FPGA_实验小项目：四位运算小计算器

最新推荐文章于 2024-10-02 22:26:40 发布

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原文链接：http://www.cnblogs.com/zhouzheng/p/5751501.html

本文介绍了在FPGA培训中实现四位运算小计算器的过程，包括7段数码管显示、4*4键盘扫描、算术逻辑运算、数制转换及运算状态机等模块。计算器能进行4位整数及两位小数的加减乘除运算。讨论了码制转换的bin2BCD和BCD2bin模块，以及移位法在BCD到二进制转化中的应用。

最近在武汉参加至芯科技的FPGA培训，经过了第一周的强化基础培训，我们掌握了分频模块的书写，以及按键消抖的书写，还有就是边沿检测的方法，当然按键消抖模块我们这里用到的是通过移位打拍然后相或的方法，达到了消抖的目的，不过运用过程中这种方法也会遇到一些BUG，比如时间过短的问题，所以我计划是好要学习一下按键消抖的状态机的实现方法，除了这些还有7段数码管的显示驱动的编写，状态机与TB文件的编写，常用加法期间_74ls161的驱动等等。。。这里就不赘述了，当然还有另外一个实验，数字钟的实现的实验，这个实验会在另外一篇随笔中详述。

现在开始今天这次四位运算小计算器的实现，设计之前首先得明确要实现的功能，以及按照老师所说，自顶向下的设计思路，首先要明确顶层模块需要有哪些输入以及输出，然后顶层以下有哪些模块构建。

首先明确四则运算模块的实现需要哪些子模块构成：

1. 7段数码管显示模块 2. 4*4键盘码扫描分析电路 3. 算数逻辑运算模块 4. 数制转换模块：涉及BCD转bin bin转BCD 5. 运算操作状态机的书写

首先是7段数码管显示模块的书写，这一任务在第一周的培训中已经讲解，并已经写出，参考我原来写的7段数码管显示原理的介绍。

其中在计算模块时要先对码制进行转换，计算器只能对二进制码进行运算，而显示的时候要显示BCD码，所以要对其进行转换，就要编写bin2BCD 和BCD2bin模块。

此次设计的计算器可实现的功能有：可以实现4位以内的加减乘除，以及固定两位小数的运算。

矩阵键盘与数码管显示模块已经写出，现在主要说一下操作输入输出控制这一模块。

因为要考虑小数的计算，所以对应的要显示小数点的标志位。

第一个操作数显示，操作符显示，第二个操作数显示，以及连续运算模块。

module key2bcd1 (clk, 
              rst_n, 
              real_number, 
              opcode, 
              BCDa, 
              BCDb, 
              result ,
                  iKey); 
    
    input [4:0] real_number;
    input rst_n,clk;
   input  iKey;// 小数点控制位
    input [24:0] result;
    
    output reg [24:0] BCDa,BCDb;
    output reg [3:0] opcode;
    
    reg [3:0] opcode_reg;
    reg [3:0] state;
    reg datacoming_state,datacoming_flag;
//    ,rst_dian;
    reg dian_flag;
//always @( posedge rst_dian or negedge iKey)
//    begin
//     if(rst_dian)
//        dian_flag <= 0;
//     else
//      dian_flag <= 1;   
//    end 
    
always @(posedge clk)
    if (!rst_n)
    begin
        datacoming_state <=0;
        datacoming_flag <=0;
    end
     
    else
      if (real_number!=17)    
      case(datacoming_state)
       0: begin                
                datacoming_flag <=1;
                datacoming_state <=1;
             end
       1: begin
                datacoming_flag  <=0;