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。
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
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。
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。
74LS151功能表 图2.3
74LS151引脚排列
（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。
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。
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（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?A?C?B
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1A2、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。
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