算术逻辑运算单元ALU.doc

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1、燕山大学EDA课程设计报告书题目：算术逻辑逻辑单元ALU姓名：班级：学号：成绩：一、设计题目及要求题目名称：算术运算单元ALU要求：1．进行两个四位二进制数的运算；2．算术运算：A+B,A-B,A×B；3．逻辑运算：AandB,AorB,Anot,AxorB；4.用数码管显示算术运算结果，以LED指示灯显示逻辑运算结果。二、设计过程及内容1.整体设计思路(1）根据设计要求将题目划分为五个模块。包括两个逻辑运算模块，两个算术运算模块，和一个控制模块。其中逻辑运算模块为AandB和AorB，Anot和AxorB；算术模块为A±B，A×B。（2）因为需要进行四位二进制数的运算，

2、因此用A3,A2,A1,A0表示四位二进制数A，用B3,B2,B1,B0表示四位二进制数B，用C4,C3,C2,C1表示四位二进制数C。其中A，B为输入，C为输出。2．分模块设计（1）A+B和A-B模块（李佳乐负责）A+B可以直接通过74283两个四位二进制数加法器实现。A-B可以看作A+（-B），即A加B的补码来实现。同时再设计一个转换控制端M。M=0时实现A+B，M=1时实现A-B。最后再设计一个总的控制端K1，K1=1时模块正常工作，K1=0时不工作。做加法时，C0为进位输出，C0输出1表示有进位，做减法时，C0为借位输出，C0输出1表示有借位。通过74283五位输

3、出，进入译码器将五位变成八位输出，在通过数码管显示。A+B，A-B总原理图如下：A+B，A-B分原理图如下：译码器原理图如下：扫描电路原理图如下：A+B仿真图：15+15=30A-B仿真图：14-6=8（2）AXB模块（宋任强负责）乘法模块计算部分由四个74285实现，计算结果经译码器编译为10位BCD码，经扫描器输入到数码管，K2控制是否进行乘法运算。AXB总原理图：A×B运算部分译码器扫描器AXB仿真图：5x5=25（3）AandB和AorB模块（刘宏炜负责）AandB模块通过四个二输入与门实现，AorB通过四个二输入或门实现。同时设计一个转换控制端M，当M＝1时，A

4、andB模块工作，M＝0时，AorB模块工作。最后设计一个总的控制端K3，K3＝1时模块正常工作，K3＝0时模块不工作。最后，在C1,C2,C3,C4四个输出端接LED指示灯，当输出1时，指示灯亮，输出0时，灯不亮。AandB,AorB的原理图如下：AandB仿真图：AorB仿真图：（4）Anot和AxorB模块(刘宏炜负责)Anot直接通过四个非门实现，AxorB直接通过四个异或门实现。同时设计一个转换控制端M，当M＝1时，A非工作；当M＝0时，A异或B工作。另外再设计一个总的控制端K4。当K4＝1时，模块正常工作；当K4＝0时，模块不工作。最后，在C1,C2,C3,C

5、4四个输出端接LED指示灯，当输出1时，指示灯亮，输出0时，灯不亮。Anot,AxorB原理图如下：Anot仿真图：AxorB仿真图：（5）控制模块（刘宏炜负责）控制模块可以通过一个二线四线译码器来实现，依次控制上述总的控制端K1，K2，K3，K4。从而可以分别实现各个模块的功能。译码器真值表输入端输出端S1S0K1K2K3K4001000010100100010110001控制模块原理图如下：控制模块仿真图：三、设计结论出现的问题：在实现如何让四位二进制数相乘的结果，在数码管显示时，我们遇到麻烦，通过在网上查阅资料，以及小组成员讨论，最终我们采用4片74185串联进行转

6、换，将由乘法运算结果的八位输出转化为十位BCD码输出，再经过扫描电路，最终实现数码管的显示。设计感想：这次为期两周的EDA课程设计，让我们进一步了解了一些芯片的功能，学习了MAX+PLUSII和EDA试验箱的基本用法的，了解到如何将软件里设计好的文件，是用下载应用到硬盘中，进而实现它的实际作用。认识到只要用心，一些问题就都不是问题。还让我们学会了分工合作，了解到团队的重要性。意见和建议：试验箱插线时线路容易松动。