eda四選一多路選擇器的設(shè)計

　　在選擇變量控制下，從多路輸入數(shù)據(jù)中選中某一路數(shù)據(jù)送至輸出端。對于一個具有2n個輸入和1個輸出的多路選擇器，有n個選擇變量。

　?、诘湫?a target="_blank">芯片

　　典型中規(guī)模多路選擇器有雙4路數(shù)據(jù)選擇器74153，其引腳排列圖和邏輯符號如圖1（a）、（b）所示。

　　數(shù)據(jù)選擇器74153芯片含兩個4路數(shù)據(jù)選擇器，每個選擇器接收4路數(shù)據(jù)輸入，產(chǎn)生一個輸出，兩個4路數(shù)據(jù)選擇器共用兩個選擇變量。芯片有16條引線，其中1D0～1D3，2D0～2D3為8條數(shù)據(jù)輸入線，A1和A0為選擇輸入線，1Y、2Y為2條輸出線，1G、2G為使能控制端，另外有1條電源線和1條地線。

　　4路數(shù)據(jù)選擇器的輸出函數(shù)表達式為

　　式中，mi為選擇變量構(gòu)成的最小項。

　?、蹜?yīng)用

　　多路選擇器除完成對多路數(shù)據(jù)進行選擇的基本功能外，還可用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并-串轉(zhuǎn)換、序列信號產(chǎn)生以及實現(xiàn)各種邏輯函數(shù)功能。

　　例如采用4路選擇器74153實現(xiàn)如下邏輯函數(shù)的功能

　　解給定函數(shù)為一個3變量函數(shù)，由于4路選擇器具有2個選擇控制變量，所以用來實現(xiàn)3變量函數(shù)功能時，應(yīng)該首先從函數(shù)的3個變量中任選2個作為選擇控制變量，然后再確定選擇器的數(shù)據(jù)輸入。假定選A、B與選擇控制端A1、A0相連，則可將函數(shù)F的表達式表示成如下形式：

　　顯然，要使4路選擇器的輸出Y與函數(shù)F相等，只需：。據(jù)此，可畫出邏輯電路如圖2所示。類似地，也可以選擇A、C或B、C作為選擇控制變量，選擇控制變量不同，數(shù)據(jù)輸入也不同。

　　4選1數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計

　　1、設(shè)計背景和設(shè)計方案

　　設(shè)計背景：

　　該設(shè)計是以數(shù)字電子技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從四位數(shù)據(jù)中按照輸入的信號選中一個數(shù)，來實現(xiàn)所期望的邏輯功能。

　　設(shè)計方案：

　　用撥碼開關(guān)作四位數(shù)據(jù)及兩位控制端的輸入，LED作輸出，通過撥碼開關(guān)組成控制輸入端s1和s0不同組合，觀察LED與數(shù)據(jù)輸入端a，b，c，d的關(guān)系，驗證四選一數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計的正確性。使用邏輯門電路與、或、非的組合來表達4選1數(shù)據(jù)選擇器，通過控制輸入的信號來控制輸出的信號值。

　　其邏輯電路如下圖：

　　其示意框圖如下：

　　其中輸入數(shù)據(jù)端口為DO、D1、D2、D3，A、A為控制信號，Y為輸出。

　　令A(yù)A‘=“OO”時，輸出Y=D0;

　　令A(yù)A’=“01”時，輸出Y=D1;

　　令A(yù)A‘=“10”時，輸出Y=D2;

　　令A(yù)A’=“11”時，輸出Y=D3;

　　真值表如下：

　　2、方案實施

　　(1)設(shè)計思路

　　四選一多路選擇器設(shè)計時，定義輸入s為標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)漏記為SIDLOGIC輸出的信號Z的數(shù)據(jù)類型定義為2位標(biāo)準(zhǔn)邏輯矢量位STD_LOGIC_VECTOR（1DOWNTO0）。使用LBRATY語句和USE語句，來打開IEEE庫的程序包STDLOGIC_1164.ALL。當(dāng)輸入信號時，程序按照輸入的指令來選擇輸出，例如輸入信號為“OO”時，將a的值給z，進而輸出z的值，輸入信號為“11”是，將a的值給z，進而輸出z的值。若輸入信號是已經(jīng)定義的四個信號之外的值時（即當(dāng)正條件語句不滿足時），輸出值為x，并將x的值給輸出信號Z。這樣即可實現(xiàn)四選一數(shù)據(jù)選擇的功能。

　　程序

　　LIBRARY正EE：

　　USE

　　IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL：

　　ENTITYmux41is

　　PORT（a，b.c.d：NSTD_LOGIC：

　　INSTD_LOGIC_VECTOR（1

　　DOWNTO0）：

　　STD_LOGIC）：

　　OUT

　　END

　　mux41：

　　IS

　　ARCHITECTUREoneOF

　　mux41

　　BEGIN

　　PROCESS（s，a.b.c.d）

　　BEGIN

　　IS

　　CASES

　　WHEN“00”=》z《=a：

　　WHEN“01”=》z《=b：

　　WHEN“10”=》z《=c：

　　WHEN“11”=》z《=d：

　　WHENOTHERS=》z《-=null：

　　END

　　CASE;

　　ENDPROCESS：

　　END

　　one;

　　運行結(jié)果

　　當(dāng)輸入信號“OO”時，輸出信號z的值為‘a(chǎn)’：

　　當(dāng)輸入信號“01”時，輸出信號z的值為‘b’;

　　當(dāng)輸入信號“10”時，輸出信號z的值為‘c’：

　　當(dāng)輸入信號“11”時，輸出信號z的值為‘d’：

　　波形仿真及描述

　　輸入：

　　的波形周期為10ns，b的波形周期為5ns，c的波形周期為15ns，d的波形周期為8nsos［1］的波形周期為5ns.s的波形周期為10ns。

　　(2)設(shè)計思路

　　定義6個輸入信號，一個輸出信號，當(dāng)控制信號A=‘1’時，muxval 的值加1，即muxval=muxva1+1當(dāng)控制信號 B= ‘1’時muxval的值加2，即muxval-muxval+2。當(dāng)輸入值為‘i0’時，輸出q的值為0，當(dāng)輸入的值為“i1’時，輸出q的值為1，當(dāng)輸入值為‘i2’時，輸出q的值為2，當(dāng)輸入值為‘i3’時，輸出q的值為3。

　　程序

　　USE 正EE.STD LOGIC 1164.ALL;

　　ENTITY mus41

　　IS

　　（i0ji1，i2，i3，a，b ：N STD_LOGIC;

　　PORT

　?。篛UT

　　STD_LOGIC ）;

　　ENS mux4;

　　OF

　　mux4 IS

　　ARCH ITE CT URE b_mux4

　　BE G N

　　Process （i0，il，i2，i3，a，）

　　Variable

　　0;

　　downto

　　musval

　?。篿nteger rang

　　Begin

　　m uxv al ：=0;

　　if （a=‘l’）

　　musval:muxval+ l; end if;

　　then

　　if （b=‘I’） then

　　muxval ：muxwal + 2; end

　　if;

　　is

　　muxval

　　case

　　w hen 0= 》 q 《= i0;

　　when l= 》 q 《= il;

　　when2=》q《=2;

　　when3=》q《=i3;

　　others= 》null;

　　When

　　end

　　ca se;

　　end process;

　　END b_mux4;

　　運行結(jié)果

　　當(dāng)輸入信號“OO”時，輸出信號z的值為‘i0’：

　　當(dāng)輸入信號“01”時，輸出信號z的值為‘i1’：

　　當(dāng)輸入信號“10”時，輸出信號z的值為‘i2’：

　　當(dāng)輸入信號“11”時，輸出信號z的值為‘i3’;

　　波形仿真及描述

　　a的波形周期為20ns，b 的波形周期為15ns，c 的波形周期為20ns，d 的波形周期為15ns，s的波形周期為8ns，s的波形周期為16ns。

　　輸出