实现2位BCD加法器的伪代码，可作为编程的思路。
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entitybcd_add_2bitis---------------------实体部分
port（key:
instd_logic;---------------定义key输入口
a0,a1,b0,b1:
inintegerrange0to9;-----定义两个加数的输入口
a0l,a1l,b0l,b1l,s0l,s1l,s2l:
outstd_logic_vector（6downto0）;----定义七个输出数码管
s:
outstd_logic）;----定义Key指示灯输出口
endbcd_add_2bit;
architectureoneofbcd_add_2bitis----------结构体部分
signalone:
integerrange0to18;----定义两个数的个位相加之后的信号
signalten:
integerrange0to19;-----定义两个数的十位相加之后的信号
signalco1,co2:
integerrange0to1;----定义个位和十位的进位信号
signals0,s1:
integerrange0to15;
begin
p1:
process（one,ten,a0,b0,a1,b1,co1）----第一个进程，进行加运算
begin
one<=a0+b0;--------------------个位相加之和
ifone>9then--------------------和大于9，进位为1
co1<=1;
s0<=one-10;-----------------------个位的值
else-----------------------和小于9，进位为0
co1<=0;
s0<=one;-------------------------个位的值
endif;
ten<=a1+b1+co1;----------------------十位相加值和，加数包括个位来的进位
iften>9then-------------------和大于9，进位为1
co2<=1;
s1<=ten-10;-------------------十位的值
else----------------------------------和小于9，进位为0
co2<=0;
s1<=ten;-----------------------十位的值
endif;
endprocessp1;
p2:
process（a0,a1,b0,b1）----------第二个进程，两个加数的输出数码管显示译码
begin
casea0is----------------------被加数的个位显示译码
when0=>a0l<="1000000";
when1=>a0l<="1111001";
when2=>a0l<="0100100";
when3=>a0l<="0110000";
when4=>a0l<="0011001";
when5=>a0l<="0010010";
when6=>a0l<="0000010";
when7=>a0l<="1111000";
when8=>a0l<="0000000";
when9=>a0l<="0010000";
whenothers=>a0l<="ZZZZZZZ";
endcase;
casea1is------------------------------被加数的十位显示译码
when0=>a1l<="1000000";
when1=>a1l<="1111001";
when2=>a1l<="0100100";
when3=>a1l<="0110000";
when4=>a1l<="0011001";
when5=>a1l<="0010010";
when6=>a1l<="0000010";
when7=>a1l<="1111000";
when8=>a1l<="0000000";
when9=>a1l<="0010000";
whenothers=>a1l<="ZZZZZZZ";
endcase;
caseb0is-----------------------------加数的个位显示译码
when0=>b0l<="1000000";
when1=>b0l<="1111001";
when2=>b0l<="0100100";
when3=>b0l<="0110000";
when4=>b0l<="0011001";
when5=>b0l<="0010010";
when6=>b0l<="0000010";
when7=>b0l<="1111000";
when8=>b0l<="0000000";
when9=>b0l<="0010000";
whenothers=>b0l<="ZZZZZZZ";
endcase;
caseb1is----------------------------加数的十位显示译码
when0=>b1l<="1000000";
when1=>b1l<="1111001";
when2=>b1l<="0100100";
when3=>b1l<="0110000";
when4=>b1l<="0011001";
when5=>b1l<="0010010";
when6=>b1l<="0000010";
when7=>b1l<="1111000";
when8=>b1l<="0000000";
when9=>b1l<="0010000";
whenothers=>b1l<="ZZZZZZZ";
endcase;
endprocessp2;
p3:
process（key,s0,s1,co2,a0,a1,b0,b1）--------第三个进程，和的显示译码以及输入大于9是的出来
begin
ifkey='0'ora0>9orb0>9ora1>9orb1>9then--当key等于0或者两个输入中的任何一个位大于9，和的数码显示均为“Z”状态
s0l<="ZZZZZZZ";
s1l<="ZZZZZZZ";
s2l<="ZZZZZZZ";
else
cases0is-------------------------------和的个位显示译码
when0=>s0l<="1000000";
when1=>s0l<="1111001";
when2=>s0l<="0100100";
when3=>s0l<="0110000";
when4=>s0l<="0011001";
when5=>s0l<="0010010";
when6=>s0l<="0000010";
when7=>s0l<="1111000";
when8=>s0l<="0000000";
when9=>s0l<="0010000";
whenothers=>s0l<="ZZZZZZZ";
endcase;
cases1is--------------------------------和的十位显示译码
when0=>s1l<="1000000";
when1=>s1l<="1111001";
when2=>s1l<="0100100";
when3=>s1l<="0110000";
when4=>s1l<="0011001";
when5=>s1l<="0010010";
when6=>s1l<="0000010";
when7=>s1l<="1111000";
when8=>s1l<="0000000";
when9=>s1l<="0010000";
whenothers=>s1l<="ZZZZZZZ";
endcase;
caseco2is--------------------------和的百位显示译码
when0=>s2l<="1000000";
when1=>s2l<="1111001";
endcase;
endif;
endprocessp3;
p4:
process（key）-------------第四个进程，设置key的指示灯
begin
ifkey='1'then
s<='1';
elses<='0';
endif;
endprocessp4;
end;
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