四选一数据选择器

电学实验报告模板实验原理数据选择器的功能类似一个单刀多掷开关,如图1所示。

数据选择器在地址码的控制下，从多路数据输入中选择其中一个并将其送到一个公共的输出端。

图1 数据选择器示意图1. 4选1数据选择器图2 4选1数据选择器及其逻辑图2所示为4选1数据选择器及其逻辑。

该电路有4路输入数据和为地址输入。

为使能控制端，当时，数据选择器正常工作；当时，数据选择器的输出被锁定在“0”，不能选择。

由图2（b）可以得到该数据选择器的逻辑函数式为(1)2. 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器8选1数据选择器有8路数据输入，3位地址输入。

如果用4选1数据选择器实现8选1，需要2片4选1数据选择器，如图所示。

其中,是通过4选1数据选择器的使能控制端接入的。

由图5并根据式（1），可以得到显然实现了8选1的逻辑功能。

图5 用4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器实验仪器实验内容及步骤1. 测试和验证74HC153的逻辑功能（1）集成电路芯片74HC153引脚图74HC153是双4选1数据选择器，芯片内部包含两个独立的、完全相同的4选1数据选择器。

图7-5所示为引脚图。

每一个4选1数据选择器都设置了一个使能控制端。

两个4选1数据选择器共享地址输入端。

图6 74HC151引脚图（2）测试和验证74HC153的逻辑功能按图7连接电路。

实验数据记录在表7-1。

验证74HC153的逻辑功能。

图7 测试74HC151的逻辑功能实验电路表1（3）用一片74HC153扩展成8选1数据选择器图8 74HC153扩展成8选1数据选择器实验电路按图8连接电路。

实验数据记录在表2。

验证电路的逻辑功能。

表2实验结果及分析1.实验结果2.分析该实验结果表明74HC153元件实现了4选1的数据选择功能74HC153与74LS00两个4选1数据选择器拓展实现了8选1的逻辑功能实验结论1.74HC153具有4选1逻辑功能，能够实现数据选择，其有4路输入数据D0、D1、D2、D3，A0、A1为地址输入，为使能控制端，当时，数据选择器正常工作；当时，数据选择器的输出被锁定在“0”，不能选择。

图所示的是四选一数据选择器的原理图。

图中的D0、D1、D2、D3是四个数据输入端，Y为输出端，A1、A0是地址输入端。

从表中可见，利用指定A1A0的代码，能够从D0、D1、D2、D3这四个输入数据中选出任何一个并送到输出端。

因此，用数据选择器可以实现数据的多路分时传送。

此外，数据选择器还广泛用于产生任意一种组合逻辑函数。

在图示电路中，若将Y看成是A0、A1及D0、D1、D2、D3的函数，则可写成
如果把A1、A0视为两个输入逻辑变量，同时把D0、D1、D2和D3取为第三个输入逻辑变量A2的不同状态(即A2、/A2、1或0)，便可产生所需要的任何一种三变量A2、A1、A0的组合逻辑函数。

可见，利用具有n位地址输入的数据选择器可以产生任何一种输入变量数不大于n +1的组合逻辑函数。

一、数据选择器
1、释义：
数据选择器(data selector) 根据给定的输入地址代码，从一组输入信号中选出指定的一个送至输出端的组合逻辑电路。

有时也把它叫做多路选择器或多路调制器(multiplexer)。

在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。

2、工作方式：
工作原理：给A1A0一组信号10，相当于一个2进制数字2，等于选通了D2这个输入端，输出Y 输出的就是D2的信号。

3、逻辑功能：
数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。

4、分类：
有2选1，4选1、8选1和16选1等类型的数据选择器，又叫"多路开关"。

verilog4选一数据选择器原理(一)Verilog中的4选1数据选择器简介在数字电路中，数据选择器是一种常见的电路组件，用于从多个数据输入中选择一个输出。

Verilog是一种硬件描述语言，广泛用于数字电路的设计和仿真。

本文将介绍Verilog中的4选1数据选择器的原理和实现方法。

原理4选1数据选择器有4个输入和1个输出。

根据选择信号，从4个输入中选择一个输入作为输出。

选择信号是2位的二进制数，共有4种可能的状态，每种状态对应一个输入。

当选择信号为00时，输出为第一个输入；当选择信号为01时，输出为第二个输入；当选择信号为10时，输出为第三个输入；当选择信号为11时，输出为第四个输入。

逻辑电路图以下是4选1数据选择器的逻辑电路图：______S0 ----| || |S1 ----| |----- Y|______|Verilog实现下面是实现4选1数据选择器的Verilog代码示例：module mux4to1 (input [3:0] D, input [1:0] S, outpu t Y);assign Y = (S[1] & S[0] & D[3]) | (S[1] & ~S[0] & D [2])| (~S[1] & S[0] & D[1]) | (~S[1] & ~S[0] & D[0]);endmodule在上面的代码中，D是4个输入的信号线，S是选择信号线，Y是输出信号线。

根据选择信号的不同状态，使用逻辑运算符进行输入的选取，然后将结果输出到输出信号线Y上。

仿真测试为了验证4选1数据选择器的正确性，可以进行仿真测试。

以下是一个简单的测试示例：module test_mux4to1;// Declare signalsreg [3:0] D;reg [1:0] S;wire Y;// Instantiate the modulemux4to1 mux (D, S, Y);// Stimulusinitial begin// Test case 1D = 4'b0001; S = 2'b00; // Expect Y to be 0 #10;// Test case 2D = 4'b0001; S = 2'b01; // Expect Y to be 0 #10;// Test case 3D = 4'b0001; S = 2'b10; // Expect Y to be 0 #10;// Test case 4D = 4'b0001; S = 2'b11; // Expect Y to be 1 #10;$finish;endendmodule上述代码中，D和S是输入信号，Y是输出信号。

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：3021D D D D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；D0输入 D 1 数据 D 2 D 3真值表如下：D3 1 1 D32·方案实施1）程序12·1·1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( 1 DOWNTO 0 ).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LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux41 isPORT (a,b,c,d :IN STD_LOGIC;s :IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);z : OUT STD_LOGIC);END mux41;ARCHITECTURE one OF mux41 ISBEGINPROCESS( s,a,b,c,d)BEGINCASE s ISWHEN "00" => z <= a;WHEN "01" => z <= b;WHEN "10" => z <= c;WHEN "11" => z <= d;WHEN OTHERS => z <=null;END CASE;END PROCESS;END one;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。

四选一数据选择器11微电子黄跃1117426021【实验目的】1．四选一数据选择器，2．学习V erilog HDL文本文件进行逻辑设计输入；3．学习设计仿真工具modelsim的使用方法；【实验内容】1. 实现四选一数据选择器的“V erilog ”语言设计。

2. 设计仿真文件，进行验证。

【实验原理】数据选择器又称为多路转换器或多路开关，它是数字系统中常用的一种典型电路。

其主要功能是从多路数据中选择其中一路信号发送出去。

所以它是一个多输入、单输出的组合逻辑电路。

4选1数据选择器的元件符号如图一所示，其中D0、D1、D2、D3是4位数据输入端，A0和A0是控制输入端，Y是数据输出端。

当A1A0=00时，输出Y=D1；A1A0=01时，Y=D1；A1A0=10时，Y=D2；A1A0=11，Y=D3。

由真值表写出输出逻辑表达式301201101001)()()()(D A A D A A D A A D A A F +++=由逻辑表达式做出逻辑电路图。

【程序源代码】module mux4_1(sel,in,out);input [1:0] sel;input [3:0] in;output out;reg out;always@(sel or in) begincase ({sel[1],sel[0]})2'b00: out=in[0];2'b01: out=in[1];2'b10: out=in[2];2'b11: out=in[3];default: out=1'bx;endcaseendEndmodule测试程序代码如下：module test_mux4_1;reg [1:0] S;reg [3:0] IN;wire Y;mux4_1 M1(.sel(S),.in(IN),.out(Y));always #10 IN[0]=~IN[0];always #20 IN[1]=~IN[1];always #40 IN[2]=~IN[2];always #80 IN[3]=~IN[3];initialbegin S=1'b0;IN=4'h0;#100 $stop;endalways #10 S=S+1;endmodule【仿真和测试结果】【实验心得和体会】这次实验与上次相比有明显的进步，通过这次实验我对modelsim的应用更加得心应手，深切的体会到了verilog是一种描述性语言，这次实验总的来说是比较顺利的，但在实验过程中还是遇到了一些问题，比如端口的匹配问题，在写程序的时候误将位宽写在了变量名的后面，虽然程序能够运行但有警告，仿真波形是错误的，可见在写程序时警告有时也是致命的，这要求我们在学习的过程中思想一定要严谨！其次在做实验时一定要多想，例如在学习这门课时，书上说在模块外部输入可以是wire型或reg型，但在写程序时激励模块往往要初始化数据，所以编程时其类型往往声明为reg型，通过这个例子我明白了书上所说的有时往往是一个比较笼统的，而更多的需要我们自己去实践、探索、勤思考，只有这样我们才能把书本上的知识转化为属于我们自己的知识，才能在学习的道路上走的更远！原文已完。

根据给定的输入地址代码，数据选择器从一组输入信号中选择一个指定的组合逻辑电路，并将其发送到输出。

有时称为多路复用器或多路复用器。

基本定义
数据选择器是指选择后将多个通道的数据传输到唯一的公共数据通道的逻辑电路，称为数据选择器。

在多通道数据传输过程中，可以根据需要选择其中任意一个的电路称为数据选择器，也称为多路复用器或多路复用器。

逻辑功能
数据选择器（MUX）的逻辑功能是在地址选择信号的控制下从多个数据中选择一个数据通道作为输出信号
四分之一的原理图
图1显示了四分之一数据选择器的示意图。

在图1中，d0，D1，D2，D3是四个数据输入，y是输出，A1和A0是地址输入。

从表中可以看出，可以使用指定的代码a1a0选择四个输入数据（d0，D1，D2，D3）中的任何一个并将其发送到输出端子。

因此，数据选择器可以实现数据的多通道分时传输。

另外，数据选择器被广泛用于生成任何种类的组合逻辑功能。

在所示的电路中，如果将y视为A0，A1和d0，D1，D2，D3的函数，则可以将其写为
如果将A1和A0视为两个输入逻辑变量，并且将d0，D1，D2和D3视为第三输入逻辑变量A2的不同状态（即A2，/ A2、1或
0），则任何具有可以生成三个变量A2，A1和A0。

可以看出，具有n位地址输入的数据选择器可以产生输入变量号不超过N + 1的任何组合逻辑函数。