华中科技大学数字逻辑实验小设计

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数字电路与逻辑设计

课程小设计

题目： 简单运算器运算电路设计

专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：

计算机科学与技术

CS1409 U201414813 唐礼威 徐老师

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一、 设计题目

每位同学自选下列题目之一。 （1）时序信号发生器设计 （2）地址译码电路设计

（3）自选（内容要求参见（1）、（2））

二、 设计内容要求

2.1、简单运算器设计

用Verilog实现一个满足设计要求的简单运算器的运算电路。

2.1.1设计要求

设计一个能实现两种算术运算和两种逻辑运算的 4 位运算器。参加运算的 4 位二进制 代码分别存放在 4 个寄存器 A、B、C、D 中，要求在选择变量控制下完成如下 4 种基本运算：

（1）实现 A 加 B，显示运算结果并将结果送寄存器 A； （2）实现 A 减 B，显示运算结果并将结果送寄存器 B；

（3）实现 A 与 C，显示运算结果并将结果送寄存器 C； （4）实现 A 异或 D，显示运算结果并将结果送寄存器 D。

2.1.2 功能描述

根据设计要求，为了区分 4 种不同的运算，需设置 2 个运算控制变量。设运算控制变 量为 S1 和 SO，可列出运算器的功能，如表 1 所示。根据功能描述可得出运算器的结构框 图，如图 1 所示。整个电路可由传输控制电路、运算电路、显示电路 3 部分组成。

S1 0 0 1 S0 1 0 功能 A＋B→A A－B→A A·B→C 说明 A 加 B,结果送至 A A 减 B,结果送至 A A 与 C,结果送至 C .

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1 1 A⊕B→D 简单运算功能说明表

A 异或 D,结果送至 D

运算器的结构框图

由简单运算器的结构图可知其由传输控制电路、运算电路和运算结果显示电路三个大部分构成，其中运算电路又由算术运算电路、逻辑运算电路构成。这次设计主要是利用Verilog语言设计运算器中运算电路部分。

2.1.3 电路设计

运算电路的逻辑电路图如下：

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由运算电路的逻辑电路图可以看出运算器中的逻辑关系，运算器主要由一片74LS283芯片和4个寄存器及8个异或门和4个与门构成。

由运算电路逻辑电路图可以初步构思设计个子模块的功能。但是仅有运算电路的逻辑电路图还不够，还需要整体运算器的逻辑电路图才能确定各个子模块的输入与输出关系。

运算电路的完整逻辑电路图如下：

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