基于EDA的计算器的设计
摘要：EDA是指利用计算机完成电子系统的设计。在基于EDA的计算器的设计中，主要研究了的是8位二进制数的加减法运算、两个4位二进制数的乘法运算、8位二进制数除以4位二进制数的除法运算以及连续的加减运算的实现方法。本系统选用Altera公司的MAX+PluseⅡ作为硬件开发平台,并采用VHDL语言进行电路设计。在设计的过程中采用的是分模块的设计方法，将计算器分为四个部分：计算部分、存储部分、显示部分和输入部分。计算部分主要有加法器、减法器、乘法器和除法器组成。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）。显示部分由三个7段译码器组成，分别来显示输入数字。输入部分是由0——9十个数字按键、加减乘除四则运算的运算符按键、一个等号按键和一个清零按键组成的，设计所要做的是对按键信息进行译码（将十进制数转换成为二进制数），使其在计算器内部可以使用。
关键词：EDA；计算器；VHDL
摘要 Ⅰ
目次…………………………………………………………………………………………..Ⅲ
术语表 Ⅳ
1 引言 1
1.1 EDA技术 1
1.1.1 EDA技术的涵义 1
1.1.2 EDA技术的发展历程 1
1.1.3 EDA的技术的基本特征和基本工具 1
1.2 VHDL语言 2
1.2.1 VHDL语言的特点 2
1.2.2 VHDL语言设计实体的基本结构 3
1.2.3 VHDL语言的实体 3
1.2.4 VHDL语言的结构体 3
1.2.5 VHDL程序设计约定 4
2 设计规划 5
2.1 基于EDA的计算器的功能 5
2.2 计算器的设计思路 5
2.2.1 计算器的计算部分 5
2.2.2 计算器的存储部分 5
2.2.3 计算器的显示部分 6
2.2.4 计算器的输入部分 6
2.3 系统组成框图 6
3 计算器各模块的设计和实现 7
3.1 基于EDA的计算器计算部分的设计和实现 7
3.1.1 加法器的设计 7
3.1.2 减法器的设计 10
3.1.3 乘法器的设计 12
3.1.4 除法器的设计 13
3.2 计算器计算器输入部分的设计和实现.................17
3.3 计算器显示部分的设计和实现 20
3.4 8位二进制数转换成个位、十位、百位的模块 21
4 计算器的综合设计 25
4.1 整体的程序设计 25
4.2 计算器的仿真波形 26
5 结论 32
参考文献 33
致谢 34
附录 35
术 语 表
说明：术语表是符号、标志、缩略词、首字母缩写、计量单位、术语等的注释说明。
EDA：Electronic Design Automation
FPGA：Field Programmable Gate Array 可编程逻辑器件
VHDL：Very High Speed Intergated Circuit Hardwre Description Lnguage 超高速集成电路硬件描述语言
inclk：时钟信号
acc：内部累加器
reg：输入寄存器
ci：进位输入
co：进位输出
start：开始状态
one：第一次移位状态
two：第二次移位状态
three：正常运算结果的输出状态
error：溢出出错状态
ain：寄存被除数
bin：寄存除数
atem：减法器的被减数输入
stem：寄存运算结果
citem：减法器的借位输入
cotem：减法器的借位输出
reset：异步复位信号
innum：输入的按键向量
outnum：按键动作对应的输出数字
outflag：输出是否有按键动作
indata：7段译码器的输入
outdata：7段译码器的输出
num：数字按键的输入
plus：加法按键的输入
subt：减法按键的输入
mult：乘法按键的输入
mdiv：除法按键的输入
equal：等号按键的输入
c：清零按键的输入
onum1、onum2、onum3：3个7段译码器（其中onum1显示百位，onum2显示十位，onum3显示个位）
viewstep：有限状态机的信号
state：有限状态机的类型的信号
ktemp：暂存显示时的不同的位数
flag：标志是否第一次输入数字
f1：标志是否开始输入第二个数字
keep：存放要显示的数字的暂存器
ans：存放各步计算结果的寄存器
dans：存放除法结果的寄存器
numbuffer：数字输入的缓存
vf：标志是否是最终结果
strdiv：除法计算开始的信号
numclk：将数字从缓存numbuffer放入累加器acc或寄存器reg中
clear：清零信号
inplus：同步的加信号
insubt：同步减信号
inmult：同步乘信号
inmdiv：同步除信号
inequal：同步等于信号
view1、view2、view3：存放各位数字（其中view1用来存放百位，view2用来存放十位，view3用来存放个位）
cou：用来记忆第几次计算的信号
clk_gg：产生分频时钟的信号
clk：分频以后的时钟信号。
