電子設計 發表於 2018-10-07 11:19:19
引 言
數據選擇器是具有數據選擇功能的組合邏輯器件 ， 當在選擇控制端加上選擇變量時， 可從多個數據輸入變量中選擇一個為輸出函數。
常規的硬體實驗測試數據選擇器邏輯功能的方法是， 將數據選擇器的控制端、輸入端分別接邏輯電平開關， 改變邏輯電平開關為邏輯1、邏輯0 觀測輸出函數的邏輯狀態。存在的問題是， 數據選擇關係不直觀。
用Mult isim 仿真軟體進行數據選擇器工作過程波形仿真分析， 用虛擬儀器中的字組產生器做實驗中的信號源產生所需的各個數據輸入變量信號， 用邏輯分析儀顯示輸入變量信號、輸出函數信號波形， 可直觀描述數據選擇器的工作過程及數據選擇關係。
1 數據選擇器工作過程Multisim仿真實驗方法
( 1) 創建電路
確定字組產生器產生數據選擇器所需的各個數據輸入變量信號、邏輯分析儀所顯示的輸入變量及輸出函數信號， 將數據選擇器的數據輸入端接字組產生器、選擇控制端接雙擲開關， 數據選擇器的數據輸入端及輸出端接邏輯分析儀。
數據選擇器從Mult isim 的TT L 數字IC 庫中找出， 雙擲開關從基本元件庫中找出， 字組產生器、邏輯分析儀從虛擬儀器庫中找出。
( 2) 設置字組產生器
確定反映數據選擇器不同數據輸入端輸入情況的字組產生器各個字的內容及地址; 在字組產生器中輸入字組末地址、依次輸入各字組數據， 進行字組信號的設置。
( 3) 仿真運行分析
進行實驗仿真， 分析仿真實驗結果。
2 數據選擇器工作過程Multisim 仿真實驗舉例
以雙4 選1 數據選擇器74LS153 做為仿真實驗器件， 使用其中的1 個選擇器。
式中: A1 ， A0 為選擇控制變量; D0 ~ D3 為數據輸入變量; Y 為輸出函數。由式( 1) 得出表1 所示的功能表。
2. 1 仿真實驗電路創建
構建仿真實驗電路如圖1 所示。
字組產生器產生數據選擇器的D0 ~ D3 數據輸入變量， 邏輯分析儀顯示數據選擇器的D0 ~ D3 數據輸入變量信號及Y 輸出函數信號的波形， 數據選擇器的選擇控制端A1 ， A0 的輸入狀態由開關控制。
圖1 數據選擇器仿真實驗電路。
2. 2 字組產生器輸出字組的設計
字組內容反映數據選擇器不同數據輸入端的輸入情況， 輸入波形設計、字組內容及地址如圖2 所示。
圖2 數據選擇器輸入波形設計、字組數據及數據地址。
在字組產生器的Address 區塊的Final 欄位輸入字組數據的末地址0010， 在Edit 區塊以16 進位( Hex欄位) 依次輸入各字數據0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， A， B，C， D， E， F， 0， 完成所有字信號的設置。
2. 3 仿真運行分析
邏輯分析儀顯示的波形如圖3~ 圖6 所示。
圖3~ 圖6 中， 7 為D0 數據輸入變量的波形; 8為D1 數據輸入變量的波形; 9 為D2 數據輸入變量的波形; 10 為D3 數據輸入變量的波形; 1 為Y 輸出函數的波形。
由圖3 可知， A 1A 0 = 00 時， Y 輸出函數的波形和D 0 輸入變量的波形相同， 實現選擇D0 作輸出。
由圖4 可知， A 1A 0 = 01 時， Y 輸出函數的波形和D 1 輸入變量的波形相同， 實現選擇D1 作輸出。
圖3 A1 A0 = 00 時的仿真實驗波形。
圖4 A1 A0 = 01 時的仿真實驗波形。
由圖5 可知， A1 A0 = 10 時， Y 輸出函數的波形和D 2 輸入變量的波形相同， 實現選擇D2 作輸出。
圖5 A1 A0 = 10 時的仿真實驗波形。
由圖6 可知， A1 A0 = 11 時， Y 輸出函數的波形和D 7 輸入變量的波形相同， 實現選擇D3 作輸出。
圖6 A1 A0 = 11 時的仿真實驗波形。
3 結 語
由於受實驗儀器的限制無法對數據選擇器工作波形進行硬體實驗驗證， 主要是現有的信號發生器不能產生多路同步信號， 現有的示波器多為雙蹤示波器無法同時觀測多路波形， 用Mult isim 軟體仿真解決了這一問題。該方法具有實際應用意義。
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