基于QuartusⅡ的加法器的教學探討

陳光紅

【摘要】以加法器為項目載體，探討了傳統的教學方法和將《數字電子技術》與《EDA技術》課程整合后的教學思路，整合后借助于EDA軟件QUARTUSⅡ，對半加器、全加器、四位加法器進行編輯、編譯、仿真、編程、電路測試等，使學生對加法器的原理、應用等理解更完整、具體、深刻。

【關鍵詞】加法器 ?數字電子技術 ?QUARTUSⅡ

【基金項目】蘇州市職業大學《數字電子與FPGA的應用》課程體系及課程模式改革與實踐2-3。

【中圖分類號】G64 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）17-0245-01

引言

加法器是產生數的和的裝置。常用作計算機算術邏輯部件，執行邏輯操作、移位與指令調用。[1]加法器可以用來表示各種數值，如：BCD碼、余3碼，加法器主要以二進制作運算。

文主要比較了傳統的加法器的教學過程和將數字電子技術與EDA技術整合成一門課程后對加法器的教學思路，可以看出整合后的教學效果更好。

1.傳統加法器的教學

傳統的電子專業的課程是數字電子技術和EDA技術作為兩門獨立的課程，分別在兩學期里完成教學。在數字電子技術中講解加法器時按照是否考慮低位來的進位分為半加器和全加器，常按如下步驟進行分析或設計：

列真值表、化簡（代數法或卡諾圖法）、找出最簡邏輯表達式，畫邏輯圖。

由于實驗條件有限，沒有實際電路進行實驗驗證，學生印象不深，對加法器的理解停留在理論上。等到了下學期上EDA課程時，講到加法器時還得重復一遍加法器的原理知識。而將《數字電子技術》和《EDA技術》兩門課程融合后，可接著已分析出的邏輯圖，在QUARTUSⅡ軟件里借助原理圖進行編輯、編譯、仿真、編程，結合實際電路測試效果，結果一目了然，使學生印象深刻，真正掌握半加器與全加器的區別，及如何從一位全加器拓展到n位加法器。

2.基于QuartusⅡ的加法器的教學

仍以全加器為例說明基于QUARTUSⅡ的全加器的教學。

全加器的原理圖如圖1，在QuartusⅡ中利用原理圖法進行編輯，編譯后，對輸入端A、B、Ci分別加上激勵，進行功能仿真后輸出端Co、S的波形如圖2。

由波形圖可看出，符合全加器的真值表表1。

將半加器和全加器分別進行編程、電路測試正確后，可將其生成符號元件，這些符號元件可作為獨立的器件供其他設計項目調用。

3.擴展到4位加法器的教學

利用半加器和全加器的符號元件可擴展到n位的加法器，下面以四位加法器為例，其原理圖如圖5所示，仿真結果如圖6所示。

從仿真結果中可清楚地看出兩個四位二進制數的加法計算的結果，進位也能直觀地體現。

4.結論

將數字電子技術與EDA技術整合成一門課程，在我們應用電子技術專業實踐了三年，結合《數字電子技術與FPGA應用》的在線課程及微課視頻等，學生的學習積極性較高，且對加法器的掌握更好。

參考文獻：

[1]楊志忠.數字電子技術[M].北京：高等教育出版社.

[2]于潤偉.EDA技術與應用[M].北京：機械工業出版社.