8选1数据选择器74LS151之欧阳法创编.docx

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8选1数据选择器74LS151之欧阳法创编

8选1数据选择器74LS151

时间：

2021.03.09

创作：

欧阳法

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图所示，功能见表。

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选择控制端（地址端）为C～A，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，G为使能端，低电平有效。

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（1）使能端G＝1时，不论C～A状态如何，均无输出（Y＝0，W＝1），多路开关被禁止。

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（2）使能端G＝0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选择D0～D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。

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如：

CBA＝000，则选择D0数据到输出端，即Y＝D0。

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如：

CBA＝001，则选择D1数据到输出端,即Y＝D1，其余类推。

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74LS151功能表:

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输入

输出WGi838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号

数据选择

选通

Y

W

C

B

A

G

×

×

×

H

L

H

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在数字系统中，往往要求将并行输出的数据转换成串行输出，用数据选择器很容易完成这种转换。

例如将四位的并行数据送到四选一数据选择器的数据端上，然后在A1，A0地址输入端周期性顺序给出00011011,则在输出端将输出串行数据，不断重复。

数据选择器除了能从多路数据中选择输出信号外，还可以实现并行数据到串行数据的转换，作函数发生器等。

1.逻辑特性

（1）逻辑功能：

从多路输入中选中某一路送至输出端，输出对输入的选择受选择控制量控制。

通常，对于一个具有2n路输入和一路输出的多路选择器有n个选择控制变量，控制变量的每种取值组合对应选中一路输入送至输出。

（2）构成思想:

多路选择器的构成思想相当于一个单刀多掷开关，即

∙数据选择器的原理

o74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图3－2，功能如表3－1。

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，为使能端，低电平有效。

图 74LS151引脚排列

使能端＝1时，不论A2～A0状态如何，均无输出（Q＝0，＝1），多路开关被禁止。

1）使能端＝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。

数据选择器的定义及功能

　　数据选择是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去。

实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。

它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，其示意图如下所示。

　　下面以4选1数据选择器为例，说明工作原理及基本功能。

其逻辑图为：

　　功能表为：

　　为了对４个数据源进行选择，使用两位地址码BA产生４个地址信号。

由BA等于00、01、10、11分别控制四个与门的开闭。

显然，任何时候BA只有一种可能的取值，所以只有一个与门打开，使对应的那一路数据通过，送达Ｙ端。

输入使能端Ｇ是低电平有效，当Ｇ＝１时，所有与门都被封锁，无论地址码是什么，Ｙ总是等于０；当Ｇ＝０时

，封锁解除，由地址码决定哪一个与门打开。

　　同样原理，可以构成更多输入通道的数据选择器。

被选数据源越多，所需地址码的位数也越多，若地址输入端为Ｎ，可选输入通道数为2n。

二、集成电路数据选择器

1.74LS151集成电路数据选择器的功能

　　74LS151是一种典型的集成电路数据选择器，它有3个地址输入端CBA，可选择D0～D7８个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端Ｙ和反相输出端Ｗ。

其逻辑图和引脚图分别如下所示：

　　由逻辑图可知，该逻辑电路的基本结构为“与一或一非”形式。

输入使能Ｇ为低电平有效。

输出Ｙ的表达式为:

式中

。

Mi为CBA的最小项。

例如，当CBA＝010时，根据最小项性质，只有M2为１，其余各项为０，故得Ｙ＝D2，即只有D2传送到输出端。

　　上面所讨论的是１位数据选择器，如需要选择多位数据时，可由几个１位数据选择器并联组成，即将它们的使能端连在一起，相应的选择输入端连在一起。

２位８选１数据选择器的连接方法如下图所示

。

当需要进一步扩充位数时，只需相应地增加器件的数目。

　　可以把数据选择器的使能端作为地址选择输入，将两片74LS151连接成一个16选１的数据选择器，其连接方式如下图所示。

16选16选１的数据选择器的地址选择输入有４为４位，其最高位Ｄ与一个８选１数据选择器的使能端连接，经过一反相器反相后与零一另一个数据选择器的使能端连接。

低３位地址选择输入端CBA由两片74LS151的地址选择输入端相对应连接而成。

2.数据选择器的应用

　　数据选择器除实现有选择的传送数据外，还有其他用途，下面介绍几种典型应用。

（1）逻辑函数产生器

　　从74LS151得逻辑图可以看出，当使能端Ｇ＝０时，Ｙ是Ｃ、Ｂ、Ａ和输入数据D0～D7的与或函数，它的表达式可以写成

　　式中mi是Ｃ、Ｂ、Ａ构成的最小项。

显然。

当Di＝１时，其对应的最小项mi在与或表达式中出现，当Di＝０时，对应的最小项就不出现。

利用这一点，不难实现组合逻辑函数。

　　已知逻辑函数，利用数据选择器构成函数产生器的过程是，将函数变换成最小项表达式，根据最小项表达式确定各数据输入端的二元常量。

将数据选择器的地址信号Ｃ、Ｂ、Ａ作为函数的输入变量，数据输入D0～D7，作为控制信号，控制各最小项在输出逻辑函数中是否出现，使能端Ｇ始终保持低电平，这样８选１数据选择器就成为一个３变量的函数产生器。

　　例1试用８选１数据选择器74LS151产生逻辑函数

　　解：

把式变换成最小项表达式：

　　显然D3、D5、D6、D7，都应该等于１，而式中没有出现的最小项m0，m1，m2，m4的控制变量D0、D1、D2、D4都应该等于０，由此可画出该逻辑函数产生器的逻辑图：

、

　　例2试用与上例相同的８选１数据选择器产生

　　解：

根据表达式列出真值表如下：

　　从表中可以看出，凡使L值为1的那些最小项，其控制变量应该等于１，即D1、D2、D4、D7等于１（对应XYZ：

001、010、100、111），其他控制变量均等于０。

由此可得逻辑函数产生器：

　　通过上面两例可以看出，与用各种逻辑门设计组合逻辑电路相比

，使用数据选择器的好处是无需对函数化简。

（2）实现并行数据到串行数据的转换

　　上图是实现并／串行转换的电路框图和输出信号时序图。

　　电路由８选１数据选择器和１个３位二进制计数器构成。

计数器的作用是累计时钟脉冲的个数，当时钟脉冲CP一个接一个送入时，计数器的输出端Q2Q1Q0从000→001→010→…→111依次变化。

由于Q2Q1Q0与选择器的地址输入端Ｃ、Ｂ、Ａ相连，因此Ｃ、Ｂ、Ａ就随时钟脉冲的逐个输入从000到111变化，选择器的输出Ｙ随之接通D0、D1、D2

、…Dn。

当选择器的数据输入端D0～D7与一个并行８位数01001101相连时，输出端得到的就是一串随时钟节拍变化的数据０－１－０－０

－１－１－０－１，这种数称为串行数据。

为了简单起见，图中时序图的时钟脉冲CP画成了尖窄脉冲。

时间：

2021.03.09

创作：

欧阳法