任务2 基于原理图实现的2选1数据选择器设计

任务分析

数据选择器是常用的数字电路之一。如图1.35所示，它有两个数据输入端（P0和P1）、一个输出端F，通过控制选择端S从两个数据输入中选择一个作为输出，即控制选择端的状态确定哪个输入被连接到输出，真值表如表1.3所示。

由表1.3可以得出2选1数据选择器的逻辑表达式为：F=P0+SP1，电路原理图如图1.35所示。

表1.3 2选1数据选择器真值表

任务实现

采用原理图输入法的2选1数据选择器可按以下步骤进行设计。

1.新建工程

启动Quartus Ⅱ 软件，在“File”下拉菜单中选取“New Project Wizard”，新建工程MUX2_1。

2.设计输入

（1）在“File”下拉菜单中选取“New”选项，选择设计输入类型为“Block Diagram/Schematic”，进入图形编辑界面。

（2）引入逻辑门，在原理图输入窗口中双击鼠标左键，在符号窗口中选取AND2（2输入与门）、NOT（非门）和OR2（2输入或门）。

（3）引入3个输入引脚、一个输出引脚，并将输入引脚更名为S、P0、P1，输出引脚更名为F。

（4）连接电路，如图1.36所示。

（5）选择“File”菜单下的“Save”选项，保存原理图文件，文件名为“MUX2_1.bdf”，将“Add file to current project”前的选项选中，该原理图文件自动添加到当前工程中。

3.工程编译

选择“Processing”菜单下的“Start Compilation”选项，或者单击位于工具栏的编译按钮，完成工程的编译。

如果工程编译出现错误提示，则编译不成功，需根据Message窗口中所提供的错误信息修改电路设计，再重新进行编译，直到没有错误为止。

4.设计仿真

（1）建立波形文件。执行“File”菜单下的“New”命令，在弹出的窗口中选择“Other Files”下的“Vector Waveform File”选项，新建仿真波形文件。在波形文件编辑窗口，单击“File”菜单下的“Save as”选项，将该波形文件另存为“MUX2_1.vwf”。

（2）添加观察信号。在波形文件编辑窗口的左边空白处单击鼠标右键，选择“Insert”选项下的“Insert Node or Bus”命令，在该窗口下单击“Node Finder”按钮，在“Node Finder”窗口中单击“List”按钮，设计的4个引脚出现在左边的空白窗口处，选中所有引脚，单击窗口中间的“》”按钮，4个引脚出现在窗口的右边空白处，再单击“OK”按钮回到波形编辑窗口。

（3）添加激励。通过拖曳波形，产生想要的激励输入信号。

（4）功能仿真。添加完激励信号后，保存波形文件。选择“Processing”菜单下的“Simulator Tool”选项， 在“Simulation mode”选项框中选择“Functional”，再单击“Generate Functional Simulation Netlist”按钮，产生仿真需要的网表文件，然后选中“Overwrite simulation input file with simulation result”，单击“Start”按钮进行仿真。

仿真完成后，单击“Open”按钮打开仿真结果，如图1.37所示，2选1数据选择器的输入/输出逻辑功能正确。

（5）时序仿真。在仿真工具对话框中的“Simulation mode”选为“Timing”模式，进行时序仿真，仿真结果如图1.38所示。

任务小结

通过2选1数据选择器的设计，使读者更加熟悉Quartus Ⅱ软件进行数字系统设计的步骤，并掌握2选1数据选择器的逻辑功能和设计原理，逐步理解功能仿真波形和时序仿真波形。