数据选择器
数据选择器的电路原理与功能
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。
4.减少电路复杂度：数据选择器可以减少电路的复杂度和成本。
通过使用数据选择器，可以将多个输入信号连接到一个输出信号上，而不需要为每个输入信号都提供一个独立的电路。
尹其畅第十二讲数据选择器
01
02
03
新材料
采用新型半导体材料，如 碳纳米管、二维材料等， 提高数据选择器的性能和 能效。
新工艺
探索新的半导体工艺，如 纳米压印、电子束光刻等， 实现更精细的制程和更高 的集成度。
混合信号处理
结合模拟和数字信号处理 技术，提高数据选择器的 数据处理能力和效率。
应用前景
通信领域
用于高速通信系统中的 信号选择和处理，提高 通信质量和传输速率。
尹其畅第十二讲数据选择器
目录
• 数据选择器概述 • 数据选择器的种类 • 数据选择器的使用方法 • 数据选择器的设计方法 • 数据选择器的优缺点 • 数据选择器的未来发展
01
数据选择器概述
数据选择器的定义
数据选择器（也称为多路选择器或 MUX）是一种组合逻辑电路，它能够 根据输入的选择信号从多个数据输入 中选择一个数据输出。
3
考虑输出信号的驱动能力
根据数据选择器的驱动能力，选择适当的负载阻 抗和驱动电路，以满足输出信号的驱动要求。
选择数据输入线
确定数据输入线的数量
01
根据数据选择器的通道数和数据传输速率，确定所需的数据输
入线数量。
选择数据输入线的类型
02
根据数据传输速率和信号质量要求，选择适当的数据输入线类
型，如差分线或单端线。
8选1数据选择器的应用
常用于实现多个信号的复用和解码等操作。
16选1数据选择器
要点一
16选1数据选择器
有十四个数据输入端和四个地址输入 端。根据地址输入端的值，选择其中 一个数据输入端的数据作为输出。
要点二
16选1数据选择器的 工作原理
通过比较地址输入端的值，选择对应 的数据输入端的数据作为输出。例如 ，当地址输入端为0000时，选择第一 个数据输入端的数据作为输出；当地 址输入端为0001时，选择第二个数据 输入端的数据作为输出；以此类推。
8选1数据选择器74LS151
8选1数据选择器74LS151在数字电路中，数据选择器是一种非常重要的组合逻辑电路元件，它能够根据给定的控制信号从多个输入数据中选择一个输出。
而74LS151 就是一款常见的 8 选 1 数据选择器，在各种数字系统中发挥着重要的作用。
74LS151 具有 8 个数据输入端（D0 D7）、3 个地址输入端（A2、A1、A0）、1 个使能输入端（E）以及 1 个输出端（Y）。
当使能端 E为有效电平时（通常为低电平），数据选择器处于工作状态。
通过地址输入端的不同组合，可以从 8 个数据输入端中选择一个数据输出到输出端 Y。
我们来详细看看 74LS151 的工作原理。
地址输入端 A2、A1、A0 可以形成 8 种不同的组合（000 111），分别对应选择 8 个数据输入端中的一个。
比如，当地址输入为 000 时，选择的数据输入端为 D0；当地址输入为 001 时，选择的数据输入端为 D1，以此类推。
在实际应用中，74LS151 有着广泛的用途。
例如，在计算机系统中，它可以用于选择不同的存储单元或寄存器中的数据；在通信系统中，可用于选择不同的传输通道中的数据；在控制系统中，能用于根据不同的条件选择相应的控制信号。
让我们通过一个简单的例子来更好地理解 74LS151 的应用。
假设我们有 8 个不同的传感器，分别测量不同的物理量，如温度、湿度、压力等。
这些传感器的输出数据连接到 74LS151 的 8 个数据输入端。
同时，我们使用一个 3 位的二进制计数器作为地址输入端，计数器的输出在 000 到 111 之间循环变化。
这样，74LS151 就会依次选择 8 个传感器的数据输出，从而实现对不同传感器数据的轮流监测。
74LS151 的优点之一是其逻辑功能清晰、易于理解和使用。
只需要正确连接输入和控制端，就能够实现数据的选择输出。
而且，它的响应速度快，能够满足大多数数字系统对数据处理速度的要求。
然而，在使用 74LS151 时，也需要注意一些问题。
如何设计和分析电子电路中的数据选择器
如何设计和分析电子电路中的数据选择器数据选择器是电子电路中常用的一种器件，它可以根据输入的控制信号，从多个数据输入中选择特定的数据输出。
设计和分析电子电路中的数据选择器需要考虑多方面的因素，包括电路结构、性能要求、电路参数等。
下面将介绍如何设计和分析电子电路中的数据选择器。
一、数据选择器的基本原理数据选择器是一种多输入、单输出的组合逻辑电路。
根据控制信号的不同，选择器可以选择其中一个输入作为输出。
常见的数据选择器有2:1、4:1、8:1等。
二、设计数据选择器的关键步骤1. 确定数据选择器的输入和输出数量：根据实际需要确定数据选择器的输入和输出数量，以及相应的位宽。
2. 确定数据选择器的控制信号：根据数据选择器的功能需求确定控制信号的位宽和逻辑关系。
控制信号决定了数据选择器从输入端选择哪个输入信号输出。
3. 选择器的电路结构设计：常见的数据选择器电路结构有基于传输门的方式和基于多路选择器的方式。
根据实际需求选择合适的电路结构。
4. 电路参数计算：根据电路结构和实际参数，计算各个元器件的数值。
包括传输门的延迟时间、功耗等。
5. 逻辑功能验证：通过仿真和测试，验证设计的数据选择器是否满足逻辑功能要求。
三、分析数据选择器的性能1. 时序性能分析：时序性能分析是评估数据选择器的关键指标之一。
包括选择延迟时间、上升时间、下降时间等。
通过分析时序性能，可以了解到数据选择器在不同输入输出组合下的响应情况。
2. 功耗分析：功耗是评估电子电路性能的重要指标之一。
通过功耗分析，可以评估数据选择器的能耗情况，以及设计中存在的功耗优化空间。
3. 抗干扰性分析：电子电路中的数据选择器需要具备一定的抗干扰能力，以确保正常的工作。
通过抗干扰性分析，可以评估数据选择器在各种干扰条件下的工作情况。
四、数据选择器的应用领域数据选择器在数字电路系统中具有广泛的应用，常见的应用领域包括存储系统、多路复用器、模数转换器等。
设计和分析一个合理的数据选择器，对于提高电子系统的性能和可靠性具有重要意义。
数据选择器（MUX）
数据选择器（MUX）4.4.3 数据选择器(MUX)数据选择器原理集成数据选择器数据选择器扩展数据选择器应用(MUX-Multiplexer)11. 数据选择器原理数据选择器功能: 将多路输入数据中由n位通道选择信号确定的其中一路数据传送到输出端。
又称为“多路选择器”或“多路(数字)开关”。
数据输入D0 D1 DN-1n位通道选择信号（N=2n）同相或 Y 反相输出数据选择器功能示意图2…数据选择器原理例: 一种4-1MUX的功能表逻辑符号： S1 S0 0 0 1 1 0 1 0 1 F D0 D1 D2 D3S1 S0 F 4-1MUX D0 D1 D2 D3输出表达式: F = S 1 S 0 D 0 + S 1 S 0 D1 + S 1 S 0 D 2 + S 1 S 0 D 3= m0 D0 + m1 D1 + m2 D2 + m3 D3= ∑ mi Dii =03(其中mi是由通道选择信号S1,S0构成的最小项)3MUX的输出信号一般表达式2n -1 MUX的输出信号一般表达式：F = m 0 D 0 + m1 D1 + ? ? ? + m 2 n ? 1 D 2 n ? 1 =2 n ?1 i=0∑m Dii（其中mi 是n 位通道选择信号构成的最小项）42. 集成数据选择器例：8-1 MUX 74151S2X功能表使能 E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 输出 Y 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7通道选择 S1 S0X X输出表达式为：Y = E (∑ mi Di )i =07（mi 是S2,S1,S0构成的最小项）0 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1574151逻辑符号与引脚排列D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 E S2 S1 S0Y8YD3 D2 D1 D0 Y Y G GND11674HC151Vcc D4 D5 D6 D7 S0 S1 S274LS151 74HC1516具有三态输出的集成数据选择器例：8-1 MUX 74251 功能表S2X通道选择 S1 S0X X0 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1使能 E 1 0 0 0 0 0 0 0 0输出 Y Z D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y Z D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(Z:高阻态)73. 数据选择器扩展例：用2片74151扩展成16-1MUXY ≥1 Y &- 通道扩展YY 74151(2)YG A 2 A1 S00 E S2 S 1 AD7 D6 D 5 D4 D 3 D2 D1 D0 1E A2 A 0 G S2 S11SA 0D7 D 6 D5 D4 D3 D2 D 1 D0D15 D14 D13 D12 D11 D10 D 9D8S A A A A33 S2 2 S11 S00D7 D6 D 5 D4 D3 D2 D1 D08数据选择器扩展 - 位扩展例：两位数的8-1 数据选择电路 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Y1 Y0 I10 I00 I11 I01 I12 I02 I13 I03 I14 I04 I15 I05 I16 I06 I17 I07 I17 I10 I11D0 D1I00 I01D0 D18-1 MUXY0I07D7 S ~S E 2 08-1 MUXY1D7 S ~S E 2 03S2~ S0 E94. 数据选择器应用-多通道数据传输例：I 0 8-1 I 1 MUX I2 I3 Y I4 I5 I6 I 7 S2 S1 S0S2 S1 S0公共数据线Y0 Y1 Y2 Y3 D Y4 Y5 Y6 A2 A1A0 Y71-8 DEMUXA2 A1 A0利用数据选择器与数据分配器实现多路数据的分时传输10数据选择器应用-实现逻辑函数任何逻辑函数都可表示成最小项之和形式：F =∑ m （此 m 是由F的输入变量构成的最小项）i iiMUX的输出表达式： Y =∑2 n ?1i =0mi Di(此mi是由通道选择信号构成的最小项)一般，当用具有n个通道选择端的MUX实现n变量的逻辑函数时，只需将逻辑函数的输入变量与MUX的通道选择端一一对应，并令逻辑函数中mi所对应MUX输出表达式中的Di=1，其余项对应的Di=0，即可实现。
数据选择器的理解
"数据选择器"通常是指用于从给定数据集中选择、过滤或提取数据的工具、控件或
操作。
这个术语可能在不同的上下文中有不同的含义，以下是一些常见的理解：
1.数据库中的数据选择器：在数据库管理系统中，数据选择器是一种用于执
行查询的工具。
通过使用SQL（Structured Query Language）或图形用户界
面，用户可以指定条件，以从数据库表中检索满足这些条件的记录。
例如，
SELECT语句就是一种数据选择器，它可以从数据库中选择符合指定条件的数
据。
2.电子表格软件中的数据选择器：在电子表格软件（例如Microsoft Excel）
中，用户可以使用筛选、排序、公式等功能来选择和处理数据。
例如，通过
使用Excel的筛选功能，用户可以根据特定的条件过滤表格中的数据，实现
数据的选择与显示。
3.Web开发中的数据选择器：在Web开发中，数据选择器可以是指用户界面
上的下拉菜单、复选框、单选按钮等元素，用于让用户从预定义的选项中选
择数据。
这有助于提供用户友好的界面，以便用户可以轻松地从可选项中进
行选择。
4.编程语言中的数据选择器：在编程中，数据选择器可以是指用于选择、访
问数组、列表或其他数据结构中的元素的语法或函数。
例如，在Python中，通过索引或切片操作可以选择列表中的特定元素或子集。
总体而言，数据选择器是指用于从一组数据中选择或提取特定数据的工具、方法或控件。
具体的实现方式和使用方式会根据应用场景和工具的不同而有所不同。
数据选择器
数据选择器
数据选择器又名多路选择器，简称MUX，其功能是能从多个 数据输入通道中，按要求选择其中一个通道的数据传送到输出通 道中，类似于如图3-42所示的单刀多掷开关。
图3-42 单刀多掷开关
1．4选1数据选择器
如图3-43所示为4选1数据选择器。其中D0 ，D1 ，D2 ，D3 为 4个输入信号；A0 ，A1 为2个地址输入信号； 为输出信号。
例3.3.7 用数据选择器实现函数 F2 BC ABC D ABC D ABCD ABCD 。
解：
将函数整理后，可得
F2 BC ABC D ABC D ABCD ABCD ABC D ABCD ABCD ABC D ABCD ABC D ABC D ABCD ( ABC)D ( ABC)D (ABC)(D D) (ABC) 0 ( ABC)D ( ABC)D (ABC)(D D) (ABC) 0
2．8选1数据选择器
如图3-44所示为8选1数据选择器74LS151的逻辑符号图。
图3-44 集成8选1数据选择器74LS151图形符号
根据数据选择器的定义，可列出8选1数 据选择器的真值表，如表3-24所示。
输入
输出
S
A2
A1
A0
Y
Y
1
×
×
×
0
1
0
0
0
0
D0
D0
0
0
0
1
D1
D1
0
0
1
0
D2
D2
D1 A2 A1 A0
D7 A2 A1 A0
Y D0 A2 A1 A0 D1 A2 A1 A0 D7 A2 A1 A0
3．集成数据选择器
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输入输出A1A01Q2Q 1X X000001D02D00011D12D10101D22D20111D32D3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:A B C D F00000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110111110111111画出卡诺图:ABCD00 01 11 1000 01 11 100000 0010 0010 0010降维：ABC00 01 11 100 100D0 0010再降维：AB 0 10 100 0C+D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。
数字电子技术)12数据选择器
可重构实现
利用可编程逻辑器件（如FPGA、 CPLD等），通过配置逻辑单元来实现 数据选择器的功能，具有较好的可重 构性和灵活性。
05
12数据选择器的性能指标
选择性
01 02
选择性
数据选择器的选择性是指其能够从多个输入中选择一个有效输入信号的 能力。对于12数据选择器，其选择性通常由其地址输入端的数量决定， 地址输入端的数量越多，其选择性越好。
通过将多个数据选择器组合使用 ，可以实现复杂的组合逻辑电路 ，如编码器、译码器等。
数据传输和控制
数据传输
在数据传输过程中，数据选择器可以 用于选择和切换不同的数据源，实现 多路数据的复用和解复用。
控制系统
在控制系统中，数据选择器可以用于 选择不同的控制信号，实现多路控制 信号的切换和组合。
信号处理和转换
高效率。
06
12数据选择器的设计实例
基于Verilog的设计实例
总结词
Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。基于Verilog的12数据选择器 设计实例可以清晰地描述电路的结构和行为，便于仿真和实现。
详细描述
在Verilog中，12数据选择器可以表示为一个多路选择器（MUX）电路，具有12个数据输入、4个选 择输入和1个输出。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
信号选择
在信号处理中，数据选择器可以用于选择不同的信号输入，实现多路信号的选 择和切换。
模数转换
数据选择器可以用于模数转换器（ADC）中，作为比较器的输入选择器，实现 模拟信号到数字信号的转换。
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
一、真值表
三、逻辑电路图
（以四选一数据选择器为例）
Y
A1 A0 Y
0 0 D0
≥1 &
A1
地 0 1 D1 址 1 0 D2
A0 1
码 1 1 D3
1
二、输出表达式
D3 D2 D1 D0
Y就是函数F1，电路连接如图。
F1
A0 1Y A1 74LS153
D0 D1 D2 D3 S
可见，当函数的变量数大于地
址变量数时，只需将函数各项最低 位的变量分离出来，并将其与数据
CCC10
选择器对应的数据输入端相连即可。
10
将上例函数用八选一数据选择函器数实变现量。数等于地址数
解: (1) 首先将函数写为最小项与或表达式
A2 A1 A0 D4 A2 A1 A0 D5 A2 A1 A0 D6 A2 A1 A0 D7
注意变量高低位顺序！ 6
2. 数据选择器的应用
（1）数据选择器通道的扩展
例3-12 用两块四选一数据选择器实现八选一功能。
利用使能端作为其最高位（第三位）的地址。
A2(E)
D0 D1 D2 D3
10
量或反变量。
13
例 3-14 实现函数：
F2 BC ABC D ABC D ABCD ABCD
解：首先将要实现的函数化成最小项表达式。即：
F2 BC ABC D ABC D ABCD ABCD
BC A A D D ABC D ABC D ABCD ABCD
ABC D D ABC D D ABC D ABC D ABCD ABCD
数据选择器
1
0
1
t
12
当 D3=D5=D6=D7=1 ， D0=D1=D2=D4=0 ， 74151的输出即为逻辑函 数L。
EN X Y Z D0 D7 0 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 74LS151
11
5、数据选择器74LS151的应用
（2）用8选1数据选择器实现并行数据到串行数据的转换
L
=D1=1出 7 6 5 4 3 2=0 串
入 地址
输出
1
1
1
B
×
A
×
Y
0
1
D0 01 3 2
Y
D0 D1 D2 D3
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
D0 D1 D2 D3
Y D0 BA EI D1 B AEI D2 BA EI D3 BAEI
4
4.3.2 集成电路数据选择器74LS151
1、 集成电路数据选择器74LS151的逻辑图
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
4.3 数据选择器
4.3.1 数据选择器的定义与功能 4.3 .2 集成电路数据选择器
1
4.3.1 数据选择器的定义及功能
数据选择器
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 Y0 0 0 D00 0 1 D10 1 1 D20 1 1 D31 ××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 10 0 0 0 D0/D00 0 1 0 D1/D10 1 0 0 D2/D20 1 1 0 D3/D31 0 0 0 D4/D41 0 1 0 D5/D51 1 0 0 D6/D61 1 1 0 D7/D73、数据选择器组合逻辑电路从数据选择器的输出与输入的表达式中可以看出，其实际上是数据输入与地址输入的最小项相与的关系，所以数据选择器可以实现各种组合逻辑功能。
《数据选择器的应用》课件
02
数据选择器的分类
2选1数据选择器
总结词
一种简单的数据选择器，有两个数据输入端和两个数据输出端。
详细描述
2选1数据选择器也称为2-to-1多路复用器，它有两个数据输入端D0和D1，以及 一个数据输出端Y。通过一个2位二进制地址信号A0和A1来选择输入数据D0或 D1，并将选中的数据输出到Y端。
《数据选择器的应用》ppt课件
• 数据选择器概述 • 数据选择器的分类 • 数据选择器的使用方法 • 数据选择器的应用实例 • 数据选择器的优势与局限性 • 数据选择器的发展趋势与展望
01
数据选择器概述
数据选择器的定义
数据选择器（也称为多路选择器或 MUX）是一种组合逻辑电路，它可 以从多个数据输入中选择一个数据输 出。
04
数据选择器的应用实例
数据选择器在信号分离中的应用
总结词：信号分离
详细描述：数据选择器在信号分离中起到关键作用，它可以根据输入信号的特征，将多个信号源的输出信号进行选择和分离 ，从而实现信号的筛选和传输。
数据选择器在信号分离中的应用
总结词：信号合成
详细描述：数据选择器还可以用于信号合成，将多个信号源的信号进行组合，生成一个新的复合信号 。这种应用在音频处理、图像处理等领域中非常常见。
需求。
多功能化趋势
为了满足复杂应用的需求，数据选择器正 朝着多功能化的方向发展，集成更多的输
入和输出通道以及更丰富的功能模块。
高集成度趋势
随着半导体工艺的进步，数据选择器正朝 着高集成度的方向发展，以实现更小体积 、更低成本和更高效能。
智能化趋势
随着人工智能和物联网技术的快速发展， 数据选择器正朝着智能化的方向发展，能 够实现自适应选择、自学习等功能。
数据选择器实验报告
一、实验目的1. 理解数据选择器的基本原理和功能。
2. 掌握数据选择器的使用方法及其在数字电路中的应用。
3. 通过实验加深对组合逻辑电路的理解。
二、实验原理数据选择器是一种数字电路，它可以从多个输入端中选择一个数据输出。
其工作原理如下：根据地址码的不同，数据选择器从N路输入中选择一路输出。
常见的数据选择器有4选1、8选1等类型。
本实验使用的是双4选1数据选择器74LS153，它具有4个数据输入端（D0、D1、D2、D3）、3个地址输入端（A0、A1、A2）和1个使能端（G）。
当G=0时，数据选择器处于正常工作状态；当G=1时，所有数据输入端均被封锁，输出端输出高阻态。
三、实验器材1. 双4选1数据选择器74LS1532. 逻辑门电路3. 电源4. 指示灯5. 连接线6. 逻辑分析仪四、实验步骤1. 连接电路根据实验要求，连接双4选1数据选择器74LS153、逻辑门电路、电源、指示灯和连线。
2. 设计电路（1）根据实验要求，设计一个简单的数据选择器电路，实现以下功能：当A0=0、A1=0时，输出D0；当A0=0、A1=1时，输出D1；当A0=1、A1=0时，输出D2；当A0=1、A1=1时，输出D3。
（2）根据设计要求，将74LS153的数据输入端与逻辑门电路连接，实现数据选择功能。
3. 测试电路（1）使用逻辑分析仪或示波器观察输出端波形，验证电路是否满足设计要求。
（2）根据实验要求，测试不同地址码下的输出结果，确保电路正常工作。
4. 分析实验结果根据实验结果，分析数据选择器的工作原理和特点，总结实验心得。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，验证了双4选1数据选择器74LS153在正常工作状态下能够实现数据选择功能。
在不同地址码下，输出端输出对应的数据输入端数据。
2. 实验分析（1）数据选择器在数字电路中具有广泛的应用，如数据分配、数据选择、数据比较等。
（2）在设计数据选择器电路时，需要注意以下几点：a. 根据实际需求选择合适的数据选择器类型和规模；b. 合理安排数据输入端、地址输入端和使能端；c. 仔细检查电路连接，确保电路正常工作。
数据选择器
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：0Y12I n 位二进制通道选择信号I I注意：（1）N 个数据输入端，N2log 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：301201101001I 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 1A I IY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；2、将最小项表达式的各最小项与集成数据选择器输出相对应，确定数据选择器D0—D7哪些接0，哪些接1；3、按最小项表达式Y连接数据选择器输出端。
D D D D D D D DY12YY的逻辑表达式：∑==+++++++=+++++++=7i7766554433221171261251241231221211212iipmDmDmDmDmDmDmDmDmDAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAAY例15 用74151实现逻辑函数C BABL+=解：（1）题目分析：首先写出逻辑函数L的最小项表达式：1567)()(mmmmCBACBACABABCCBAACCABCBABL+++=+++=+++=+=已知的74151的Y的输出表达式是：7766554433221100D m D m D m D m D m D m D m D m Y +++++++=为了实现表达式L 的输出将两个逻辑函数表达式进行对比，现令L =Y 则得到以下结果：⎩⎨⎧========0143207651D D D D D D D D（2）设计实现：由以上的结果，令A =A 2、B =A 1、C =A 0，可以画出电路图如图4-6-4所示。
数据选择器
数据选择器1. 数据选择器的基本概念数据选择器又称为多路开关，其英文缩写为MUX。
数据选择器是从多路数据输入中选择与地址信号所对应的一路传送到输出端。
它的功能类似于图6-59所示的单刀多掷开关，通过开关的转换，把输入信号D3、D2、D1、D0中的一个信号传送到输出端。
图6-59 数据选择器示意框图常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1、16选1等类型。
下面以4选1数据选择器为例，说明它的功能。
表6-29是4选1数据选择器的功能表。
表中输入端的4个数据为D3～D0，A1、A0为地址输入端，Y为数据输出端，ST为低电平有效的使能端。
由功能表可见，当ST＝1时，数据选择器不工作，禁止数据输入；当ST＝0时，根据不同的输入地址，与其对应的一路输入数据送到输出端。
如：当地址输入端A1A0＝01时，Y＝D1，即D1被送到输出端。
表6-29 4选1数据选择器的功能表2.集成数据选择器集成数据选择器的种类较多，常用的数据选择器有2选1（74LS157）、4选1（74LS153）、8选1（74LS151）、16选1（74LS150）等类型。
下面以8选1数据选择器74LS151为例，说明它的功能。
8选1数据选择器74LS151是一种典型的集成数据选择器。
图6-61是74LS151的示意框图。
它有8个数据输入端D 7～D 0，3个地址输入端A 2、A 1、A 0，2个互补输出端Y 和W ，使能端ST 为低电平有效。
74LS151的功能表如表6-30所示。
表6-30 74LS151的功能表图6-61 74LS151示意框图将3个地址输入端A 2、A 1、A 0分别输入3个变量A 、B 、C ，由表6-30可写出8选1数据选择器输出端的逻辑表达式Y ＝（A B C 0D ＋A B C 1D ＋A B C 2D ＋A B C 3D +A B C 4D＋A B C 5D ＋A B C 6D ＋A B C 7D ）ST＝（0m 0D ＋1m 1D ＋2m 2D ＋3m 3D ＋4m 4D ＋5m 5D ＋6m 6D ＋7m 7D ）ST 当ST ＝1时，输出Y ＝0，数据选择器不工作。
数据选择器_实验报告
一、实验目的1. 理解数据选择器的工作原理和逻辑功能。
2. 掌握数据选择器的引脚及其作用。
3. 学会使用数据选择器进行组合逻辑电路的设计。
4. 通过实验验证数据选择器的应用。
二、实验原理数据选择器，又称多路选择器，是一种能够从多个数据输入中选取一路输出到输出端的数字电路。
其基本原理是利用控制信号来选择所需的输入数据。
常见的数据选择器有二选一、四选一、八选一等。
三、实验器材1. 74LS153双四选一数据选择器2. 逻辑分析仪3. 电源4. 连接线5. 逻辑门电路四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照实验原理图连接好电路，包括数据选择器、输入端、输出端和控制端。
2. 输入数据测试：向数据选择器的输入端输入不同的数据，观察输出端的变化。
3. 控制信号测试：改变控制信号的状态，观察输出端的变化，验证数据选择器的逻辑功能。
4. 组合逻辑电路设计：设计一个组合逻辑电路，使用数据选择器实现所需的逻辑功能。
5. 电路仿真：使用逻辑分析仪对电路进行仿真，验证电路的正确性。
五、实验结果与分析1. 输入数据测试：当输入端的数据分别为0和1时，输出端能够正确地输出对应的值。
2. 控制信号测试：当控制信号改变时，输出端能够正确地选择对应的输入数据。
3. 组合逻辑电路设计：设计了一个组合逻辑电路，使用数据选择器实现了所需的逻辑功能。
4. 电路仿真：仿真结果显示，电路能够正确地实现预期的逻辑功能。
六、实验心得1. 通过本次实验，我对数据选择器的工作原理和逻辑功能有了更深入的了解。
2. 实验过程中，我学会了如何使用数据选择器进行组合逻辑电路的设计。
3. 实验让我认识到，在实际应用中，数据选择器可以简化电路设计，提高电路的可靠性。
4. 通过本次实验，我提高了自己的动手能力和逻辑思维能力。
七、总结本次实验成功地实现了数据选择器的测试和应用，验证了数据选择器的逻辑功能。
通过实验，我对数据选择器有了更深入的了解，并掌握了使用数据选择器进行组合逻辑电路设计的技巧。
数据选择器及数据分配器
可编程分配器
可编程分配器是指可以通过编程来改变其数 据分配方式
05
数据选择器和数据分配 器的实际应用
数字信号处理
数字信号处理是利用数字信号处理器（DSP）对模拟信号进行采样、量化和编码，转换成数字信号后进行数字运算、分析和处理 的技术。数据选择器和数据分配器在数字信号处理中有着广泛的应用，例如在滤波器、频谱分析、数字滤波等算法中实现多路信 号的选择和分配。
VS
多路分配器
多路分配器与多路选择器类似，但方向相 反。在多路分配器中，多个数据输入被分 配到不同的数据输出。多路分配器在实现 复杂的逻辑功能时非常有用，例如在实现 复杂的组合逻辑电路时。
异步选择器和异步分配器
异步选择器
异步选择器是指选择信号与数据输入信号不同步的选择器。在异步选择器中，选择信号可以在任何时 间点变化，而不必等待数据输入信号的稳定。这种类型的选择器在处理高速数据流时非常有用。
结构比较
数据选择器
由多个输入、选择信号和多个输出组 成，选择信号决定哪个输入信号传输 到输出端。
数据分配器
由多个输入、选择信号和单个输出组 成，选择信号决定哪个输入信号传输 到输出端。
功能比较
数据选择器
从多个数据中选择一个数据输出，相当于多路选择的功能。
数据分配器
将一个数据分配到指定的输出路径，相当于多路复用的功能。
数据分配器的应用场景
数据分配器在通信、计算机、数字信号处理等 领域有广泛应用。
例如，在通信中，数据分配器可用于将一个高 速串行数据流拆分成多个低速并行数据流，以 便于后续处理或传输。
在计算机中，数据分配器可用于实现多路复用 器或解复用器，以实现多个设备共享一个数据 总线或地址总线。
数据选择器
0 1 2 3 4 5 6 7
G 0 7
MUX(1)
EN Y 0
MUX(2)
EN Y 0
MUX(3)
EN Y 0
MUX(4)
0 1 2
0 1 2
0 1 2
0 1 2
D5 EN
Y
A0 A1 A2
1 0 1
≥1
Y
A3 A4
1 1
0 1
EN
0 1 2 3
1 1 1 0
D29
片选信号：
A4 A3
BIN/OCT
（2）. 用数据选择器实现逻辑函数
从数据选择器 的观点出发: 理解为 用mi选择Di
Y mi ( A, B, C ) Di
i 0
7
从另一个角度 可看成： Di 选择mi相加
所以，可以用MUX实现逻 辑函数，分两种情况讨论 （1）变量数与MUX的控制变量数相同 例：用八选一MUX实现：
与四选一MUX的表达式 对照，不难得到：
D0 D1 D2 C
D3=1
C
* 卡 诺 图 法
AB 00 01 11 10
0 1 1 1 1
1
Y AB A C AB C
D0 C
D1 C
1
D3 1
D2 C
Y
MUX
将B、C作为控制变量
A从数据输入端接入 所得结果如右图 B C
Y mi
Y AB A C AB C
* 代数法： 先将函数化为标准与或式：
Y A B C A BC AB C ABC ABC m(0,2,4,6,7)
与八选一MUX的输出表达式对照，可以看出： D0= D2=D4=D6=D7=1 D1 =D3=D5=0
《数据选择器》课件
影响因素
可靠性受到多种因素的影响，包括 数据选择器的内部电路设计、制造 工艺、工作环境等。
测试方法
通过在长时间内进行高低温循环、 振动、湿度等环境试验，可以评估 数据选择器的可靠性。
06
数据选择器的发展趋势
高性能数据选择器的发展趋势
高速数据传输
随着数据传输速率的不断提高，高性能数据选择器需要具备更高 的工作频率和更低的延迟，以满足高速数据传输的需求。
选择信号
数据选择器的选择信号由二进制编码组成，通过这些信号可以选择一个相应的数据输入。
输出信号
数据选择器的输出信号是经过选择的输入信号，这些信号通过译码输出端输出。
数据选择器的信号传输方式
并行传输
数据选择器的数据输入端可以同 时接收多个数据信号，实现数据 的并行传输。
串行传输
数据选择器的译码输出端只能输 出一个信号，实现数据的串行传 输。
基于FPGA的数据选择器实现方式
FPGA实现方式
通过现场可编程门阵列（FPGA）来实现数据选择器的功能。 这种实现方式结合了硬件和软件的优点，具有速度快、灵活 性高、易于扩展和修改的优点，同时也有功耗低、可靠性高 等优点。
FPGA实现方式的优缺点
优点是速度快、灵活性高、易于扩展和修改，功耗低、可靠 性高，适用于对速度、稳定性、功耗和灵活性要求较高的应 用场景；缺点是需要专业的开发工具和经验，且相对于硬件 和软件实现方式来说成本较高。
05
数据选择器的性能指标
传输延迟时间
传输延迟时间
指数据选择器在接收到选择信号 后，将数据从输入端传输到输出 端所需要的时间。传输延迟时间 越短，数据选择器的速度越快。
影响因素
传输延迟时间受到多种因素的影 响，包括数据选择器的内部电路
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1. 设计方法设 三个车间为 A、B、C，开工为“1” ，停工为“0” ；发电机 X 和 Y 启动为“1” ， 停止为“0” 。可按题意列出 A、B、C 和 X、Y 之间的关系真值表，经化简求出 X 和 Y 与变量 A、B、C 的函数表达式。要求：用双四选一数据选择器 74LS153 及必 要的与非门实现 2. 实验方法提示 静态测试方法：输入为固定逻辑电平 1 和 0 信号，输入信号的改变由实验者 来改变。这时输出状态变化极慢，为可用人眼观察到。此方法是最基本数字电路 功能测试方法 将 A、B、C 端分别接到实验的任意三个电平开关，将输出端 X 和 Y 分别接至 实验箱任意两个 LED。操纵三个逻辑开关（代表车间开工情况）观察两只指示灯 的发光情况。 自行设计功能表 分析： 让 A1 接变量 A，A0 接变量 B，画出真值表，求出 D0、D1、D2、D3 应如何接线 得出 X 和 Y 的最简表达式
任务一：双 4 选 1 数据选择器 74LS153 功能测试 将双 4 选 1 数据选择器 74LS153 插入实验系统的 IC 空插座上。按图 3-16 接 线，把数据输入端 1D3、1D2、1D1、1D0，输入 1Y 接至实验箱电平显示器的任意 LED， 设计表中的输入状态并结果填入表中。
双 4 选 1 数据选择器 74LS153 功能测试接线图 任务二：用 74LS153 来设计电机控制电路 某工厂有三个车间和一个自备的电站，站内有两台发电机 X 和 Y。Y 的发电能力是 X 的两倍。如果一个车间开工，启动 X 就能满足要求；如果两个车间开工，启动 Y 就能满足；如果三个车间同时开工，则 X 和 Y 都应启动。设计控制发电机 X 和 Y 启动逻辑电路。
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称： 课程名称： 数字电路与逻辑设计
实验项目名称： 实验项目名称：
数据选择器
学院： 学院：
计算机与软件学院
专业： 专业：
软件工程
计算机科学与技术
指导教师： 指导教师：
余航
报告人： 报告人：
杜龙艺
余卓燃
学号： 学号：2009150093
2009150330 班级： 三 班级：
使能端 1 ST 1 0 0 0 0 任务二
A(A1) 0 0 0 0 1 1 1 1
B(A0) 0 0 1 1 0 0 1 1
对应的真值表 C X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1
Y 0 0 0 1 0 1 1 1
Z D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3
对于发电机 X：D0=C，D1= C ，D2= C ，D3=C 对于发电机 Y：D0=0，D1=C，D2=C，D3=1
实验时间： 实验时间：
2010-11-18
实验报告提交时间： 实验报告提交时间：
2010-12-02
教务处制
实验目的与要求：
目的： 1、掌握中规模集成电路数据选择器的工作原理及逻辑功能。 2、学习数据选择器的应用。 要求： 1、分析数据选择器的逻辑功能。 2、分析用数据选择器实现全加功能的机理。
实验内容、方法、过程：
X = ABC + ABC + ABC + ABC ， Y = ABC + A BC + AB ，
实验结论：
任务一验证了 1 ST =1 时，数据选择器被禁止，输入与输出信号及选择信号无关； 1 ST =0 时，数据选择器正常工作 任务二的函数变量数目 m 多于数据选择器中数据选择端的数目 n，那么就会需要 有反变量的输入或其他门电路.
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字： 年 月 日 备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加Байду номын сангаас调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。
数据处理分析：
任务一 双 4 选 1 数据选择器 74LS153 功能表 输入 地址端 数据端 A1 X 0 0 1 1 A0 X 0 1 0 1 D3 X 0 0 0 1 D2 X 0 0 1 0 D1 X 0 1 0 0 D0 X 1 0 0 0 输出 X 理论 值 0 D0 D1 D2 D3 1Y 实测 值 0 D0 D1 D2 D3