EDA四选一选择器设计.doc

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4选1数据选择器

1·设计背景和设计方案

1·1设计背景

该设计是以数字电子技术为基础，实现数据从四位数据中按照输入的信号选中一个数，来实现所期望的逻辑功能。

1·2设计方案

用拨码开关作四位数据及两位控制端的输入，LED作输出，通过拨码开关组成控制输入端s1和s0不同组合，观察LED与数据输入端a,b,c,d的关系，验证四选一数据选择器设计的正确性。

使用逻辑门电路与、或、非的组合来表达4选1数据选择器，通过控制输入的信号来控制输出的信号值。

其逻辑电路图如下：

其示意框图如下：

其中输入数据端口为D0、D1、D2、D3，A、A’为控制信号，Y为输出。

令AA’=“00”时，输出Y=D0；

令AA’=“01”时，输出Y=D1；

令AA’=“10”时，输出Y=D2；

令AA’=“11’时，输出Y=D3；

4选1

数据选择器

D0

输入D1Y

数据D2

D3

AA′

真值表如下：

输入

输出

DA1A0

Y

D000

D0

D101

D1

D210

D2

D311

D3

2·方案实施

1）程序1

2·1·1

设计思路

四选一多路选择器设计时，定义输入S为标准以内漏记为STD_LOGIC,输出的信号Z的数据类型定义为2位标准逻辑矢量位STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）.使用LIBRATY语句和USE语句，来打开IEEE库的程序包STD_LOGIC_1164.ALL。

当输入信号时，程序按照输入的指令来选择输出，例如输入信号为“00”时，将a的值给z，进而输出z的值，输入信号为“11”是，将a的值给z，进而输出z的值。

若输入信号是已经定义的四个信号之外的值时（即当IF条件语句不满足时），输出值为x，并将x的值给输出信号z。

这样即可实现四选一数据选择的功能。

2·1·2

程序

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYmux41is

PORT（a,b,c,d:

INSTD_LOGIC;

s:

INSTD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）;

z:

OUTSTD_LOGIC）;

ENDmux41;

ARCHITECTUREoneOFmux41IS

BEGIN

PROCESS（s,a,b,c,d）

BEGIN

CASEsIS

WHEN"00"=>z<=a;

WHEN"01"=>z<=b;

WHEN"10"=>z<=c;

WHEN"11"=>z<=d;

WHENOTHERS=>z<=null;

ENDCASE;

ENDPROCESS;

ENDone;

2·1·3

运行结果

当输入信号“00”时，输出信号z的值为‘a’;

当输入信号“01”时，输出信号z的值为‘b’;

当输入信号“10”时，输出信号z的值为‘c’;

当输入信号“11”时，输出信号z的值为‘d’;

2·1·4

波形仿真及描述

输入：

a的波形周期为10ns,b的波形周期为5ns,c的波形周期为15ns,d的波形周期为8ns。

s[1]的波形周期为5ns,s[2]的波形周期为10ns。

输出：

2）程序2

2·2·1

设计思路

定义6个输入信号，一个输出信号，当控制信号A=‘1’时，muxval的值加1，即muxval=muxval+1;当控制信号B=‘1’时muxval的值加2，即muxval=muxval+2。

当输入值为‘i0’时，输出q的值为0，当输入的值为‘i1’时，输出q的值为1，当输入值为‘i2’时，输出q的值为2，当输入值为‘i3’时，输出q的值为3。

2·2·2程序

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYmux41IS

PORT（i0,i1,i2,i3,a,b:

INSTD_LOGIC;

q:

OUTSTD_LOGIC）;

ENSmux4;

ARCHITECTUREb_mux4OFmux4IS

BEGIN

Process（i0,i1,i2,i3,a,b）

Variablemuxval:

integerrang7downto0;

Begin

muxval:

=0;

if（a='1'）thenmuxval:

muxval+1;endif;

if（b='1'）thenmuxval:

muxval+2;endif;

casemuxvalis

when0=>q<=i0;

when1=>q<=i1;

when2=>q<=i2;

when3=>q<=i3;

Whenothers=>null;

endcase;

endprocess;

ENDb_mux4;

2·2·3

运行结果

当输入信号“00”时，输出信号z的值为‘i0’;

当输入信号“01”时，输出信号z的值为‘i1’;

当输入信号“10”时，输出信号z的值为‘i2’;

当输入信号“11”时，输出信号z的值为‘i3’;

2·2·4

波形仿真及描述

输入：

a的波形周期为20ns,b的波形周期为15ns,c的波形周期为20ns,d的波形周期为15ns,s[1]的波形周期为8ns,s[2]的波形周期为16ns。

输出：

3·结果和结论

经过对以上程序的运行和编译，可得出以下仿真图结论和所设计一致。

4·参考文献

[1]余孟尝主编《数字电子技术基础简明教程》，1998-12。

[2]潘松黄继业编著《EDA技术使用个教程》，2006-9。