1、实验五 数据选择器及其应用实验目的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。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 4-5-1 所示，图中有四路数据 D0D3，通过选择控制信号 A1、A 0(地址码) 从四路数据中选中某一路数据送至输出端 Q。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
2、门开关和门电路混合而成的。图 4-5-1 4 选 1 数据选择器示意图 图 4-5-2 74LS151 引脚排列表 4-5-1输 入 输 出S A2 A1 A0 Q Error!100000000 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10D0D1D2D3D4D5D6D71Error!0Error!1Error!2Error!3Error!4Error!5Error!6Error!71、8 选 1 数据选择器 74LS15174LS151 为互补输出的 8 选 1 数据选择器，引脚排列如图 4-5-2，功能如表 4-5-1。选择控制端(地址端)为 A2A
3、0，按二进制译码，从 8 个输入数据 D0D7 中，选择 1 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Error!=1 时，不论 A2A0 状态如何，均无输出(Q=0，Error!=1)，多路开关被禁止。(2)使能端Error!=0 时，多路开关正常工作，根据地址码 A2、A 1、A 0 的状态选择D0D7 中某一个通道的数据输送到输出端 Q。如：A 2A1A0=000，则选择 D0 数据到输出端，即 Q=0。如：A 2A1A0=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
4、成芯片上有两个 4 选 1 数据选择器。74LS153的引脚排列如图 4-5-3，功能如表 4-5-2。表 4-5-2 图 4-5-3 74LS153 引脚功能1Error!、2 Error!为两个独立的使能端，A 1、A 0 为公用的地址输入端； 1D01D3 和2D02D3 分别为两个 4 选 1 数据选择器的数据输入端； Q1、Q 2 为两个输出端。(1)当使能端 1Error! (2Error!)=1 时，多路开关被禁止，无输出，Q=0.(2)当使能端 1Error! (2Error!)=0 时，多路开关正常工作，根据地址码 A1、A 0 的状态，将相应的数据 D0D3 送到输出端 Q
5、。如：A 1A0=00，则选择 D0 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=AError!+Error!B(1)列出函数 F 的功能表如表 4-5-4 所示。(2)将 A、B 加到地址端 A1、A 0，而 A2 接地，由表 4-5-3 可见，将 D1、D 2 接“1”及D0、D 3 接地，其余数据输入端 D4D7 都接地，则 8 选 1 数据选择器的输出 Q
6、，便实现了函数 F=AError!+Error!B接线图如图 4-5-4 所示。表 4-5-3 图 4-5-4 8 选 1 数据选择器实现 F=AError!+Error!B 的接线图显然，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 2：用双 4 选 1 数据选择器 74LS153 实现函数 F= Error!BC + AError!C 输 入 输 出S A1 A0 Q10000 0 00 11 01 10D0D1D2D3A B F001101010110+ABError!+ABC函数 F 的功能如表 4-5-4 所示。表 4-5-4
7、表 4-5-5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、A 0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 4-5-5 形式，由表4-5-5 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= Error!BC + AError!C +ABError!+ABC，接线图如图 4-5-5 所示。当函数输入变量大于数据选择器地址端数时，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。实验设备与器件1、+5V 直流电源；2、逻辑电平开关；
8、3、逻辑电平显示器；4、74LS151(或 CC4512) 74LS153(或 CC4539)图 4-5-5 用 4 选 1 数据选择器实现 图 4-5-6 74LS151 逻辑功能测试F= Error!BC + AError!C +ABError!+ABC 实验内容与步骤1、测试数据选择器 74LS151 的逻辑功能按图 4-5-6 接线，地址端 A2、 A1、A 2 数据端 D0 D7、使能端Error!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。2、测试 74LS153 的逻辑功能测试方法及步骤同上，记录之。3、用 8 选 1 数据选择
9、器 74LS151 设计三输入多数表决电路输 入 输出A B C F00001111001100110101010100010111输 入 输出 中 选数据端A B C F0 0 01 00 D0=00 1 01 01 D1=01 0 01 01 D2=01 1 01 11 D3=0(1)写出设计过程。(2)画出接线图，并在实验室连接电路进行测试。(3)验证逻辑功能。4、用 8 选 1 数据选择器 74LS151 实现逻辑函数 F = AError!+Error!C+BError!(1)写出设计过程。(2)画出接线图，并在实验室连接电路进行测试。(3)验证逻辑功能。5、用双 4 选 1 数据选择器 74LS153 实现全加器(1)写出设计过程。(2)画出接线图，并在实验室连接电路进行测试。(3)验证逻辑功能。实验报告要求1、用数据选择器对实验内容进行设计、写出设计全过程、画出接线图。2、判断实际测试结果与设计预期目标是否相符。3、总结实验收获、体会。预习内容1、复习数据选择器的工作原理。2、用数据选择器对实验内容中各函数式进行预设计。
