实验二、数据选择器及其应用

实验二 数据选择器及应用

一、实验目的

1、掌握数据选择器的工作原理及逻辑功能。

2、熟悉74LS153和74LS151的引脚排列和测试方法。 3、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。

二、预习要求

1、复习组合逻辑电路的分析方法及设计方法。 2、了解数据选择器的原理及功能。 3、阅读本实验的实验原理和测试方法。

三、实验内容

1、中规模集成芯片74LS153、74LS151逻辑功能的验证。 2、用双四选一数据选择器74LS153实现八选一数据选择器。 3、用八选一数据选择器74LS151实现函数电路。 4、自行设计题目。

四、实验原理与测试方法

数据选择器又称多路转换器或多路开关，其功能是把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。类似一个多掷开关，如图2.1所示。

图中有四路数据D0 ～ D3通过选择控制信号A1、A0（地址码）从四路数据中选中某一路数据送至输出端Y。

一个n个地址端的数据选择器，具有2n个数据选择 功能。例如：数据选择器（74LS153），n = 2，可完成四选一的功能；数据选择器（74LS151），n = 3，可完成八选一的功能。

数

据D1 输D

2 入

D0 Y 出

输

D3 A1 A0

地址码

图2.1 四选一数据选择器示意图

1、实验原理

（1）双四选一数据选择器74LS153的功能。

双4选1数据选择器就是在一片集成芯片上有两个4选1数据选择器。集成芯片引脚排列如图2.2，功能如表2.1所示。 表2.1 74LS153功能表 2Y 输 入 输 出 Y 0 D0 D1 D2 D3 S 1 0 0 1Y 0 0 A1 × 0 0 1 1 A0 × 0 1 0 1 图2.2 74LS153引脚排列

1S、2S为两个独立的使能端；A1、A0为公用的地址输入端；1D0～1D3和2D0～2D3

分别为两个4选1数据选择器的数据输入端； 1Y、2Y为两个输出端。

（1）当使能端1S（2S）＝1时，多路开关被禁止，无输出，Y ＝ 0。

（2）当使能端1S（2S）＝0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、A0的状态，将相应的数据D0～D3送到输出端1Y、或2Y。

其逻辑函数式为： Y?D0(A1A0)?D1(A1A0)?D2(A1A0)?D3(A1A0) 例如：A1A0＝00 则选择DO数据到输出端，即Y ＝ D0。

1

A1A0＝01 则选择D1数据到输出端，即Y＝D1，其余类推。 验证74LS153功能表的方法： （a）、将芯片的16引脚接电源的+5V，8引脚接GND；

（b）、将使能端1S（或2S）、地址输入端A1、A0和数据输入端1D0～1D3 或（2D0～2D3）接输入电平开关。输出端1Y（或2Y）接输出状态灯。

（C）、例如：数据输入端 1D0～1D3 为0101时，按照功能表分别进行测试。

2、八选一数据选择器74LS151的功能。

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，集成芯片引脚排列如图2.3，功能如表2.2所示。

选择控制端（地址端）为A2～A0，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Y，S为使能端，低电平有效。

表2.2 74LS151功能表 输 入 输 出 A2 A1 A0 Y S 1 × × × 0 0 0 0 0 D0 0 0 0 1 D1 0 0 1 0 D2 0 0 1 1 D3 Y Y 0 1 0 0 D4 0 1 0 1 D5 0 1 1 0 D6 图2.3 74LS151引脚排列

0 1 1 1 D7

（1）使能端S＝1时，不论A2 ～ A0状态如何，均无输出（Y＝0，Y＝1），多路开关被禁止。

（2）使能端S＝0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0 ～ D7

中某一个通道的数据输送到输出端Y。

如：A2A1A0＝000，则选择D0数据到输出端，即Y＝D0。

如：A2A1A0＝001，则选择D1数据到输出端,即Y＝D1，其余类推。

验证74LS151功能表的方法如74LS153方法同样，不同的是，地址输入端为3个，数据输入端为8个。这里不再复述。

数据选择器的用途很多，例如多通道传输，数码比较，并行码变串行码，以及实现逻辑函数等。

数据选择器的设计方法：

在设计电路时可以根据给定变量个数的需要，选择合适的多路选择器来完成，具体设计步骤如下：

（1）根据所给出组合逻辑函数的变量数，选择合适的多路选择器。一般是两个变量的函数选双输入多路选择器，三变量的函数选四输入多路选择器，四变量的函数选八输入多路选择器等等。

（2）将给出的函数式化成标准的逻辑函数表达式方式，将两式对比确定多路选择器输入、地址与变量的连接形式，画出组合逻辑电路图。

（3）、按照电路图连接电路并进行验证。

2、用双四选一数据选择器74LS153实现八选一数据选择器。

74LS153集成芯片具有两个完全相同的四选一数据选择器。它的地址输入端是公共的，而数据输入端和输出端是各自独立的，如果要达到八个数据输入端是够用的。为了能指定八个输入数据中的一个，必须用3位输入地址代码，所以地址输入端必须借用控制端S才能实现。

2

将输入的低位地址码A1和A0接到芯片的公共输入端A1和A0，将高位的输入地址码A2接至S1，A2接至S2，同时将两个数据选择器的输出相加，就得到了八选一数据选择器。

如果用逻辑表达式表示如下：

Y?(A2A1A0)D0?(A2A1A0)D1?(A2A1A0)D2?(A2A1A0)D3 ?(A2A1A0)D4?(A2A1A0)D5?(A2A1A0)D6?(A2A1A0)D7

?m0D0?m1D1?m2D2?m3D3?m4D4?m5D5?m6D6?m7D7

用双四选一数据选择器接成的八选一数据选择器电路如图5.4所示。

Y?5V?10Y1Y216VCCGNDS1A1A274LS153D23D22D21D20D13D12D11D10S2D7D6D5D4D3D2D1D01A2A1A0 图2.4 双四选一数据选择器接成的八选一数据选择器电路图 验证方法：

按照电路连线，在数据输入端D7~D0给出数据11001010（可自行设定数据），将电平开关接至地址输入端；输出端Y接输出状态灯。 当A2=0时，第一个数据选择器工作，A2=1时，第二个数据选择器工作，通过给定A2和A1、A0的状态，便能从D7~D0中选出一个数据送到输出端Y。

3、用数据选择器74LS151实现函数Y?AB?AC?BC

设计过程：

（1）、将函数Y?AB?AC?BC化成最小项和的形式； （2）、作出函数Y的功能表，如表2.3所示； （3）、将输入变量A、B、C作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0，D0~D7应分别为多少？

（4）在图2.5中作出连线图。

（5）在实验箱上按照作出的连线图连接电路

（6）验证：改变A、B、C的值，观察函数Y的输出值与功能表是否一一相对应。

3

4、设计题：

用八选一数据选择器74LS151设计一个多数表决电路。该电路有三个输入端A、B、C，分别代表三个人的表决情况。“同意”为1态，“不同意”为0态，当多数同意时，输出为1态，否则输出为0态。写出设计过程，画出逻辑电路图。并验证之。

设计过程提示：①画出真值表；②写出逻辑式；③画出连线图；④连接电路验证。

五、实验报告

1、列写实验任务的设计过程，画出设计的逻辑电路图，并注明所用集成电路的引脚号。 2、拟定记录测量结果的表格。

3、总结74LS153、74LS151的逻辑功能和特点。 4、总结用数据选择器实现组合逻辑电路的方法。

六、实验设备和器件

1、数字电子实验箱；

2、集成数字芯片74LS153、74LS151、74LS32、74LS04等芯片。

七、思考题

1、怎样用数据选择器实现一个指定的逻辑函数？

2、怎样用八选一数据选择器74LS151实现十六选一数据选择器？画出逻辑电路图。

Y Y Y Y 4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6g9x.html