多路选择器实验

实验目的

  1. 熟悉Digital仿真软件的仿真流程。

  2. 掌握多路选择器的功能特性。

实验原理

多路选择器(multiplexer)简称多路器(MUX),是一种常用的组合逻辑电路模块,可从多个输入中选择一个输出,在数字电路中有着非常广泛的应用。

在电路原理图中,通常用梯形符号表示多路器。 2选1多路器的电路符号如图 1(a)所示,电路功能如图 1(b)所示。 S为选择信号,梯形符号中的0和1分别对应A和B两个输入,Y为输出。 当选择信号S为0时,将通道0的输入A传输到输出Y,当选择信号S为1时,从Y输出的是通道1的输入B。

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图 1. 多路选择器的电路符号和功能

本课程后面的寄存器堆实验算术逻辑单元实验数据通路实验等实验中都会用到多路器。

实验任务

  1. 参照第一章Digital仿真软件使用指南的“新手入门”,熟悉Digital仿真软件的基本操作。

  2. 使用多路选择器组件设计2选1多路器的功能验证电路图,要求数据位宽为4位,如图 2所示。

    bl mux
    图 2. 多路选择器的实验电路图

    多路器组件位于菜单项「组件 ➤ 复用器 ➤ 复用器」(Components ➤ Plexer ➤ Multiplexer)。 添加组件后将其「数据位数」属性设置为4。 输入组件A、B和输出组件Y的「数据位数」也应设置为4,即与多路器的数据位数一致。

    如果电气连通的导线所连接的各端口的数据位数不一致,启动仿真时会报错,并且用红色标出出错的位置。

    多路选择器组件还有另一个重要属性「选择位」,这个词翻译的有些含糊;英文界面是「Number of Selector Bits」,也许翻译为「选择位的位数」更清楚一些。 「选择位」是图 2梯形符号侧边(腰)上的端口的位数,该端口与Sel输入组件相连,因此Sel输入组件的「数据位数」属性值应与多路器组件的「选择位」属性值相一致;对于2选1多路器来说,其值应为1。

    提问

    在后面的实验中还会用到4选1多路器,那时应该如何设置多路器组件的「选择位」属性?

  3. 通过仿真验证其功能,导出仿真数据为CSV文件。

    验证数据应有助于检验实验电路的功能和特性。 例如,如果只是使用“1”作为多路器的输入数据,则无法测试电路的数据位数是不是4位;因为即使实验电路的数据位数是1位的,也能得到正确的结果。

  4. 实验结果分析

    对仿真数据进行分析并得出结论。