数据选择器

数据选择器

一、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:

功能表为:

输入输出
使能选择

































D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7








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。

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