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。
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。
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 S 1 0 0 0 0 0 0 0 0 A2 A1 A0 × × × 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Q 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 输 出 Q 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 —————————1、8选1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4-5-2，功能如表4-5-1。 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
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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=0。
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。74LS153的引脚排列如图4-5-3，功能如表4-5-2。
表4-5-2
输 入 S 1 0 0 A1 A0 × × 0 0 0 1 1 0 1 1 输 出 Q 0 D0 D1 D2 D3
图4-5-3 74LS153引脚功能
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0 0 1S、2S为两个的使能端，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=AB+AB (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、A0，而A2接地，由表4-5-3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+AB
接线图如图4-5-4所示。
表4-5-3
A 0 0 1 1
图4-5-4 8选1数据选择器实现F=AB+AB的接线图
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B 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2：用双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4-5-4所示。
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表4-5-4 表4-5-5
中 选 输 入 输出 输 入 输出 数据端 函数 A B C F A B C F F有三个输0 0 0 0 0 0 入变量A、0 0 D0=0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 B、C，而
0 0 0 1 D1=0 0 1 1 1 数据选择1 1 1 0 0 0 器有两个0 0 1 0 D2=0 1 0 1 1 1 1 地址端A1、1 1 0 1 0 1 A0少于函1 1 D3=0 1 1 1 1 1 1 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= ABC + ABC +ABC+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)
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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
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F= ABC + ABC +ABC+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、A2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。
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 (1)写出设计过程。
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(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 = AB+AC+BC (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。
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