硬件语言Verilog HDL牛客刷题day02 组合逻辑部分
1.VL11 4位数值比较器电路
1.题目：
某4位数值比较器的功能表如下。请用Verilog语言采用门级描述方式，实现此4位数值比较器。
2.解题代码：
`timescale 1ns/1nsmodule comparator_4(input [3:0] A ,input [3:0] B ,output wire Y2 , //A>Boutput wire Y1 , //A=Boutput wire Y0 //A<B
);wire W2[0:3];
wire W1[0:3];
wire W0[0:3];genvar i;
for(i=0;i<4;i=i+1)beginthree_compare U1(.A (A[i]),.B (B[i]),.Y2 (W2[i]),.Y1 (W1[i]),.Y0 (W0[i]));end
assign Y2 = W2[3] | ((W1[3])&&(W2[2])) | ((W1[3]) && (W1[2]) && (W2[1])) | ((W1[3]) && (W1[2]) && (W1[1]) && (W2[0]));
assign Y0 = W0[3] | ((W1[3])&&(W0[2])) | ((W1[3]) && (W1[2]) && (W0[1])) | ((W1[3]) && (W1[2]) && (W1[1]) && (W0[0]));
assign Y1 = W1[3] & W1[2] & W1[1] &W1[0];endmodule//定义另外一个模块 判断三个数的关系
module three_compare(input A, //输入值 1 或者 0 input B, //输入值 1 或者 0output Y2, //假如Y2=1 , 这两个数大于output Y1, //假如Y1=1 ，这两个数等于 output Y0 //假如Y0=1 , 这两个数小于
);assign Y2 = A & (!B); //持续赋值 Y2 大于的标志
assign Y0 = (!A) & B; //持续赋值 Y0 小于的标志
assign Y1 = !(Y2 | Y0); //持续赋值 ， 除非Y2 Y0 都不等于1 那时候Y1 =1
endmodule
2.VL12 4bit超前进位加法器电路
1.题目：
2.解题代码：
`timescale 1ns/1nsmodule lca_4(input [3:0] A_in ,input [3:0] B_in ,input C_1 ,output wire CO ,output wire [3:0] S
);wire[3:0] G;
wire[3:0] P;
wire[3:0] C;genvar i;
generatefor(i=0;i<4;i=i+1)beginadd_half U1(.A (A_in[i]),.B (B_in[i]),.C (G[i]),.D (P[i]));assign S[i] = (i>0) ? P[i]^C[i-1] : P[i]^C_1;assign C[i] = (i>0) ? G[i] | P[i] & C[i-1] : G[i] + P[i] & C_1;//assign C[i] = (i == 0) ? (G[i] | (P[i] & C_1)) : (G[i] | (P[i] & C[i-1])); //assign S[i] = (i == 0) ? (P[i] ^ C_1) : (P[i] ^ C[i-1]);end
endgenerate
assign CO = C[3];endmodulemodule add_half(
input A,
input B,
output C,
output D
);
assign C = A & B;
assign D = A ^ B;
endmodule3.VL13 优先编码器电路①
1.题目：
2.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule encoder_0(input [8:0] I_n ,output reg [3:0] Y_n
);always@(*)begincasex (I_n)9'b1_1111_1111 : Y_n= 4'b1111;9'b0_????_???? : Y_n= 4'b0110;9'b1_0???_???? : Y_n= 4'b0111;9'b1_10??_???? : Y_n= 4'b1000;9'b1_110?_???? : Y_n= 4'b1001;9'b1_1110_???? : Y_n= 4'b1010;9'b1_1111_0??? : Y_n= 4'b1011;9'b1_1111_10?? : Y_n= 4'b1100;9'b1_1111_110? : Y_n= 4'b1101;9'b1_1111_1110 : Y_n= 4'b1110;default: Y_n=4'b0000;endcaseend
endmodule4.VL14 用优先编码器①实现键盘编码电路
1.题目：
请使用优先编码器①实现键盘编码电路，可添加并例化题目中已给出的优先编码器代码。
10个按键分别对应十进制数0-9，按键9的优先级别最高；按键悬空时，按键输出高电平，按键按下时，按键输出低电平；键盘编码电路的输出是8421BCD码。
要求：键盘编码电路要有工作状态标志，以区分没有按键按下和按键0按下两种情况。
优先编码器真值表如下图：
2.解题代码：
`timescale 1ns/1ns
module encoder_0(input [8:0] I_n ,output reg [3:0] Y_n
);always @(*)begincasex(I_n)9'b111111111 : Y_n = 4'b1111;9'b0xxxxxxxx : Y_n = 4'b0110;9'b10xxxxxxx : Y_n = 4'b0111;9'b110xxxxxx : Y_n = 4'b1000;9'b1110xxxxx : Y_n = 4'b1001;9'b11110xxxx : Y_n = 4'b1010;9'b111110xxx : Y_n = 4'b1011;9'b1111110xx : Y_n = 4'b1100;9'b11111110x : Y_n = 4'b1101;9'b111111110 : Y_n = 4'b1110;default : Y_n = 4'b1111;endcase
end endmodulemodule key_encoder(input [9:0] S_n , output wire[3:0] L ,output wire GS
);wire[3:0] l_temp;
encoder_0 U1(.I_n (S_n[9:1]),.Y_n (l_temp)
);
assign L = ~l_temp;
assign GS = ~(S_n[0] & l_temp[3] & l_temp[2] & l_temp[1] & l_temp[0]); endmodule5.VL15 优先编码器Ⅰ
1.题目：
下表是8线-3线优先编码器Ⅰ的功能表。
①请根据该功能表，用Verilog实现该优先编码器Ⅰ。
2.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule encoder_83(input [7:0] I ,input EI ,output wire [2:0] Y ,output wire GS ,output wire EO
);reg [2:0] Y_r;reg GS_r, EO_r;always@(*) begincasez({EI, I})9'b0_????_????: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b000_0_0;9'b1_0000_0000: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b000_0_1;9'b1_1???_????: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b111_1_0;9'b1_01??_????: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b110_1_0;9'b1_001?_????: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b101_1_0;9'b1_0001_????: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b100_1_0;9'b1_0000_1???: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b011_1_0;9'b1_0000_01??: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b010_1_0;9'b1_0000_001?: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b001_1_0;9'b1_0000_0001: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b000_1_0;default: {Y_r, GS_r, EO_r} = 5'b000_0_0;endcaseendassign Y = Y_r;assign GS = GS_r;assign EO = EO_r;
endmodule
6.VL16 使用8线-3线优先编码器工实现16线-4线优先编码器
1.题目 ：
请使用2片该优先编码器Ⅰ及必要的逻辑电路实现16线-4线优先编码器。优先编码器Ⅰ的真值表和代码已给出。
可将优先编码器Ⅰ的代码添加到本题答案中，并例化。
2.解题思路：
2.1首先把16位的数据数据输入分为 2 个8 位的数据输入。当有一个 83线编码器工作时，另外一个不工作。 控制这个的数据位为E1 (高电平启动83编码器 ), 当一个83编码器运行之后的EO 输出为 0 . 所以我们可以使用 E1（使能输入） EO（使能输出）来控制两个编码器的运行。
2.2EI EO 思路举例说明：
EI(最开始的输入) -> 编码器1 -> EO1 -> 编码器2 EI -> EO (最后的EO) 2.3然后是 15 位 到 8位 的83编码器 的输出，可以这样比喻， 当15位 到 8位的 83编码器使用 它的输出的3 位的数据直接 + 2'b1000 就行。 （自己想一想）
编码器1 （15-8位） 输出的3 位数据 B1
16-4 编码器输出 L[3:0];
wire[3:0] B1 ; //assign持续赋值 wire
B1 = 83编码器的输出 + 2'b1000/2'b0000;= 83编码器的输出 + GS1 (是否使用 ，使用 1， 没有使用0)B1[3] = GS1;
L[3] = B1[3] = GS1;
L[3] = GS1;
2.4 最后的16-4 编码器的输出结果是 两个编码器相 或。
3.解题遇到的问题
3.1 问题： main.v:53:error:B1['sd3]在encoder_164中不是有效的l值。 main.v:31:：B1['sd3]在这里被声明为wire。 main.v:55:错误：B1['sd3]在encoder_164中不是有效的l值。 main.v:31:：B1['sd3]在这里被声明为wire。
错误原因：数据类型定义错误 或者 赋值类型错误
解决方法： 在always 过程块中被赋值的变量必须是 reg （寄存器型），用 assign 连续赋值的对象 必须定义成 wire（线型）；
4.解题代码
`timescale 1ns/1ns
module encoder_83(input [7:0] I ,input EI ,output wire [2:0] Y ,output wire GS ,output wire EO
);
assign Y[2] = EI & (I[7] | I[6] | I[5] | I[4]);
assign Y[1] = EI & (I[7] | I[6] | ~I[5]&~I[4]&I[3] | ~I[5]&~I[4]&I[2]);
assign Y[0] = EI & (I[7] | ~I[6]&I[5] | ~I[6]&~I[4]&I[3] | ~I[6]&~I[4]&~I[2]&I[1]);assign EO = EI&~I[7]&~I[6]&~I[5]&~I[4]&~I[3]&~I[2]&~I[1]&~I[0];assign GS = EI&(I[7] | I[6] | I[5] | I[4] | I[3] | I[2] | I[1] | I[0]);
//assign GS = EI&(| I);endmodulemodule encoder_164(input [15:0] A ,input EI ,output wire [3:0] L ,output wire GS ,output wire EO
);wire[2:0] A1;
wire[2:0] B1;
wire Gs1,Gs2;
wire EO1;encoder_83 U1(.EI (EO1),.I (A[7:0]),.Y (A1[2:0]),.GS (Gs1),.EO (EO)
);encoder_83 S2(.EI (EI),.I (A[15:8]),.Y (B1[2:0]),.GS (Gs2),.EO (EO1)
);assign L[3] = Gs2;
assign L[2] = A1[2] | B1[2];
assign L[1] = A1[1] | B1[1];
assign L[0] = A1[0] | B1[0];
assign GS = Gs1 | Gs2;endmodule7.VL17 用3-8译码器实现全减器
1.题目：
请使用3-8译码器和必要的逻辑门实现全减器，全减器接口图如下，A是被减数，B是减数，Ci是来自低位的借位，D是差，Co是向高位的借位。
3-8译码器代码如下，可将参考代码添加并例化到本题答案中。
module decoder_38(input E ,input A0 ,input A1 ,input A2 ,output reg Y0n , output reg Y1n , output reg Y2n , output reg Y3n , output reg Y4n , output reg Y5n , output reg Y6n , output reg Y7n
);always @(*)beginif(!E)beginY0n = 1'b1;Y1n = 1'b1;Y2n = 1'b1;Y3n = 1'b1;Y4n = 1'b1;Y5n = 1'b1;Y6n = 1'b1;Y7n = 1'b1;end else begincase({A2,A1,A0})3'b000 : beginY0n = 1'b0; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b001 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b0; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b010 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b0; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b011 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b0; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b100 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b0; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b101 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b0; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b110 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b0; Y7n = 1'b1;end 3'b111 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b0;end default: beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;endendcase end
end endmodule2.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule decoder_38(input E ,input A0 ,input A1 ,input A2 ,output reg Y0n , output reg Y1n , output reg Y2n , output reg Y3n , output reg Y4n , output reg Y5n , output reg Y6n , output reg Y7n
);always @(*)beginif(!E)beginY0n = 1'b1;Y1n = 1'b1;Y2n = 1'b1;Y3n = 1'b1;Y4n = 1'b1;Y5n = 1'b1;Y6n = 1'b1;Y7n = 1'b1;end else begincase({A2,A1,A0})3'b000 : begin Y0n = 1'b0; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b001 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b0; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b010 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b0; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b011 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b0; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b100 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b0; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b101 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b0; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;end 3'b110 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b0; Y7n = 1'b1;end 3'b111 : beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b0;end default: beginY0n = 1'b1; Y1n = 1'b1; Y2n = 1'b1; Y3n = 1'b1; Y4n = 1'b1; Y5n = 1'b1; Y6n = 1'b1; Y7n = 1'b1;endendcase end
end endmodulemodule decoder1(input A ,input B ,input Ci ,output wire D ,output wire Co
);wire Y0n,Y1n,Y2n,Y3n,Y4n,Y5n,Y6n,Y7n;decoder_38 decoder_1(.E(1) ,.A0(Ci) ,.A1(A) ,.A2(B) ,.Y0n(Y0n) , .Y1n(Y1n) , .Y2n(Y2n) , .Y3n(Y3n) , .Y4n(Y4n) , .Y5n(Y5n) , .Y6n(Y6n) , .Y7n(Y7n)
);assign D = ~(Y1n&Y2n&Y4n&Y7n);assign Co = ~(Y1n&Y4n&Y5n&Y7n);
endmodule
8.VL18 实现3-8译码器①
1.题目：
下表是74HC138译码器的功能表.
请用基础门电路实现该译码器电路，用Verilog将电路描述出来。基础门电路包括：非门、多输入与门、多输入或门。
2.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule decoder_38(input E1_n ,input E2_n ,input E3 ,input A0 ,input A1 ,input A2 ,output wire Y0_n , output wire Y1_n , output wire Y2_n , output wire Y3_n , output wire Y4_n , output wire Y5_n , output wire Y6_n , output wire Y7_n
);wire [7:0] Y;
wire EN;
//首先是公式 就是真值表转 公式 因为 38 译码器的输出 是低电平，没事我们两边加上一个 ~ 就和之前的列出公式差不多了， 只要列出 输出为0 的。
//列出输出的公式
//使用或门 第一个为输出的值 第二第三为 相或的参数
//第一个为使能输出， 标准的正常的使能为 E3=1 ，E2_n =0 , E1_n =0;and(EN,E3 , ~E2_n, ~E1_n);
// 输出 0 的真值表的公式
and(Y[0],EN,~A0,~A1,~A2);
and(Y[1],EN,A0,~A1,~A2);
and (Y[2] , EN , ~A0,A1,~A2);
and (Y[3] , EN , A0,A1,~A2);
and (Y[4] , EN , ~A0,~A1,A2);
and (Y[5] , EN , A0,~A1,A2);
and (Y[6] , EN , ~A0,A1,A2);
and (Y[7] , EN , A0,A1,A2);//非门 ，因为两边加了一个非门
not (Y0_n , Y[0]);
not (Y1_n , Y[1]);
not (Y2_n , Y[2]);
not (Y3_n , Y[3]);
not (Y4_n , Y[4]);
not (Y5_n , Y[5]);
not (Y6_n , Y[6]);
not (Y7_n , Y[7]);endmodule9.VL19 使用3-8译码器①实现逻辑函数
1.题目：
下表是74HC138译码器的功能表
②请使用3-8译码器①和必要的逻辑门实现函数L=(~A)·C+A·B
可在本题答案中添加并例化3-8译码器①代码，3-8译码器①代码如下：
module decoder_38(input E1_n ,input E2_n ,input E3 ,input A0 ,input A1 ,input A2 ,output wire Y0_n , output wire Y1_n , output wire Y2_n , output wire Y3_n , output wire Y4_n , output wire Y5_n , output wire Y6_n , output wire Y7_n
);
wire E ;
assign E = E3 & ~E2_n & ~E1_n;
assign Y0_n = ~(E & ~A2 & ~A1 & ~A0);
assign Y1_n = ~(E & ~A2 & ~A1 & A0);
assign Y2_n = ~(E & ~A2 & A1 & ~A0);
assign Y3_n = ~(E & ~A2 & A1 & A0);
assign Y4_n = ~(E & A2 & ~A1 & ~A0);
assign Y5_n = ~(E & A2 & ~A1 & A0);
assign Y6_n = ~(E & A2 & A1 & ~A0);
assign Y7_n = ~(E & A2 & A1 & A0);endmodule
2.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule decoder_38(input E1_n ,input E2_n ,input E3 ,input A0 ,input A1 ,input A2 ,output wire Y0_n , output wire Y1_n , output wire Y2_n , output wire Y3_n , output wire Y4_n , output wire Y5_n , output wire Y6_n , output wire Y7_n
);
wire E ;
assign E = E3 & ~E2_n & ~E1_n;
assign Y0_n = ~(E & ~A2 & ~A1 & ~A0);
assign Y1_n = ~(E & ~A2 & ~A1 & A0);
assign Y2_n = ~(E & ~A2 & A1 & ~A0);
assign Y3_n = ~(E & ~A2 & A1 & A0);
assign Y4_n = ~(E & A2 & ~A1 & ~A0);
assign Y5_n = ~(E & A2 & ~A1 & A0);
assign Y6_n = ~(E & A2 & A1 & ~A0);
assign Y7_n = ~(E & A2 & A1 & A0);endmodulemodule decoder0(input A ,input B ,input C ,output wire L
);wire Y0_n ;
wire Y1_n ;
wire Y2_n ;
wire Y3_n ;
wire Y4_n ;
wire Y5_n ;
wire Y6_n ;
wire Y7_n ;decoder_38 U0(.E1_n (1'b0),.E2_n (1'b0),.E3 (1'b1),.A0 (C),.A1 (B),.A2 (A),.Y0_n (Y0_n), .Y1_n (Y1_n), .Y2_n (Y2_n), .Y3_n (Y3_n), .Y4_n (Y4_n), .Y5_n (Y5_n), .Y6_n (Y6_n), .Y7_n (Y7_n)
);assign L = ~(Y1_n & Y3_n & Y6_n & Y7_n);endmodule10.VL20 数据选择器实现逻辑电路
1.题目：
数据选择器代码如下，可在本题答案中添加并例化此数据选择器。
module data_sel(input S0 ,input S1 ,input D0 ,input D1 ,input D2 ,input D3 ,output wire Y
);assign Y = ~S1 & (~S0&D0 | S0&D1) | S1&(~S0&D2 | S0&D3);endmodule 
2.解题思路：
D1 = ~D2
D1 = C
D2 = ~C
3.解题代码
`timescale 1ns/1nsmodule data_sel(input S0 ,input S1 ,input D0 ,input D1 ,input D2 ,input D3 ,output wire Y
);assign Y = ~S1 & (~S0&D0 | S0&D1) | S1&(~S0&D2 | S0&D3);endmodulemodule sel_exp(input A ,input B ,input C ,output wire L
);data_sel c1(.S0(A),.S1(B),.D0(0),.D1(~C),.D2(C),.D3(1),.Y(L) );endmodule
