雙二選一多路選擇器課程設(shè)計(jì)

1、雙二選一多路選擇器課程設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.電路設(shè)計(jì)過程2.1設(shè)計(jì)二選一多路選擇器2.2設(shè)計(jì)雙二選一多路選擇器3.仿真結(jié)果3.1創(chuàng)建工程準(zhǔn)備工作3.2創(chuàng)建新工程3.3編譯前置3.4全程編譯3.5時(shí)序仿真4.總結(jié)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)利用Quartus 軟件的原理圖輸入方法設(shè)計(jì)簡單的邏輯電路；2、熟悉Quartus 軟件的VHDL文本設(shè)計(jì)流程全過程；3、學(xué)習(xí)簡單組合電路的設(shè)計(jì)，層次化的設(shè)計(jì)方法4、熟悉利用Quartus 軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真的方法；二、電路設(shè)計(jì)過程1、設(shè)計(jì)2選1多路選擇器a. 使用Quartus建立工程準(zhǔn)備項(xiàng)目新建一個(gè)文件夾。在d盤中，路徑為D:wangchen 。打開Quartu

2、s軟件從【File】>>【New】>>【VHDL】 新建文本編譯窗口，出現(xiàn)新建項(xiàng)目框。輸入源程序，編寫2選1多路選擇程序2選1多路源程序如下：ENTITY mux21a ISPORT (a,b,s:IN BIT; y:OUT BIT);END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a ISBEGINPROCESS(a,b,s)BEGINIF s='0' THEN y<=a; ELSE y<=b;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE one;文件存盤 選擇FileSave

3、 As命令，找到已建立的文件夾D: wangchen，存盤文件名應(yīng)與實(shí)體的名字一致，即mux21a，其界面窗口如下圖所示。b創(chuàng)建工程打開建立新工程管理窗,選擇FileNew Preject Wizard工具選項(xiàng)創(chuàng)建設(shè)計(jì)工程命令，即彈出“工程設(shè)置”對(duì)話框如下圖所示，單擊對(duì)話框最上第一欄右側(cè)的“”按鈕，找到文件夾D:wangchen，選種已存盤的文件mux21a，再單擊打開按鈕，既出現(xiàn)如圖所示的設(shè)置情況. 使用New Project Wizard可以為工程指定工作目錄、分配工程名稱以及指定最高層設(shè)計(jì)實(shí)體的名稱，還可以指定要在工程中使用的設(shè)計(jì)文件、其他源文件、用戶庫和EDA工具，以及目標(biāo)器件系列和具

4、體器件等。將設(shè)計(jì)文件加入工程中單擊圖中下方的Next按鈕，出現(xiàn)如下圖所示的對(duì)話框，在彈出的對(duì)話框中單擊File name欄的按鈕，將與工程相關(guān)的所有VHDL文件加入此工程，加入完成后單擊Next按鈕。單擊Add All按鈕，將設(shè)定的工程目錄中的所有VHDL文件加入到程文件欄工中目標(biāo)芯片單擊圖中Next按鈕，即彈出如圖所示的仿真器和綜合器及目標(biāo)器件對(duì)話框。首先在 Famil 欄選芯片系列，在此選Cyclone系列,在有效器件列表中選擇專用器件,分別選擇封裝形式為TQFP,引腳輸出144，器件速度級(jí)別為8，選擇此系列的具體芯片是EP3C5E144C8,設(shè)計(jì)完成后單擊Finish按鈕。 工具設(shè)置單擊

5、圖中的Next按鈕后,彈出圖所示工具設(shè)置窗口,此窗口有3項(xiàng)選擇.EDA design entry/synthesis用于選擇輸入的HDL類型和綜合工具.EDA simulation用于選擇仿真工具.EDA timing analysis tool用于選擇時(shí)序分析工具,這是除Cyclone自含的所有設(shè)計(jì)工具以外的外加的工具,因此,如果都不做選擇,表示選擇Cyclone自含的所有工具.在此例中這3項(xiàng)都不做選擇,單擊Next后即彈出圖所示”工程設(shè)置統(tǒng)計(jì)”窗口.最后單擊圖中Finish,即已設(shè)定好此工程,并出現(xiàn)CNT10的工程管理窗口.Quartus 將工程信息存儲(chǔ)在工程配置文件中,它包含有關(guān)Quar

6、tus 工程的所有信息,包括設(shè)計(jì)文件、波形文件、Signa1Tap 文件、內(nèi)存初始化文件等，以及構(gòu)成工程的編譯器、仿真器和軟件構(gòu)建設(shè)置。 建立工程后，可以使用工具欄的ProjectADD/Remove Files Project頁在工程中添加和刪除、設(shè)計(jì)其它文件，在執(zhí)行Quartus 的Analysis &Synthesis期間，Quartus 將按ADD/Remove Files Project頁中顯示的順序處理文件。c. 編譯前設(shè)置擇FPGA目標(biāo)芯片：選擇Assignmemts菜單中的settings項(xiàng)。選擇配置器件的工作方式。單擊Device & Pin Options按

7、鈕，進(jìn)入選擇窗，這將彈出Device & Pin Options窗口，其對(duì)話框如下圖所示。在Configuration選項(xiàng)頁，選擇Genrate compressed bitstreams復(fù)選框，選擇配置器件為EPCS4，其配置模式可選擇Active Serial。d.全程編譯Quartus II編譯器是由一系列處理模塊構(gòu)成的，這些模塊負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的檢錯(cuò)，邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合、輸出結(jié)果的編輯配置，以及時(shí)序分析。編譯前首先選擇Processing菜單的Start Compilation項(xiàng)，啟動(dòng)全程編譯對(duì)于Processing欄顯示出的語句格式錯(cuò)誤，可雙擊錯(cuò)誤信息條文，即彈出對(duì)應(yīng)的vhdl

8、文件，在深色標(biāo)記條處即為文件中的錯(cuò)誤，再次進(jìn)行編譯直至排除所有錯(cuò)誤。e.5時(shí)序仿真打開波形編輯器。選擇菜單File中的New項(xiàng)，在New窗口中選擇Other Files中的Vector Waveform File如圖所示，單擊OK按鈕，即出現(xiàn)空白的波形編輯器設(shè)置仿真時(shí)間區(qū)域，對(duì)于時(shí)序仿真來說，將仿真時(shí)間設(shè)置在一個(gè)合理的時(shí)間區(qū)域上十分重要。通常設(shè)置時(shí)間范圍在數(shù)十微妙間。首先在Edit菜單中選擇End Time項(xiàng)，即彈出如圖所示窗口。在此例中整個(gè)仿真時(shí)間設(shè)置為50s，單擊OK按鈕結(jié)束設(shè)置。波形文件存盤 選擇FileSave As命令，找到已建立的文件夾D: wangchen，存盤文件名應(yīng)與實(shí)體的名

9、字一致，即mux21a，其界面窗口如下圖所示將工程mux21a的端口信號(hào)節(jié)點(diǎn)選入波形編輯器中。選擇View 菜單中的Utility Windows項(xiàng)的Node Finder項(xiàng)。彈出的對(duì)話框如圖所示，在Filter框中選Pins : all，然后單擊List按鈕，于是在下方的Nodes Found窗口中出現(xiàn)設(shè)計(jì)中的CNT10工程的所有端口引腳名。用鼠標(biāo)將重要的端口節(jié)點(diǎn)CLK、EN、RST、COUT和輸出總線信號(hào)CQ分別拖到波形編輯窗，結(jié)束后關(guān)閉Nodes Found窗口。設(shè)定仿真時(shí)間寬度,選擇Edit項(xiàng)及其End time選項(xiàng)，在End time選擇窗中選擇適當(dāng)?shù)姆抡鏁r(shí)間域，如可選50us，以便

10、有足夠長的觀察時(shí)間。編輯輸入波形用鼠標(biāo)左鍵單擊圖所示窗口的時(shí)鐘信號(hào)名CLK，使之變成藍(lán)色條，再單擊左列的時(shí)鐘設(shè)置鍵，下部分CLK的時(shí)鐘周期設(shè)置為50ns；Clock窗口中的Duty cycle是占空比，默認(rèn)為50，即50%占空比。然后再分別設(shè)置EN和RST的電平，RST為復(fù)位端，EN為使能端。最后設(shè)置好的激勵(lì)信號(hào)波形如圖下所示。啟動(dòng)仿真器 在Quartur軟件中仿真方式有兩種，功能仿真和時(shí)序仿真，方法是：在工具欄中選擇processingSimulater Tool即彈出如下圖仿真方式選擇窗口，在窗口Simulater mode處是時(shí)序仿真和功能仿真選擇窗口，此例選擇功能仿真Functionl

11、。選好后單擊Generate Functional Simulater Nellist按鈕，再單擊確定按鈕，最后再單擊圖中的start按鈕，即完成仿真方式的確定。仿真器參數(shù)設(shè)置 選擇菜單AssignmentSettings,即彈出如圖選擇仿真參數(shù)設(shè)置窗口，此例中選擇的參數(shù)如圖所示。啟動(dòng)仿真器?，F(xiàn)在所有設(shè)置進(jìn)行完畢，在菜單Processing項(xiàng)下選擇Start Simulation，也可以選擇工具欄上的圖表。 觀察仿真結(jié)果。時(shí)序分析：由上面兩圖可以得知：當(dāng)s=0時(shí)，y口輸出a，當(dāng)s=1時(shí)，y口輸出b2.設(shè)計(jì)雙二選一多路選擇器a. 生成二選一多路選擇器模塊符號(hào)選擇Filecreatelsymbol

12、命令,建立模型b. 新建二選一多路選擇器原理圖文件從【File】>>【New】>>【Block Diagram/Schematic File】 新建文本編譯窗口，出現(xiàn)新建項(xiàng)目框，名為MUX.bdf在Block1.bdf窗口中任意處雙擊,彈出添加元件符號(hào)對(duì)話框圖，這里選擇如圖所示元件。單擊OK 。與門符號(hào)被附在鼠標(biāo)指針上，在Block1.bdf窗口中適當(dāng)位置點(diǎn)擊一下，放置該符號(hào)。按ESC 鍵后，完成一次元件的放置，再選擇與放置其它元件和引腳，雙擊引腳符號(hào)在彈出的對(duì)話窗口中可改變其名稱 圖 二選一多路選擇器電路原理圖C. 文件存盤、全程編譯點(diǎn)擊保存，文件名為muxk.bdf

13、，再將muxk.bdf置為頂層,進(jìn)行全程編譯，直至編譯成功。 圖 編譯d、建立全加器仿真文件點(diǎn)擊新建按鈕，選擇others>>Vector Waveform File，出現(xiàn)仿真文件編輯界面如圖所示。選擇【Edit】>>【End time】出現(xiàn)設(shè)置仿真時(shí)間長度對(duì)話框如圖所示，如可設(shè)為50us，單擊OK結(jié)束設(shè)置選擇Node Finder出現(xiàn)查找節(jié)點(diǎn)對(duì)話框如圖所示。在Filter欄中選擇Pins:all，在Look in欄中選擇Fadder，點(diǎn)擊List按鈕。出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)列表選擇對(duì)話框如圖所示。點(diǎn)擊中間全選按鈕>> 再點(diǎn)擊OK ，所示節(jié)點(diǎn)被加到波形編輯窗口如圖所示。編

14、輯輸入波形,用鼠標(biāo)左鍵單擊圖所示窗口的時(shí)鐘信號(hào)名CLK，使之變成藍(lán)色條，再單擊左列的時(shí)鐘設(shè)置鍵，下部分CLK的時(shí)鐘周期設(shè)置為50ns；Clock窗口中的Duty cycle，占空比默認(rèn)為50，即50%占空比。然后再分別設(shè)置EN和RST的電平，RST為復(fù)位端，EN為使能端。最后設(shè)置好的激勵(lì)信號(hào)波形如圖下所示。 選擇擇菜單AssignmentSettings,即彈出如圖選擇仿真參數(shù)設(shè)置窗口。 選擇【Processing】>>【Start simulation】或用快捷按鈕進(jìn)行波形仿真。仿真成功后，生成仿真波形如圖所示程序分析：這是一個(gè)雙2選1多路選擇器，a1、a2和a3分別為兩個(gè)數(shù)字輸入端的端口名，s0、s1為通道選擇控制信號(hào)輸入端的端口名，outy為輸出端的端口名。實(shí)體mux21a是一個(gè)2選一選通電路，實(shí)體muxk是元件的例化，其作用是將兩個(gè)mux21a組合成一個(gè)3選1多