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
2、门阵列组成，也有用传输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! 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 Error!0 Error!1 Error!2 Error!3 Error!4 Error!5 Error!6 Error!7 1、8 选 1 数据选择器 74LS151 74LS151 为互补输出的
3、 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 A2A0，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
4、 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。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
5、 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。 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
6、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，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 Q
7、 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 D0 D1 D2 D3 A B F 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 +ABError!+ABC 函数 F 的功能如表 4-5-4 所示。 表 4-5-4 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
8、!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； 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
9、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 数据选择器 74LS151 设计三输入多数表决电路 输 入 输出 A B C F 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 输 入 输出 中 选数据端 A B C F 0 0 01 00 D0=0 0 1 01 01 D1=0 1 0
10、01 01 D2=0 1 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。
