集成電路數(shù)據(jù)選擇器

1.74LS151集成電路數(shù)據(jù)選擇器的功能

　　74LS151是一種典型的集成電路數(shù)據(jù)選擇器，它有3個(gè)地址輸入端CBA，可選擇D₀～D₇ ８?jìng)€(gè)數(shù)據(jù)源，具有兩個(gè)互補(bǔ)輸出端，同相輸出端Ｙ和反相輸出端Ｗ。其邏輯圖和引腳圖分別如下所示：

　　功能表為：

輸入 輸出 使能 選擇 Ｙ Ｗ Ｇ Ｃ Ｂ Ａ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Ｈ

　　由邏輯圖可知，該邏輯電路的基本結(jié)構(gòu)為“與一或一非”形式。輸入使能Ｇ為低電平有效。輸出Ｙ的表達(dá)式為: 式中
。M_i為CBA的最小項(xiàng)。例如，當(dāng)CBA＝010時(shí)，根據(jù)最小項(xiàng)性質(zhì)，只有M₂為１，其余各項(xiàng)為０，故得Ｙ＝D₂，即只有D₂傳送到輸出端。
　　上面所討論的是１位數(shù)據(jù)選擇器，如需要選擇多位數(shù)據(jù)時(shí)，可由幾個(gè)１位數(shù)據(jù)選擇器并聯(lián)組成，即將它們的使能端連在一起，相應(yīng)的選擇輸入端連在一起。２位８選１數(shù)據(jù)選擇器的連接方法如下圖所示
。當(dāng)需要進(jìn)一步擴(kuò)充位數(shù)時(shí)，只需相應(yīng)地增加器件的數(shù)目。

　　可以把數(shù)據(jù)選擇器的使能端作為地址選擇輸入 ，將兩片74LS151連接成一個(gè)16選１的數(shù)據(jù)選擇器，其連接方式如下圖所示。16選16選１的數(shù)據(jù)選擇器的地址選擇輸入有４為４位，其最高位Ｄ與一個(gè)８選１數(shù)據(jù)選擇器的使能端連接，經(jīng)過(guò)一反相器反相后與零一另一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器的使能端連接。低３位地址選擇輸入端CBA由兩片74LS151的地址選擇輸入端相對(duì)應(yīng)連接而成。

2.數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用

　　數(shù)據(jù)選擇器除實(shí)現(xiàn)有選擇的傳送數(shù)據(jù)外，還有其他用途，下面介紹幾種典型應(yīng)用。

(1)邏輯函數(shù)產(chǎn)生器
　　從74LS151得邏輯圖可以看出，當(dāng)使能端Ｇ＝０時(shí)，Ｙ是Ｃ、Ｂ、Ａ和輸入數(shù)據(jù)D₀～D₇的與或函數(shù)，它的表達(dá)式可以寫成

　　式中m_i是Ｃ、Ｂ、Ａ構(gòu)成的最小項(xiàng)。顯然。當(dāng)D_i＝１時(shí)，其對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)m_i在與或表達(dá)式中出現(xiàn)，當(dāng)D_i＝０時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)就不出現(xiàn)。利用這一點(diǎn)，不難實(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)。
　　已知邏輯函數(shù)，利用數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成函數(shù)產(chǎn)生器的過(guò)程是，將函數(shù)變換成最小項(xiàng)表達(dá)式，根據(jù)最小項(xiàng)表達(dá)式確定各數(shù)據(jù)輸入端的二元常量。將數(shù)據(jù)選擇器的地址信號(hào)Ｃ、Ｂ、Ａ作為函數(shù)的輸入變量，數(shù)據(jù)輸入D₀～D₇，作為控制信號(hào)，控制各最小項(xiàng)在輸出邏輯函數(shù)中是否出現(xiàn)，使能端Ｇ始終保持低電平，這樣８選１數(shù)據(jù)選擇器就成為一個(gè)３變量的函數(shù)產(chǎn)生器。

　　例1 試用８選１數(shù)據(jù)選擇器74LS151產(chǎn)生邏輯函數(shù)

　　解：把式變換成最小項(xiàng)表達(dá)式：

　　顯然D₃、D₅、D₆、D₇，都應(yīng)該等于１ ，而式中沒(méi)有出現(xiàn)的最小項(xiàng)m₀，m₁，m₂，m₄的控制變量D₀、D₁、D₂、D₄都應(yīng)該等于０，由此可畫出該邏輯函數(shù)產(chǎn)生器的邏輯圖：

　　例2 試用與上例相同的８選１數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生
　　解：根據(jù)表達(dá)式列出真值表如下：

　　從表中可以看出，凡使L值為1的那些最小項(xiàng)，其控制變量應(yīng)該等于１，即D₁、D₂、D₄、D₇等于１（對(duì)應(yīng)XYZ：001、010、100、111），其他控制變量均等于０。由此可得邏輯函數(shù)產(chǎn)生器：

　　通過(guò)上面兩例可以看出，與用各種邏輯門設(shè)計(jì)組合邏輯電路相比
，使用數(shù)據(jù)選擇器的好處是無(wú)需對(duì)函數(shù)化簡(jiǎn)。

（2）實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

　　上圖是實(shí)現(xiàn)并／串行轉(zhuǎn)換的電路框圖和輸出信號(hào)時(shí)序圖。
　　電路由８選１數(shù)據(jù)選擇器和１個(gè)３位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。計(jì)數(shù)器的作用是累計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP一個(gè)接一個(gè)送入時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出端Q₂Q₁Q₀從000→001→010→…→111依次變化。由于Q₂Q₁Q₀與選擇器的地址輸入端Ｃ、Ｂ、Ａ相連，因此Ｃ、Ｂ、Ａ就隨時(shí)鐘脈沖的逐個(gè)輸入從000到111變化，選擇器的輸出Ｙ隨之接通D₀、D₁、D₂
、…D_n。當(dāng)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端D₀～D₇與一個(gè)并行８位數(shù)01001101相連時(shí)，輸出端得到的就是一串隨時(shí)鐘節(jié)拍變化的數(shù)據(jù)０－１－０－０
－１－１－０－１，這種數(shù)稱為串行數(shù)據(jù)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖中時(shí)序圖的時(shí)鐘脈沖CP畫成了尖窄脈沖。