数据选择器

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数据选择器的电路原理与功能

数据选择器是一种常见的数字电路，用于选择多个输入信号中的一个

或几个输出信号。在现代电子设备中广泛使用的数据选择器通常实现在集

成电路中，能够高效地选择信号，并将其传递给后续电路进行处理。本文

将详细介绍数据选择器的电路原理和功能。

一、数据选择器的电路原理

数据选择器的基本电路原理是利用控制信号来控制多个开关的状态。

这些开关将输入信号连接到输出信号线上。具体来说，当控制信号S0和

S1的状态为00时，开关连接到A输入信号，输出为A；当控制信号状态

为01时，开关连接到B输入信号，输出为B；当控制信号状态为10时，

开关连接到C输入信号，输出为C；当控制信号状态为11时，开关连接

到D输入信号，输出为D。

在基本电路中，选择开关采用逻辑门的形式实现。具体来说，当控制

信号S0和S1的状态发生改变时，选择开关将信号切换到不同的输入信号

线上，从而改变输出信号。

二、数据选择器的功能

1.多路选择：数据选择器可以选择多个输入信号中的一个或几个输出

信号。通过控制信号的不同状态，可以选择不同的输入信号作为输出信号。这种多路选择的功能在数字电子设备中经常遇到，例如在计算机的数据通

路中，根据控制信号选择不同的寄存器、缓冲器或处理器。

2.数据交换：数据选择器可以用于数据交换的应用。例如，在计算机

系统中，数据选择器可用于选择来自不同源的数据的输出，以便将数据传

递给正确的目的地。数据选择器还可以用于实现多路复用器和分配器等电路，使得多个信号可以通过一个信道进行传输。

3.逻辑运算：数据选择器可以通过逻辑运算来实现更复杂的功能。例如，可以使用与门和非门实现与非逻辑功能，进一步扩展数据选择器的功能。通过适当选择和操作输入信号，可以实现逻辑运算和条件控制，以满足不同的应用需求。

数据选择器

1Y
2Y
数据选择器 2 的输出
A1
CC74HC153
A0
1ST1D01D11D21D3 2ST2D02D12D22D3
数据选择器 1 的输出
内含两个相同的 4 选 1 数据选择器。
两个数据选择器的
1ST
2ST
双4选1数据选择器CC74HC153
公共地址输入端。
逻辑功能示意图
数据选择器 1 的数据数据选择器 2 的数据输入、使能输入。输入、使能输入。
end entity mux41; architecture art of mux41 is signal sel:std_logic_vector(1 downto 0);
Begin
1111
sel<=b&a; process(inp,sel) is
begin if (sel="00") then y<=inp(0); elsif (sel="01") then y<=inp(1); elsif (sel="10") then y<=inp(2); else y<=inp(3);
77
（1）4选1数据选择器 CC74HC153 数据选择器 1 真值表
输入
输出
1ST A1 A0 1D3 1D2 1D1 1D0 1Y 使能端低电平有效 1 × × × × × × 0

数字电路数据选择器

数字电路数据选择器是数字电路中常用的一种组合逻辑电路，用于

从多个输入信号中选择一个或几个信号进行输出。它是数字系统中的

关键组件，广泛应用于计算机、通信设备、工业控制等领域。本文将

介绍数字电路数据选择器的原理、工作方式以及实际应用。

一、原理与工作方式

数字电路数据选择器根据输入控制信号的不同状态，选择相应的输

入数据进行输出。它通常包含多个输入端、一个或多个控制端以及一

个输出端。在多输入情况下，输入信号通过控制端来选择输出的信号。

数据选择器的工作原理基于布尔代数和逻辑门电路。它通过多个逻

辑门和组合逻辑电路的组合构成，实现了数据选择的功能。输入端的

信号经过与门等逻辑门的处理，根据控制信号的状态，选取需要输出

的信号，然后通过输出端输出。

二、常见类型的数据选择器

1. 2:1数据选择器：它有两个输入端A和B，一个控制端S，一个

输出端Y。当S为0时，选择输入端A的信号输出；当S为1时，选

择输入端B的信号输出。

2. 4:1数据选择器：它有四个输入端A、B、C和D，两个控制端S0和S1，一个输出端Y。根据控制端S0和S1的状态，选择相应的输入

信号进行输出。

3. 8:1数据选择器：它有八个输入端A0～A7，三个控制端S0、S1和S2，一个输出端Y。根据控制端S0、S1和S2的状态，选择相应的输入信号进行输出。

三、应用实例

1. 数据存储器

数字电路数据选择器常用于构建数据存储器。当需要从多个存储数据中选择一个进行读取时，可以使用数据选择器。它通过输入控制信号选择相应的存储单元，然后将数值输出给输出端。例如，计算机的内存芯片中就使用了很多数据选择器。

数据选择器

数据选择器（Multiplexer ）：又称多路选择器，是一个数字开关，根据地址选择码从多路输入数据中选择一路，送到输出。

2-1

n位地址选择信号

D D 1D 0

出

n 输

据据…

入输数

数

常见的数据选择器产品有“2选1”、“4选1”、“8选1”、“16选1”。

以4选1为例：

双列直插封装芯片

4选1数据选择器示意图

0D 0D 1D 2D 3

××0 00 11 01 1

10000

A 1A 0E

输出输入74LS153功能表

实验内容

一、用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路;

0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7

×××0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

100000000

A 2 A 1A 0

输出输入

74LS151功能表

二、用两片74LS151实现逻辑函数：Σm(6,7,8,11,13)

三、用双4选1数据选择器74LS153实现一位全加器

00010111

C n

01101001

S n 01010101

C n-100110011

B n 00001111

A n 全加器真值表

四、试用一片8选1数据选择器74LS151产生逻辑函数

五、思考题：

试用4选1 数据选择器实现一个简单的交通灯故障检测电路。

要求：每一组信号灯由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻比有一盏灯点亮，而且只允许有一盏灯点亮。而当出现其他五种点亮状态时，认为电路发生故障，这时要求发出故障信号，以提醒维护人员去修理。

数据选择器(MUX)

4
4
4
4
A 3~A 0 B 3~B 0
IC5
AI'A>>BB '
1
AI'A==BB'
AI'A<<BB' A>B A=B A<B
0
A 3~A 0 B 3~B 0
IC3
AI'A>>BB'
1
AI'A==BB'
AI'A<<BB' A>B A=B A<B
0
A 3~A 0 B 3~B 0
4
4
A 3~A 0 B 3~B 0
（其中mi 是n 位通道选择信号构成的最小项）
4
2. 集成数据选择器
例：8-1 MUX 74151
功能表
通道选择
使能
S2
S1
S0
E
X
X
X
1
输出表达式为： 0
0
0
0
7
∑ Y = E ( miDi )
0 0
0 1
1 0
0 0
i=0
0
1
1
0
（mi 是S2,S1,S0构成 1
0
0
0
的最小项）
1
0
1

数字电子技术)12数据选择器

内部电路
12数据选择器的内部电路通常由多个逻辑门组成，这些逻辑门用于实现数据选择和传输功能。内部电路的复杂度越高，延迟时间越长，传输速率越低。
数据输入端数量
12数据选择器通常具有多个数据输入端，这些输入端用于传输数据信号。数据输入端的数量越多，内部电路的复杂度越高，延迟时间越长，传输速率越低。
地址输入端数量
12数据选择器通常具有多个地址输入端，这些输入端用于选择要传输的有效输入信号。地址输入端的数量越多，数据选择器的选择性越好。
03
输出端数量
12数据选择器通常具有多个输出端，这些输出端用于传输选定的输入信
号。输出端的数量越多，数据选择器的选择性越好。
传输速率
传输速率
数据选择器的传输速率是指其传输数据信号的速度。对于 12数据选择器，其传输速率通常由其内部电路的延迟时间决定。延迟时间越短，传输速率越高。
句实现数据选择功能。同时，可以通过添加必要的时钟和控制信号来同步电路操作。
基于VHDL的设计实例
总结词
VHDL是一种用于描述数字电路的高级描述语言。基于VHDL的12数据选择器设计实例可以提供更强大的功能和灵活性，支持更复杂的电路设计和仿真。
VS
详细描述
在VHDL中，12数据选择器可以表示为一个12x1选择器或一个4x3选择器。设计实例中需要定义输入和输出端口，并使用条件语句（if-else语句）或case语句实现数据选择功能。同时，可以通过使用库和实体描述来提高代码的可重用性和可维护性。

数据选择器和数据分配器

集成数据选择器的规格、品种较多，因此，重要的是要能够看懂真值表，理解其逻辑功能。
集成数据选择器的芯片种类很多，常用的有2选1，如CT54157、CT54158；4 选1，如CT54LS153、CT54LS353；8选1，如CT74151、CT74LS251。16选1，如 CT54150等。CT74LS251的引脚排列如图（a）所示，逻辑符号如图（b）所示。
1路－4路分配器的真值表
计算机电路基础
例7.5 用数据选择器实现函数。解 1）先将函数写为最小项与或表达式。
Y C(A A)(B B) AB(C C) AB(C C) ABC
=ABC ABC ABC ABC ABC ABC
= m(0,1,3,5,6,7,)
2）Y为三变量函数，则数据选择器地址输入端为三个，可以选择8选1数据选择器芯片，如CT74151。
（a）引脚排列
（b）逻辑符号
CT74LS251的引脚排列和逻辑符号
如果现有的集成数据选择器通道不够，则可利用多片级联来进行扩展。例如，用一片CT74LS251（8选1数据选择器）做低位芯片，用另一片CT74LS251做高位芯片，要使16个通道的数据选1输出，必须有四个地址输入端A、B、C、D，将A端与高位芯片的相连，并经过非门与低位芯片的相连，如下图所示。
数据分配器只有一个数据输入端，但是有m个数据输出端，即在m个输出端中选择一个，供数据输出用，又称为1路－m路数据分配器。两者的输入选择控制信号个数都是n，而且m与n的关系是m=2n。

数据选择器

Y ( A1 A0 )D0 ( A1A0 )D1 ( A1 A0 )D2 ( A1A0 )D3
9
F1 ( A B)C ( AB)C ( AB)C ( AB)1
比较：
Y ( A1 A0 )D0 ( A1A0 )D1 ( A1 A0 )D2 ( A1A0 )D3
只要取 D0= C, D1 = C, D2 = C， D3 = 1；S = 0 使数据选择器处于工作状态, 数据选择器的地此输入 B A1=A、A0=B, 则数据选择器的输出 A
方法：把序列信号01011100分别加在数据选择器的
D0~ D7端；地址输入A0～A2分别加时钟信号、二分频时钟信号、四分频时钟信号，则在数据选择器的输出
4
（2）八选一数据选择器74LS151
Y
Y
1
≥1
＆
1
1
1
1
1
1
1
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0
A1
A2
逻辑图图如3-上27。它八有选一八数个据选数择据器输74入LS1端51D逻0辑～图D7 ，三个地址码输入端A0～A2 ，S为选通控制端；两个互补输出端Y和Y，能得到原码和反码两种输出信号。
3.2.4 数据选择器
数据选择器（Multiplexer，简称MUX）又名多路转换器。其功
能是从一组数据中选则某个数据输出

二选一数据选择器原理

在数据处理和分析的过程中，我们经常会遇到需要从两个或多个选项中选择一个的情况。这就需要用到二选一数据选择器，它能够根据特定的条件从多个选项中选择一个作为输出。本文将介绍二选一数据选择器的原理及其应用。

二选一数据选择器是一种逻辑电路，它有多个输入端和一个输出端。根据输入端的条件，选择器会从多个输入信号中选择一个作为输出。常见的二选一数据选择器包括多路选择器（Multiplexer）和开关（Switch）。

多路选择器是一种常用的二选一数据选择器，它有两个输入端和一个控制端。当控制端为0时，多路选择器输出第一个输入端的信号；当控制端为1时，多路选择器输出第二个输入端的信号。多路选择器的原理是利用控制端的信号来选择输出端的信号，从而实现二选一的功能。

开关也是一种常见的二选一数据选择器，它有两个输入端和一个控制端。当控制端为0时，开关输出第一个输入端的信号；当控制端为1时，开关输出第二个输入端的信号。开关的原理和多路选

择器类似，都是通过控制端的信号来选择输出端的信号。

二选一数据选择器在数字电路和逻辑电路中有着广泛的应用。

例如，它可以用来实现数据的选择和切换，用来选择不同的输入信

号进行处理和分析。在计算机系统中，二选一数据选择器也被广泛

用于控制信号的选择和传输，实现数据的多路复用和解复用。

除了在电路中的应用，二选一数据选择器在现实生活中也有着

广泛的应用。例如，智能家居系统中的智能开关就是一种二选一数

据选择器，它可以根据用户的控制信号选择不同的电器进行控制。

另外，自动化生产线中的传感器选择器也是一种二选一数据选择器，它可以根据传感器的信号选择不同的操作信号进行控制。

数据选择器

4.4.3数据选择器
数据选择器是指经过选择，把多个通道上的数据传送到唯一的公共通道上
数据选择器又称多去路。选择器(Multiplexer, 简称MUX)
，其框图如图1(a)所示。它有n位地址输入、2n位数据输入、1
位输出。每次在地址输入的控制下，从多路输入数据中选择一
路输出，其功能类似于一个单刀多掷开关，见图1(b)。
D1
数
D1
D2
据
D2
… …
选
F
F
择
器 Dm
…
A1 A2 An
(a)
(b)
(a) 数据选择器逻辑符号； (b) 单刀多路开关比拟数据选择器
1. 数据选择器功能介绍
A1 A0
D0 D1 D2 D3
D0 D1 D2 D3
D3
A1
D2
A0 F
F
E
D1
(a)
D0
1 A0
F
1
A0A1
A1
E
(c)
图 4 – 50 四选一MUX
F ' A2 A1 A0D0 A2 A1A0D1 A2 A1 A0D2 A2 A1A0D3 A2 A1 A0D4 A2 A1A0D5 A2 A1 A0D6 A2 A1A0D7 为使F′=F则令
D0 D1 D2 D4 0 D3 D5 D6 D7 1

《数据选择器的应用》课件

D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12或D13，并将选中的数据输出到Y端。
03
数据选择器的使用方法
数据选择器的连接方式
并行输入方式
数据选择器的所有输入端都并行连接到数据总线上，数据总线上的数据通过数据选择器传输到输出端。
串行输入方式
数据选择器的输入端通过串行方式逐个连接，数据逐位传输到输出端。
数据选择器的控制方式
地址码控制方式
通过地址码选择需要的数据输入端，将对应的数据传输到输出端。
逻辑控制方式
通过逻辑门电路控制数据选择器的选择，实现数据的传输。
数据选择器的数据输入方式
静态输入方式
数据选择器的输入端静态连接，数据稳定传输。
动态输入方式
数据选择器的输入端动态连接，数据在时钟信号控制下传输。
更灵活的配置和编程能力
未来数据选择器将具备更灵活的配置和编程能力，以满足不同用户的需求，并提高产品的可定制性和可扩展性。
THANKS
感谢观看
16选1数据选择器
总结词
一种非常复杂的数据选择器，有十四个数据输入端和十四个数据输出端。
详细描述
16选1数据选择器也称为16-to-1多路复用器，它有十四个数据输入端D0、D1、D2、D3、 D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12和D13，以及一个数据输出端Y。通过一个4位二进制地址信号A0、A1、A2和A3来选择输入数据D0、D1、D2、D3、D4、D5、

数据选择器实验报告

在科学研究和工程实践中，数据选择器是一种常用的仪器，它能够根据一定的

条件从给定的数据集中选择出符合条件的数据。本实验旨在通过对数据选择器的使用，探究其在数据处理中的应用及性能表现。

首先，我们选择了一组包含不同类型数据的数据集，包括数值型数据、文本型

数据和日期型数据。接着，我们利用数据选择器对这些数据进行了筛选和过滤，通过设定不同的条件，比如大于、小于、等于等，来选择出符合条件的数据。在实验过程中，我们发现数据选择器能够准确地按照设定的条件进行筛选，并且操作简便，易于掌握。

其次，我们对数据选择器的性能进行了测试。通过对不同规模的数据集进行筛选，我们发现数据选择器在处理小规模数据时表现出色，能够快速准确地完成筛选任务。然而，在处理大规模数据时，数据选择器的性能有所下降，筛选速度变慢，甚至出现卡顿现象。这提示我们在实际应用中需要根据数据规模选择合适的数据选择器，以确保数据处理的效率和准确性。

最后，我们对数据选择器的应用进行了案例分析。以销售数据为例，我们利用

数据选择器对销售额、销售量等数据进行了筛选和统计，得出了不同时间段、不同产品类别的销售情况。这些数据对于企业制定营销策略、产品定价等方面具有重要的参考价值，展示了数据选择器在商业领域的广泛应用前景。

综上所述，数据选择器作为一种常用的数据处理工具，在科研和工程实践中具

有重要的应用价值。通过本实验，我们深入了解了数据选择器的工作原理和性能特点，认识到了其在数据处理中的重要作用。希望通过本实验能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴，推动数据选择器技术的进一步发展和完善。

数据选择器

EN 1
1个使能输入端 8 路数据输入端
D0
&
≥1
D1
D2
D3
D4 1
W
2个互补输出端
D5
Y
D6
D7
3 个地址输入端
A
1
1
B
1
1
C
1
1
74LS151的逻辑图
5
2、74LS151示意框图和引脚图
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EN
D3 1
16 VCC 15 D4 14 D 5 13 D6 12 D 7 11 A 10 B 9
2
1、4选1数据选择器
（1）逻辑电路
2 位地址码输入端
1 B A EI
使能信号输入端，低电平有效
& ≥1
1
1
4 路数据输入端
D0 D1 D2 D3
Y
1路数据输出端
4 选 1 数据选择器
3
（2）数据选择器工作原理及逻辑功能
功能表
1 1 0 0
B
1 0 1
A
=0 =1
EI
输使能 EN
& ≥1
7
i
L
L L L L L L
L
L L H H H H
L
H H L L H H

数据选择器

五、数据选择器(Data Selector)

数据选择器又称为多路选择器（Multiplexer)是一种多个输入一个输出的中规模器件，其输出的信号在某一时刻仅与输入端信号的一路信号相同，即输出为输入端信号中选择一个输出。

我们在日常生活中常常会碰到这种多路选择器的情况，如家庭音响系统中在选择音源时，可以在CD、录音磁带、收音机中选择一路进行欣赏，这是将多个信号源中选择一路进行输出，但这例子中的信号是模拟信号，而这里主要讲的是数据信号。

1、数据选择器的电路结构

数据选择器在上面已经讲到是在多个输入中选择一路进行输出，至于选择哪一路，须首先对输入信号进行编号，另外还须一个选择哪一路输入的选择信号，于是我们可得到如下图的4输入的多路选择器的框图，下表列出了其工作的情况。

/S A1 A0 Y

0 0 0 D0

0 0 1 D1

0 1 1 D2

0 1 1 D3

1 ××0

对上面真值表的分析不难写出输出与输入的关系为：

由上式可画出下图所示的多路选择器的内部电路，其左图为基本的电路形式，右图加上了一个使能端，当其为高电平时，输出始终为高电平，仅当其为低电平，其输出才满足上式的功能。

2、标准中规模数据选择器

常见标准中规模数据选择器有74153(双4选1多路选择器）、74151A(8选1多路选择器）、74150(16选1多路选择器）,这里以74151A为例说明其结构及逻辑功能。下图为74151A的逻辑符号。

地址输入输出

A2A1A0/ST Y /Y

××× 1 0 1

0 0 0 0 D0/D0

0 0 1 0 D1/D1

数据选择器

数据选择器是指根据地址选择码从多个输入端输入的数据中选择一个数据，送到由地址选择码确定的唯一的输出端进行输出的逻辑电路。它的作用相当于多输入的单刀多掷开关，其示意图：

I n 位二进制通道选

择信号

I I

注意：

（1）N 个数据输入端，N

2log 个地址端，1个数据输

出端。

（2）列真值表时数据输入端用信号本身表示；（3）逻辑表达式的写法。实质：编码器+数据输入。

（对数据输入端编码）

数据选择器与数据分配器相类似，也有n个地址输入端，但地址代码用来确定的是n2个数据输入端。输入端与地址端之间满足的条件也是N=2n，其中N表示数据输入端的个数，n表示地址输入端的个数。数据选择器的输出端只有一个。数据选择器的名称是由输入通道的个数来确定的，例如有8个输入通道的数据分配器被称为8选一数据选择器。

例1 利用逻辑门器件设计一个4选1数据选择器。（1）4选1数据选择器就是在4个输入信号中选择一个进行输出。根据N=2n可知电路中要有4个信号输入端用I3、I2、I1、I0表示，2个地址选通端用A1、A0。一个选通数据输出端用Y表示。则4选1数据选择器的逻辑功能真值表。

4选1数据选择器的逻辑功能真值表

（2）由真值表列出逻辑表达式：

3012011

01001I A A I A A I A A I A A Y +++=

逻辑函数表达式已经是最简形式所以不用对其进行化简。

（3）由逻辑表达式画出逻辑图。

I A I 1

A I I

用集成数据选择器实现逻辑函数的步骤： 1、将逻辑式Y 化为最小项表达式；

八选一数据选择器逻辑表达式

摘要：

一、数据选择器的概念和作用

二、八选一数据选择器的逻辑表达式

三、逻辑表达式的推导与分析

四、实际应用场景及意义

正文：

数据选择器是一种多路选择器，可以在多个输入信号中选择一个输出。在数字电路中，数据选择器被广泛应用于从多个数据源中选择一个数据，以实现数据选择、信号切换等功能。

八选一数据选择器是一种具有8 个输入信号、1 个选择信号的数据选择器。其逻辑表达式如下：

Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S"

其中，Dout 表示输出信号，A、B、C、D、E、F、G、H 表示输入信号，S"表示选择信号。当选择信号S"为0 时，Dout 输出A、B、C、D、E、F、G、H 中的任意一个信号；当选择信号S"为1 时，Dout 输出A、B、C、D、E、F、G、H 的按位异或结果。

逻辑表达式的推导与分析：

1.当选择信号S"为0 时，Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S" = A + B + C + D + E + F + G + H

此时，Dout 输出的是A、B、C、D、E、F、G、H 中的最大值，实

现了数据选择的功能。

2.当选择信号S"为1 时，Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S" = A" + B" + C" + D" + E" + F" + G" + H"