实验六  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的管脚排列和测试方法。

3、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。

二、实验任务

1、用双四选一数据选择器74LS153实现一位全减器。

2、用双四选一数据选择器74LS153设计一个四位奇偶校验器。

3、用八选一数据选择器74LS151设计一个多数表决电路。

4、用Multisim8进行仿真，并在实验仪器上实现。

三、实验原理

数据选择器又称多路转换器或多路开关，其功能是在地址码（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输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图3.6.1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。

1、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。集成芯片引脚排列如图3.6.2，功能如表3.6.1所示。

                                           表3.6.1     74LS153功能表

      

图3.6.2  74LS153引脚排列

、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；Q₁、Q₂为两个输出端。

    （1）当使能端（）＝1时，多路开关被禁止，无输出，Q ＝ 0。

（2）当使能端（）＝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D_O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。

2、八选一数据选择器74LS151

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3.6.3，功能如表3.6.2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Q，为使能端，低电平有效。

                                     

                                             表3.6.2           74LS151功能表

 

   

 图3.6.3   74LS151引脚排列

（1）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。

（2）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。

3、数据选择器的应用

数据选择器的应用很广，它可以作二进制比较器、二进制发生器、图形发生电路、顺序选择电路等。在应用中，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……。

（2）画出逻辑函数的卡诺图，确定多路选择器输入端和控制端与变量的连接形式，画出组合电路图。

例1：用双四选一数据选择器74LS153实现一位全加器。

解：根据全加器真值表，可写出和S，高位进位CO的逻辑函数，分别为：

A₁A₀作为两个输入变量，即加数和被加数A、B，D₀～D₃为第三个输入变量，即低位进位CI，1Y为全加器的和S，2Y全加器的高位进位CO，则可令数据选择器的输入为：

   

  

      

其逻辑电路如图3.6.4所示。

 

图3.6.4   用74LS153实现全加器逻辑图

例2：用8选1数据选择器74LS151实现函数

解：采用8选1数据选择器74LS151可实现任意三输入变量的组合逻辑函数。

作出函数Y的功能表，如表3.6.2所示，将函数Y功能表与8选1数据选择器的功能表相比较，可知（1）将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A₂、A₁、A₀。（2）使8选1数据选择器的各数据输入D₀～D₇分别与函数Y的输出值一一相对应。

即：A₂A₁A₀＝CBA， 

           D₀＝D₇＝0，    D₁＝D₂＝D₃＝D₄＝D₅＝D₆＝1

       则8选1数据选择器的输出Y便实现了函数。接线图如图5.5所示。

 

图3.6.5 用8选1数据选择器实现 

四、实验仪器与器材

1、THD-4型数字电路实验箱

2、GOS-620示波器

3、器材：74LS00   四-2输入与非门

         74LS32   四-2输入或门

         74LS86   四-2输入异或门

         74LS153  双四选一数据选择器

         74LS151  八选一数据选择器

五、实验内容与步骤

1、用双四选一数据选择器74LS153实现一位全减器。输入为被减数、减数和来自低位的借位；输出为两数之差和向高位的借位信号。写出设计过程，画出逻辑图。用Multisim8进行仿真，分析仿真结果。在实验仪器上进行验证。

2、用双四选一数据选择器74LS153设计一个四位奇偶校验器。要求：含有奇数1时，输出为“1”，含有偶数个1时（包含0000）输出为“0”。写出设计过程，画出逻辑图。用Multisim8进行仿真，分析仿真结果。在实验仪器上进行验证。

3、用八选一数据选择器74LS151设计一个多数表决电路。该电路有三个输入端A、B、C，分别代表三个人的表决情况。“同意”为1态，“不同意”为0态，当多数同意时，输出为1态，否则输出为0态。写出设计过程，画出逻辑图。用Multisim8进行仿真，分析仿真结果。在实验仪器上进行验证。

六、实验报告要求

1、列写实验任务的设计过程，画出设计的逻辑电路图，并注明所用集成电路的引脚号。

2、拟定记录测量结果的表格。

3、总结74LS153、74LS151的逻辑功能和特点。

4、总结用数据选择器实现组合逻辑电路的方法。

七、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、按本次实验内容及要求设计电路，列出表格。

第二篇：实验三 数据选择器及其应用

实验三  数据选择器及其应用

一、       实验目的

（1）    通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点。

（2）    掌握数据选择器的逻辑功能及其基本应用。

二、       实验设备

（1）    数字电路实验箱

（2）    74LS00、74LS153

三、       实验原理

     数据选择器（Multiplexer）又称为多路开关，是一种重要的组合逻辑部件，它可以实现从多路数据中选择任何一路数据输出，选择的控制由专门的端口编码决定，称为地址码，数据选择器可以完成很多的逻辑功能，例如函数发生器、桶形移位器、并串转换器、波形产生器等。本次实验使用的是双四选一数据选择器。

常见的双四选一数据选择器为TTL双极型数字集成逻辑电路74LS153，它有两个4选1，外形为双列直插，引脚排列如图2.7.1所示，逻辑符号如图2.7.2所示。其中D0、D1、D2、D3为数据输入端，A0、A1为数据选择器的控制端（地址码），同时控制两个选择器的数据输出，为工作状态控制端（使能端），74LS153的功能表见表2.7.1。其中：

    

图2.7.1                                       图2.7.2

表 2.7.1

（1）设计实验

      以A、B代表正、副指挥，C、D代表两名操作员， “1”代表通过，“0”代表没有通过。F代表产生点火信号，“1”代表产生点火信号，“0”代表没有产生点火信号。只有当A、B同时为“1”，且C和D中至少有一个为“1”时，输出F才为“1”，及连接在电路中的指示灯亮起，否则，指示灯不亮。据此，画出真值表如图：

画出卡诺图：

降维：

再降维：

     因为，所以可以用74LS00实现C和D的与，然后将C+D输入数据选择器，配合地址端的A、B，即可实现预设功能。

（2）用数据选择器实现全加器

    加数A，被加数B，低位向高位的进位Ci三个输入端，有全加器和S和向高位的进位Co二个输出端。用实验板的3个开关分别代表A、B、Ci，接通为1，断开为0；用两个指示灯代表输出变量S、Co，点亮为1，熄灭为0。

全加器的真值表如下：

利用卡诺图求C。S的逻辑函数

1. C。

降维有：

2. S

降维有：  

故可利用双四选一数据选择器74LS153和74LS00来实现全加器，将A、B分别从两个地址端输入，C或分别对应输入数据选择器的数据输入端即可。

四、        实验内容与结果

（1）设计实验

按实验原理中所叙述的F与ABCD的逻辑关系连接好实验电路图如下：

检验实验结果和预设结果的是否相同，若相同则实验成功，若不同，则检查连接电路并修改错误，直至得到正确结果。

（2）全加器的实现

实验电路图如下：

经检查该电路能实现全加器的逻辑功能。实验成功。

五、心得体会

    通过这次实验，我们充分认识数据选择器的功能及其应用，加深了我们对于理论知识的理解，提高了动手能力和对实际问题的分析能力，可以说，这次实验使我对数组电路实验有了一个全新的认识，端正了我对数字实验课的态度。

    由于之前对于理论知识掌握和理解的不够，这次实验简直是困难重生，这也提醒了我实验前一定要复习相关理论知识，认真准备实验，这样才能更加顺利地完成实验内容。