实验四 数据选择器及应用

实验四数据选择器及应用

一、实验目的

（1）掌握采用中规模集成器件设计组合逻辑电路的方法。

（2）掌握数据选择器的工作原理。

（3）测定数据选择器的逻辑功能。

（4）设计并验证用数据选择器实现逻辑函数。

二、预习要求

（1）掌握数据选择器的工作原理。

（2）掌握用数据选择器实现逻辑函数的设计原则。

（3）片选端E'起什么作用？E'为何值时，选择器正常工作。

（4）如何用卡诺图分离出多余的变量？

三、实验器材

（1）实验仪器：数字电路实验箱、万用表；

（2）实验器件：74LS00、74LS32、74LS153、74LS151；

四、实验原理

以前所讨论的组合电路设计方法常称“四步法”，即列真值表，写出逻辑函数，简化逻辑函数和画逻辑图。一般只在使用小规模集成器件时使用。在中、大规模集成电路出现之后，逻辑设计方法有很大的改变。即可用中规模集成器件设计组合逻辑网络。

1. 数据选择器的工作原理

在数字信息的传输过程中，有时按要求从多路并行传送的数据中选通一路送到唯一的输出线上，形成总线传输。这时要用到数据选择器（多路转换器，可简称为MUX），逻辑符号如图4-1（a）所示。其功能类似于单刀多掷开关，如图4-1（b）所示。

由图4-1（a）看出，数据选择器有n条地址线，2n个输入线，一条输出线。其功能是根据地址线编码从2n个输入信号中选用一个信号输出。即可以把它看成二进制编码的可控开关，由编码控制选通信息，如图4-1（b）所示。

（a ）数据选择逻辑符号 （b ）单刀多掷开关

图4-1 数据选择器

图4-2是4选1数据选择器。图中1A 、0A 是地址变量，由地址代码来选择

数据通道；0123D D D D 是输入信号；F 是输出信号；E '是使能端或片选端，低电平有效。当E '为低电平时，数据选择器正常工作；E '为高电平时，数据选择器禁止工作。数据选择器的功能如表4-1所示。

（a ）电路 （b ）逻辑符号

图4-2 4选1数据选择器

表4-1 4选1 MUX 功能表

由表4-1可写出输出F 的表达式如下：

⎩

⎨⎧+++==30120110100''''0D A A D A A D A A D A A F F 时时01='='E E 由表可看出，当1='E 时，输出0F =；

当0='E 时，

0001=A A 时，0D F =，相当于开关与0D 接通；

0101=A A 时，1D F =，相当于开关与1D 接通；

1001=A A 时，2D F =，相当于开关与2D 接通；

1101=A A 时，3D F =，相当于开关与3D 接通。

由上面分析可知，数据选择器正常工作时，由01A A 决定选通输入通道中的

哪一路。

欲使可供选择的输入信号增加，可以选用通道数目较多的多路器。国产中规模集成电路有：CT －4153双四选一数据选择器、CT －4151（或T577）八选一数据选择器、T578十六选一数据选择器、CT －4157四重二选一数据选择器等，也可用五块4输入多路器构成两级16输入的多路器。

五、实验内容

1．设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路以控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，在楼下打开电灯，下楼后用楼下开关关灭电灯。用4选1数据选择器实现，并在实验板上验证其功能。

2. 用4选1数据选择器构成8选1数据选择器，并验证其功能，画出电路图。

3. 用8选1数据选择器实现函数D C D BC C AB BC A C B A F '+'+'+'+'''=，写出功能表，画出逻辑图，并验证其功能。

4. 用4选1数据选择器实现函数∑=)6,5,4,3,2(),,(m C B A F ，列出功能表，画出逻辑图，并测试其逻辑功能。

六、实验报告及要求

1．在熟知实验基本原理的基础上，实验报告中要简明阐述实验原理。2．按实验内容写出设计过程，画出逻辑图，记录结果。

3．对实验结果进行分析讨论。