实验四 数据选择器及其应用

实验四 数据选择器及其应用

一、实验目的

1、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法 2、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法

二、实验原理

数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图4－1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Q。

图4－1 4选1数据选择器示意图 图 4－2 74LS151引脚排列

表4－1 输 入 S 输 出 A0 × 0 1 0 1 0 1 0 1 Q 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q A2 × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件，它有2选1、4选1、8选1、

16选1等类别。

数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输门开关和门电路混合而成的。

1、八选一数据选择器74LS151

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图4－2，功能如表4－1。

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Q，S为使能端，低电平有效。

1） 使能端S＝1时，不论A2～A0状态如何，均无输出（Q＝0，Q＝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Q。

如：A2A1A0＝000，则选择D0数据到输出端，即Q＝D0。

如：A2A1A0＝001，则选择D1数据到输出端,即Q＝D1，其余类推。 2、双四选一数据选择器 74LS153

所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。引脚排列如图4－3，功能如表4－2。

表4－2 输 入 输 出 Q 0 D0 D1 D2 D3 S 1 0 0 0 0 图4－3 74LS153引脚功能

A1 × 0 0 1 1 A0 × 0 1 0 1 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；Q1、Q2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，Q＝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Q。

如：A1A0＝00 则选择DO数据到输出端，即Q＝D0。

A1A0＝01 则选择D1数据到输出端，即Q＝D1，其余类推。

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。

3、数据选择器的应用—实现逻辑函数

例1：用8选1数据选择器74LS151实现函数

F?AB?AC?BC采用8选1数据选择器74LS151可实现任意三输入变量的组合逻辑函数。

作出函数F的功能表，如表4－3所示，将函数F功能表与8选1数据选择器的功能表相比较，可知（1）将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0。（2）使8选1数据选择器的各数据输入D0～D7分别与函数F的输出值一一相对应。

表4－3

即：A2A1A0＝CBA， D0＝D7＝0

D1＝D2＝D3＝D4＝D5＝D6＝1

则8选1数据选择器的输出Q便实现了函数 F?AB?AC?BC接线图如图4－4所示。

图4－4 用8选1数据选择器实现F?AB?AC?BC

C 0 0 0 0 1 1 1 1 输 入 B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 输 出 F 0 1 1 1 1 1 1 0 显然，采用具有n个地址端的数据选择实现n变量的逻辑函数时, 应将函数的输入变量加到数据选择器的地址端(A),选择器的数据输入端（D）按次序以函数F输出值来赋值。

例2：用8选1数据选择器74LS151实现函数 F?AB?AB

图4－5 8选1数据选择器实现 F?AB?AB 的接线图

（1）列出函数F的功能表如表4-4所示。

图4－6 用4选1数据选择器 实现 F?ABC?ABC?ABC?ABC

（2）将A、B加到地址端A1、A0，而A2接地，由表5－4可见，将D1、D2接“1”及D0、D3接地，其余数据输入端D4～D7都接地,则8选1数据选择器的输出Q，便实现了函数

F?AB?BA

接线图如图4－5所示。

表4－4 B 0 0 1 1 A 0 1 0 1 F 0 1 1 0 显然，当函数输入变量数小于数据选择器的地址端（A）时，应将不用的地址端及不用的数据输入端（D）都接地。

例3：用4选1数据选择器74LS153实现函数

F?ABC?ABC?ABC?ABC

函数F的功能如表4－5所示

表4－5 表4－6

输 入 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 输出 F 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 A 0 输 入 B 0 C 0 1 0 1 0 1 0 1 输出 F 0 0 0 1 0 1 1 1 中 选 数据端 D0＝0 D1＝C D2＝C D3＝1

函数F有三个输入变量A、B、C，而数据选择器有两个地址端A1、A0少于函数输入变量个数，在设计时可任选A接A1，B接A0。将函数功能表改画成4－6形式，可见当将输入变量A、B、C中 A、B接选择器的地址端A1、A0，由表4－6不难看出：

D0＝0， D1＝D2＝C， D3＝1

则4选1数据选择器的输出，便实现了函数F?ABC?ABC?ABC?ABC 接线图如图4－6所示。

当函数输入变量大于数据选择器地址端（A）时，可能随着选用函数输入变量作地址的方案不同，而使其设计结果不同，需对几种方案比较，以获得最佳方案。

三、实验设备与器件

1、＋5V直流电源 2、逻辑电平开关 3、逻辑电平显示器 4、74LS151（或CC4512） 74LS153（或CC4539）

四、实验内容

1、测试数据选择器74LS151的逻辑功能

接图4－7接线，地址端A2、A1、A0、数据端D0～D7、使能端S接逻辑开关，输出端Q接逻辑电平显示器，按74LS151功能表逐项进行测试，记录测试结果。

图4－7 74LS151逻辑功能测试

记录测试结果如下表 输 入 S 输 出 A0 × 0 1 0 1 0 1 0 1 Q 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q A2 × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2、测试74LS153的逻辑功能

测试方法及步骤同上，记录之。 逻辑功能见下表：

输 入 输 出 Q 0 D0 D1 D2 D3 S 1 0 0 0 0

A1 × 0 0 1 1 A0 × 0 1 0 1 3、用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路 1）写出设计过程

有三个人进行表决，当其中任意两个人赞同时，输出为真，否则输出为假。 真值表如下:

输 入 A 0 0 0 0 1 1 1 1

2）画出接线图

B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 输 出 S 0 0 0 1 0 1 1 1

3）验证逻辑功能

4、用双4选1数据选择器74LS153实现全加器 1）写出设计过程 真值表如下：

Ai Bi Ci 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Si Ci+1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1

2）画出接线图 3）验证逻辑功能

五、实验总结

通过该实验实验可以培养我们的动手能力和对数字电路的理解。74ls151中，abc输入与D0至D7输入一致时，Y输出高电平，二极管被点亮。经检验，符合真值表，达到数据选择的作用。74ls153为双四选一数据选择器，几多一个非门和或门可以组成数据比较器。经验证，符合书中的真值表。校验了真值表，能更好的掌握相关芯片的知识，了解其用途。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h5kg.html