FPGA实现的简易计算器设计与VHDL仿真

"基于FPGA的计算器设计，利用VHDL语言进行硬件描述，通过Altera公司的QuartusⅡ软件实现仿真。计算器包括计算、存储、显示和输入四部分，支持加减乘除四种基本运算。" 这篇文档是关于基于FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的计算器设计，主要讲述了如何使用硬件描述语言VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）来实现这个设计。FPGA是一种可重构的集成电路，允许用户根据需求配置逻辑单元，具有灵活性高、速度快等优点。 在第一章中，作者提到该课题研究的目的是为了理解并掌握FPGA技术和VHDL语言，同时探讨了FPGA在当前国内外的发展状况。课题的技术路线可能包括FPGA的基本原理学习，VHDL语言的编程，以及利用Altera的QuartusⅡ软件进行设计和仿真。 第二章详细介绍了FPGA技术，包括FPGA的发展现状以及与CPLD（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）的对比。接着，章节讨论了FPGA的设计方法，特别是使用硬件描述语言进行设计的方法。VHDL作为其中的一种，它允许工程师以类似于高级程序设计语言的方式来描述数字系统。此外，还提到了QuartusⅡ这款工具，它是Altera公司的一款综合、仿真和编程软件，用于FPGA的设计流程。 第三章阐述了计算器的整体设计。计算部分包含了加法器、减法器、乘法器和除法器，这些都是基本的算术运算单元。存储部分包括内部累加器（acc）、输入寄存器（reg）和结果暂存器（ans），用于存储中间计算值和最终结果。显示部分通过四个七段译码器显示数字，而输入部分则依赖于外部键盘，键盘上有数字键、运算符键和控制键，如等号键和清零键，以实现计算器的功能。 第四章详细描述了各个运算单元的VHDL设计和仿真过程。每个运算器（加、减、乘、除）都有独立的设计和仿真验证，这是确保计算器正确运作的关键步骤。 最后，第五章是结束语，可能总结了设计过程中的经验教训，以及未来可能的改进方向。附录可能提供了更具体的设计细节和代码示例。 这个设计项目不仅展示了FPGA和VHDL在实现数字逻辑系统中的应用，还提供了一种实用的教育工具，帮助学习者理解和实践数字系统设计的基本原理。通过这样的实践，工程师能够深入理解硬件设计流程，并且能够灵活地实现各种复杂的逻辑功能。