数字电路二位数值比较器

数字电子技术基础课程设计报告书题目：2位数值比较器姓名：班级：指导教师：设计时间：2011年3月— 7月民族大学数学与计算机学院一、背景和编写目的随着时代的进步，社会的发展，科学技术的进步，我们会在很多地方用到比较器，比如，在体育竞技场地对一些选手的成绩进行比较，选出他们中的成绩优异者；我们为了比较一下不同物品的参数，我们可以利用一些科学技术来实现这些功能，使得我们的工作效率得以提高，减少了我们认为的工作量。

本次设计的目的就是通过实践掌握数字电路的分析方法和设计方法，了解了解EDA技术和maxplus2软件并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。

以数字电子技术基础为指导，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识和基本单元电路的综合设计应用。

通过对比较器的设计，巩固和综合运用所学知识，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。

比较器有2位数比较器，4位数比较器，8位数比较器等多种。

本课程设计就是两位数比较器，可以实现2位二进制数值的比较。

二、EDA和VHDL的介绍EDA技术EDA技术的概念EDA是电子设计自动化(E1echonics Des5p AM•toM60n)的缩写。

由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异。

从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。

EDA技术的特点采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能。

采用硬件描述语言作为设计输入和库(LibraLy)的引入，由设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作故在芯片的设计中进行。

由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。

并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高了系统的性能和可靠性。

能全方位地利用计算机自动设计、仿真和调试。

VHDL语言VHDL语言的简介VHDL语言是一种用于电路设计的高级的硬件描述语言。

其主要是应用在数字电路的设计中。

在一些实力较为雄厚的单位，它常被用来设计ASIC。

VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。

除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。

VHDL的程序结构特点是将一项工程设计分成外部和内部，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。

在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。

这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点.与其他硬件描述语言相比，VHDL的特点：1、功能强大、设计灵活：它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。

VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计。

VHDL支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计。

2、支持广泛、易于修改：大多数EDA工具几乎都支持VHDL，故在硬件电路设计过程中，主要的设计文件是用VHDL编写的源代码，因为VHDL易读和结构化，所以易于修改设计。

3、强大的系统硬件描述能力VHDL具有多层次的设计描述功能，既可以描述系统级电路，又可以描述门级电路。

而描述既可以采用行为描述、寄存器传输描述或结构描述，也可以采用三者混合的混合级描述。

另外，VHDL支持惯性延迟和传输延迟，还可以准确地建立硬件电路模型。

VHDL还支持预定义的和自定义的数据类型。

此外还有独立于器件的设计、很强的移植能力、易于共享和复用等特点。

三、系统组成数据输入端|：A1,B1,A0,B0输出端口：1，2，3四、硬件设计a、输入2位二进制数值分别用A1、B1、A0、B0表示b、输出用1、2、3表示，其中1、2、3分别代表结果是A>B、A=B、A<B。

2位数值比较器以及逻辑图如下：电路说明：A、B是两B1个二位二进制数A1A0和B1B0，进行比较时首先比较高位即A1和B0，如果A1>B1，则不管其他位数码为何值，一定有A>B。

反之，A1<B1，则不管其他位数码为何值，一定有A<B，如果，A1=B1,就比较下一位A0和B0，若A0>B0则有A>B；若A0<B0则有A<B，否则是A=B。

根据上诉，可得A>B、A<B、A=B的逻辑函数式为：Y(A>B)=A1*B1′+（A1⊙B1）A0*B0′*I(A>B);Y(A<B)= A1′*B1+（A1⊙B1）A0′*B0*I(A<B);Y(A=B)= A1⊙B1）*（A0⊙B0）*I(A=B)。

其中I(A>B)、I(A<B)、I(A=B)都是来自低位的比较结果。

以下是具体的真值表备注：输出中的1、2、3分别代表A>B、A=B、A<B五、软件编程系统工作软件流程1）打开Max+plusII,进入编辑环境，如下图：2）新建文本文件，选择Text Editor file：如下图：3）点击ok进入文本编辑系统，输入源程序，如下图所示：4）建立工程，然后看编译是否有错误，直到通过编译为止：5）仿真建立波形文件：程序代码：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity Comp isport (A1 : in std_logic;B1 : in std_logic;A0 : in std_logic;B0 : in std_logic;AsmallerB : out std_logic;AbiggerB : out std_logic;AequalB : out std_logic);end Comp;architecture RTL of Comp issignal S_TMP : std_logic_vector(3 downto 0);beginS_TMP <= A1 & B1 & A0 & B0;process (S_TMP) begincase (S_TMP) iswhen "0000" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '0';AequalB <= '1';when "0001" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "0010" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "0011" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '0';AequalB <= '1';when "0100" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "0101" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "0110" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "0111" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "1000" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "1001" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "1010" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "1011" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "1100" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '0';AequalB <= '1';when "1101" => AsmallerB <= '1';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';when "1110" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '1';AequalB <= '0';when "1111" => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '0';AequalB <= '1';when others => AsmallerB <= '0';AbiggerB <= '0';AequalB <= '0';end case;end process;end RTL;运行仿真：仿真结果：六、系统调试1),软件打不开，解决办法把license.dat的文件拷贝到安装目录下面，2）逻辑图显示node missing source 错误，解决办法是把输入端口的名字改了，3）仿真结果总是出不来，解决的办法是单击Max+plus下拉菜单下面的Simulator，而不是直接点击运行。