5.4选1数据选择器
实验一四选一数据选择器的设计
实验一四选一数据选择器的设计实验目的：设计并实现一个四选一数据选择器，可以将四个输入信号中的一个作为输出信号进行传递。
实验原理：四选一数据选择器是多路选择器的一种，主要由输入端、控制端和输出端组成。
输入端有四个信号输入线，控制端有两个控制输入线，输出端有一个信号输出线。
通过控制输入线的不同组合，可以选择其中一个输入信号传递到输出端。
实验材料与器件：1.1片74LS153(二选四数据选择器)芯片2.4个开关按钮3.连接线4.电源线5.示波器（可选）实验步骤：1.连接电路：a. 将芯片74LS153的Vcc引脚连接到正极电源线，将GND引脚连接到负极电源线。
b.将芯片的1A、1B、2A、2B四个输入引脚分别连接到四个开关按钮。
c.将芯片的S0、S1两个控制输入引脚分别连接到两个控制开关按钮。
d.将芯片的Y输出引脚连接到输出信号线。
e.将电源线接入电源插座，通电。
2.设置控制输入：a.初始状态下，所有控制输入引脚都为低电平状态。
b.可以通过控制两个开关按钮的开关状态来改变控制输入引脚的电平。
3.输出结果观测：a.打开示波器，将其输入端连接到芯片的输出引脚，设置为观测模式。
b.通过改变控制输入的电平状态，可以选择不同的输入信号进行输出。
c.观察示波器上的输出信号波形，确保输出信号与选择的输入信号一致。
4.实验记录：a.记录不同控制输入状态下的输入信号及输出信号。
b.通过对比观测结果，验证芯片的正常工作。
实验注意事项：1.连接电路时，注意电源接线正确，避免短路或电路损坏。
2.实验过程中操作电路和仪器时，保持手部干燥，并确保安全。
3.实验完成后，关闭电源，将电路和仪器恢复原状，并整理实验记录。
4.若没有示波器，可以通过观察输出信号线连接的LED灯的亮灭来判断输出信号的状态。
实验结果与讨论：在实验中，我们设计并实现了一个四选一数据选择器，并通过改变控制输入的电平状态来选择不同的输入信号进行输出。
通过观察观测结果，我们可以发现当控制输入引脚的电平状态为低-低时，选择1A作为输出；当为低-高时，选择1B作为输出；当为高-低时，选择2A作为输出；当为高-高时，选择2B作为输出。
数据选择器的电路原理与功能
数据选择器的电路原理与功能数据选择器是一种常见的数字电路，用于选择多个输入信号中的一个或几个输出信号。
在现代电子设备中广泛使用的数据选择器通常实现在集成电路中，能够高效地选择信号，并将其传递给后续电路进行处理。
本文将详细介绍数据选择器的电路原理和功能。
一、数据选择器的电路原理数据选择器的基本电路原理是利用控制信号来控制多个开关的状态。
这些开关将输入信号连接到输出信号线上。
具体来说，当控制信号S0和S1的状态为00时，开关连接到A输入信号，输出为A；当控制信号状态为01时，开关连接到B输入信号，输出为B；当控制信号状态为10时，开关连接到C输入信号，输出为C；当控制信号状态为11时，开关连接到D输入信号，输出为D。
在基本电路中，选择开关采用逻辑门的形式实现。
具体来说，当控制信号S0和S1的状态发生改变时，选择开关将信号切换到不同的输入信号线上，从而改变输出信号。
二、数据选择器的功能1.多路选择：数据选择器可以选择多个输入信号中的一个或几个输出信号。
通过控制信号的不同状态，可以选择不同的输入信号作为输出信号。
这种多路选择的功能在数字电子设备中经常遇到，例如在计算机的数据通路中，根据控制信号选择不同的寄存器、缓冲器或处理器。
2.数据交换：数据选择器可以用于数据交换的应用。
例如，在计算机系统中，数据选择器可用于选择来自不同源的数据的输出，以便将数据传递给正确的目的地。
数据选择器还可以用于实现多路复用器和分配器等电路，使得多个信号可以通过一个信道进行传输。
3.逻辑运算：数据选择器可以通过逻辑运算来实现更复杂的功能。
例如，可以使用与门和非门实现与非逻辑功能，进一步扩展数据选择器的功能。
通过适当选择和操作输入信号，可以实现逻辑运算和条件控制，以满足不同的应用需求。
4.减少电路复杂度：数据选择器可以减少电路的复杂度和成本。
通过使用数据选择器，可以将多个输入信号连接到一个输出信号上，而不需要为每个输入信号都提供一个独立的电路。
EDA之基本触发器和四选一数据选择器
EDA之基本触发器和四选一数据选择器邵阳学院课程设计（论文）目录摘要 (I)1 引言 (1)2 设计思路 (2)2.1 设计的目的 (2)2.2 需求分析 (2)2.3 设计的基本内容 (2)3 EDA、VHDL简介 (3)3.1 EDA技术 (3)3.2 硬件描述语言——VHDL (4)4 设计规划过程 (4)4.1四选一数据选择器的工作原理 (5)4.2基本触发器器的工作原理 (5)4.3课程设计中各个模块的设计 (6)5 结束语 (9)参考文献 (9)附录 (11)邵阳学院课程设计（论文）1 引言现代电子产品正在以前所未有的革新速度，向着功能多样化，体积最小化，功耗最低化的方向迅速发展。
它与传统电子产品在设计上的显著区别，一是大量使用大规模可编程逻辑器件，以提高产品性能，缩小产品体积，降低产品消耗；二是广泛运用现代计算机技术，以提高电子设计自动化程度，缩短开发周期，提高产品的竞争力。
EDA技术正是为了适应现代电子产品设计的要求，吸收各相关学科最新成果而形成的一门新技术。
它采用可编程器件，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。
本次设计中，系统基于数据选择器及D触发器，JK触发器，T触发器的原理，使用EDA技术在FPGA中设计了四选一数据选择器和基本触发器，采用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计，然后进行编程，时序仿真等。
在数据选择器中，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4选一数据选择器设计的正确性，通过VHDL语言实现了本设计的控制功能，按不同的键实现不同的功能，根据数据选择器的特性方程设计输出状态。
数字电路实验报告-4选1数据选择器及其应用
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。
四选一多路选择器三种方法
四选⼀多路选择器三种⽅法四选⼀多路选择器三种⽅法module MUX41a(a,b,c,d,s1,s0,y); input a,b,c,d;input s1,s0;output y;reg y;always@(a or b or c or d or s1or s0); begin:MUX41case({s1,s0})2'b00:y<=a;2'b01:y<=b;2'b10:y<=c;2'b11:y<=d;default:y<=a;endcaseendendmodule计数器module CTR(CLK,Q,R);input CLK,R;output[3:0]Q;reg[3:0]Q;always@(posedge CLK or negedge R)if(!R)Q<=0;else Q<=Q+4'b0001;endmoduleD触发器module DFF(CLK,D,Q,RST0,RST1);input CLK,D,RST0,RST1;output Q;reg Q;always@(posedge CLK or negedge RST1) begin if(!RST1)Q<=0; else if(RST0==1)Q<=0;else if(RST0==0)Q<=D;endendmoduleSR锁存器module SR(S,R,CLK,RD,Q);input S,R,RD,CLK;output Q;reg Q;wire[3:0]H;assign H={CLK,RD,S,R};always@(*)begincase(H)H<=4'b1000:Q<=Q; H<=4'b0:Q<=0; H<=4'b?1??:Q<=0; H<=4'b1010:Q<=1;H<=4'b1001:Q<=0; default:Q<=0; endcaseendendmodule⼆进制转换成格雷码module btog(b,g); input[3:0]b;output[3:0]g; assign g[3]=b[3]; assign g[2]=b[3]^b[2]; assign g[1]=b[2]^b[1]; assign g[0]=b[1]^b[0]; endmodule 格雷码转换⼆进制module gtob(b,g); input[3:0]g;output[3:0]b;assign b[3]=g[3];assign b[2]=g[3]^g[2];assign b[1]=g[2]^g[1];assign b[0]=g[1]^g[0];endmodule乘法器module mul2(H,F,R);input[1:0]H,F;output[3:0]R;assign R[0]=H[0]&F[0];assign R[1]=(H[1]&F[0])^(H[0]&F[1]);assign R[2]=(H[1]&F[0]&H[0]&F[1])^(H[1]&F[1]); assign R[3]=H[1]&F[0]&H[0]&F[1]&H[1]&F[1]; //*assign R= {R[3],R[2],R[1],R[0]};/*//*assign H={H[1],H[0]};/*//*assign F={F[1],F[0]};/*Endmodule七段数码管显⽰module SMG(A,B);input[3:0]A;output[6:0]B;reg[6:0]B;always@(A)case(A)4'b0000:B<=7'b0111111;4'b0001:B<=7'b0000110;4'b0010:B<=7'b1011011;4'b0011:B<=7'b1001111;4'b0100:B<=7'b1100110;4'b0101:B<=7'b1101101;4'b0110:B<=7'b1111101;4'b0111:B<=7'b0000111;4'b1000:B<=7'b1111111;4'b1001:B<=7'b1101111;4'b1010:B<=7'b1110111;4'b1011:B<=7'b1111100;4'b1100:B<=7'b0111001;4'b1101:B<=7'b1011110;4'b1110:B<=7'b1111001;4'b1111:B<=7'b1110001;default:B<=7'b0111111;endcaseendmodule同步复位：顾名思义，同步复位就是指复位信号只有在时钟上升沿到来时，才能有效优点：a、有利于仿真器的仿真。
数据选择器
（4）将全加器的输出逻辑函数式和 数据选择器的输出逻辑函数式进行比较。
设 Si＝1Y、Ai＝A1、Bi＝A0时，则
Ci 1 1D0 1D3 Ci 1 1D1 1D2
设Ci 2Y , Ai A1 , Bi B0时，则
S 为使能端，又称选通端，输入低电平有效。
2．数据选择器CT74LS151的真值表
使能端
A2
× 0 0 0
A1
×
A0
× 0 1 0
Y
1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
0
0 1
0 1
1 1
1
0 0 1
1
0
1
0 1
1
1
3．输出逻辑函数：
Y ( A2 A1 A0 D0 A2 A1 A0 D1 A2 A1 A0 D2 A2 A1 A0 D3 A2 A1 A0 D4 A2 A1 A0 D5 A2 A1 A0 D6 A2 A1 A0 D7 ) ST
3.3
用数据选择器实现组合逻辑电路
一、实现原理： 数据选择器是一个逻辑函数的最小项输出器
Y
2 n 1 i 0
m D
i
i
任何一个n位变量的逻辑函数都可变换为 最小项之和的标准式
F ki mi
i 0 2 n 1
Ki的取值为 0或1
二、用数据选择器可很方便地实现逻辑函数 方法： 表达式对照法 ⑴ ⑵ 卡诺图对照法。 一、当逻辑函数的变量个数和数据选择器 的地址输入变量个数相同时， 可直接用数据选择器来实现逻辑函数。 例1: 试用数据选择器实现逻辑函数Y＝AB＋AC＋BC。 （1）选用数据选择器。 逻辑函数Y中有A、B、C三个变量， 可选用8选1数据选择器，现选用CT74LS151。
verilog4选一数据选择器原理(一)
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。
10.四选一数据选择器的设计—IF语句实现
5.项目编译
选择目标器件。选择菜单命令Assign | Device，弹出Device对话框。选择对话框的Device Family下拉列表框中的目标器件(EPM7128SLC84-10)引脚指定，编译。
6.项目时序仿真
创建波形文件—输入信号节点—设置仿真时间—编辑输入节点波形-运行仿真
9.实验箱上现象的分析描述与验证。
三、小结：
对学生在实验过程中遇到的问题进行分析，总结，做出合理的评价。
四、作业
将程序输入到MAX+PLUS II软件进行相关操作，完成实验报告。
旁批栏：
BEGIN
旁批栏：
if_label: PROCESS(a, b, c, d,sel)
BEGIN
IFsel="00" THEN y <= a;
ELSIFsel="01" THEN y <= b;
ELSIFsel="10" THEN y <= c;
ELSE y <= d;
END IF;
END PROCESSif_label;
1.必要的理论知识讲解
2.设计任务：
3.设计一个4选1数据选择器，a, b, c, d为数据输入端的端口名，sel（s1,s2）为选择控制信号输入端的端口名，y为输出。
4.设计过程：
（1）输入设计项目并将其设为当前项目
（2）在文本编辑窗中设计输入二输入与非门的VHDL代码
用IF语句实现：
LIBRARYieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITYif_caseIS
PORT ( a, b, c, d : INStd_Logic;