張輝 李竹

(1．山西師范大學臨汾學院，山西 臨汾 041000；2．山西師范大學物信學院，山西 臨汾 041004)

四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153級聯(lián)方法分析與研究

張輝1李竹2

(1．山西師范大學臨汾學院，山西 臨汾 041000；2．山西師范大學物信學院，山西 臨汾 041004)

本文介紹了數(shù)據(jù)選擇器的功能以及常見的幾種數(shù)據(jù)選擇器，重點介紹了四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153及其擴展級聯(lián)方式，詳細分析了最常見的利用使能端進行擴展的級聯(lián)方式，提出了一種不利用使能端且采用二級級聯(lián)的方式擴展數(shù)據(jù)選擇器。

數(shù)據(jù)選擇器；級聯(lián)方式；使能端

1 關于數(shù)據(jù)選擇器

在數(shù)字電子技術中，經常要根據(jù)需要從備選的多個數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。為此，人們發(fā)明了數(shù)據(jù)選擇器，常見的數(shù)據(jù)選擇器有74LS153四選一數(shù)據(jù)選擇器、74LS157二選一數(shù)據(jù)選擇器、74LS151八選一數(shù)據(jù)選擇器以及74LS150十六選一數(shù)據(jù)選擇器。此外，數(shù)據(jù)選擇器的功能除了能從給定的多個數(shù)據(jù)中選擇一路輸出外，還可以作為函數(shù)發(fā)生器，用來實現(xiàn)組合邏輯電路。數(shù)據(jù)選擇器的作用類似于單刀多位開關，如圖1所示。a圖為數(shù)據(jù)選擇器的常用邏輯符號，在a圖中，D1---Dm為備選的m個數(shù)據(jù)；A1---An為地址變量，決定選擇哪一路數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)，所以A1---An也稱為控制變量。F為輸出數(shù)據(jù)。b圖為數(shù)據(jù)選擇器單刀多路開關比擬圖。

圖1 數(shù)據(jù)選擇器及比擬圖

2 74LS153數(shù)據(jù)選擇器

圖2 74LS153四選一數(shù)據(jù)選擇器

如圖2所示，a圖為74LS153四選一數(shù)據(jù)選擇器，其中D0--D3為備選數(shù)據(jù)輸入端；E為使能端，小圓圈表示使能端為低電平有效；A1A0為地址變量，即控制信號；F表示被選中的數(shù)據(jù)輸出端。b圖為其邏輯電路圖，由該邏輯電路圖可得出四選一數(shù)據(jù)選擇器的輸出表達式：由該表達式可得出四選一數(shù)據(jù)選擇器的功能表，如表1所示：

表1 74LS153數(shù)據(jù)選擇器功能表

從表中可以看出，當使能端為1時，無論地址變量為多少，輸入的備選數(shù)據(jù)為多少，輸出都為0。只有當使能端為0時，才根據(jù)地址變量來選擇對應的輸出。當?shù)刂纷兞繛?0時，選擇D0輸出；地址變量為01時，選擇D1輸出；地址變量為10時，選擇D2輸出；地址變量為11時，選擇D3輸出。

3 74LS153常用的級聯(lián)方式

圖3 兩片四選一選擇器級聯(lián)成八選一選擇器

在實際應用中，經常需要從更多的備選數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)，這就需要把74LS153單片選擇器進行級聯(lián)，最常見的級聯(lián)方式是利用其使能端進行級聯(lián)擴展。

如圖3所示為利用兩片四選一74LS153級聯(lián)成的八選一數(shù)據(jù)選擇器。從圖中可以看出，該級聯(lián)方式共用了2片四選一數(shù)據(jù)選擇器，一個非門和一個或門。由于要從8個數(shù)據(jù)里選擇一個輸出，所以地址變量為三變量。其中A2接至Ⅰ片的使能端，同時經過非門，接至Ⅱ片的使能端，這樣當A2為0或1時，總有一個片處于工作狀態(tài)。當A2為0時，Ⅰ片處于工作狀態(tài)，Ⅱ片處于禁止狀態(tài)，根據(jù)地址變量A1A0的不同組合，從D0--D3中選擇一個數(shù)據(jù)輸出；當A2為1時，Ⅰ片處于禁止狀態(tài)，Ⅱ片處于工作狀態(tài)，根據(jù)地址變量A1A0的不同組合，從D4---D7中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。該過程如下所示：

從該級聯(lián)的工作過程可以看出，該方式是把地址變量分成了兩部分，一部分利用使能端選擇片的工作狀態(tài)，例如A2負責選擇Ⅰ片工作還是Ⅱ片工作；另一部分從選中的片輸入數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出，例如A1A0負責從選中的片輸入數(shù)據(jù)中選擇其中一個數(shù)據(jù)輸出。

圖4 四選一擴大為十六選一

如圖4是用四片四選一數(shù)據(jù)選擇器跟二變量譯碼器和或門構成的十六選一數(shù)據(jù)選擇器。該級聯(lián)方式也是利用使能端進行級聯(lián)。十六選一應該有A3A2A1A0四個地址變量，其中A3A2作為二變量譯碼器的輸入信號，每變化一次，二變量譯碼器都有一個不同的輸出，接至不同的數(shù)據(jù)選擇器使能端，這樣，每次選中一片處于工作狀態(tài)，其他三個處于禁止狀態(tài)。再根據(jù)地址變量A1A0的不同組合，從選中的片的輸入數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。經分析可知，該種級聯(lián)方式也是把地址變量分成兩部分，一部分利用使能端選擇片的工作狀態(tài)，另一部分從選中的片輸入數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。

4 基于二級級聯(lián)方式擴展數(shù)據(jù)選擇器

本文提出采用二級級聯(lián)的方式擴展數(shù)據(jù)選擇器，如圖5所示：

圖5 不用使能端且采用二級級聯(lián)擴展數(shù)據(jù)選擇器

在a圖中采用兩片四選一數(shù)據(jù)選擇器和一片二選一數(shù)據(jù)選擇器進行級聯(lián)，擴展為八選一數(shù)據(jù)選擇器。在第一級級聯(lián)中，利用地址變量A1A0同時控制兩片四選一數(shù)據(jù)選擇器，使兩四選一數(shù)據(jù)選擇器同時處于工作狀態(tài)，分別從給定的輸入數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出，分別為F1和F0，隨后將選中的F1和F0同時送到二選一數(shù)據(jù)選擇器的兩個輸入端D1D0，根據(jù)地址變量A2的取值，從兩個數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。

從該過程可以看出，該級聯(lián)方式采用二級級聯(lián)，整個過程未使用到使能端，且所有數(shù)據(jù)選擇器都處于工作狀態(tài)。

在b圖中，使用了五片四選一數(shù)據(jù)選擇器，級聯(lián)成了十六選一數(shù)據(jù)選擇器。在第一級級聯(lián)中，利用地址變量A1A0同時控制該級的四片數(shù)據(jù)選擇器，分別從四個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個數(shù)據(jù)輸出，分別為F3F2F1F0隨后將這四個數(shù)據(jù)輸入到下一級的數(shù)據(jù)選擇器的四個輸入端D3D2D1D0，再根據(jù)地址變量A3A2的取值，從D3D2D1D0中選擇一個數(shù)據(jù)輸出。在該級聯(lián)方式中，我們也可以看到，沒有用到使能端，且所有數(shù)據(jù)選擇器都處于工作狀態(tài)。

5 兩種級聯(lián)方式的分析比較

從以上兩種級聯(lián)方式可以看出，這兩種級聯(lián)方式都達到了擴展四選一數(shù)據(jù)選擇器的功能，但級聯(lián)后，各數(shù)據(jù)選擇器的工作過程卻有本質的區(qū)別。在采用使能端進行擴展的方式中，由于采用了使能端、反相器和二變量譯碼器，使每次只有一個四選一數(shù)據(jù)選擇器處于工作狀態(tài)，其他四選一數(shù)據(jù)選擇器處于禁止狀態(tài)。而在不使用使能端進行擴展的方式中，未采用使能端，每次所有的四選一數(shù)據(jù)選擇器都處于工作狀態(tài)，這樣，提高了四選一數(shù)據(jù)選擇器的使用效率，同時，也留出了使能端，便于數(shù)據(jù)選擇器的其他功能的擴展，拓寬了四選一數(shù)據(jù)選擇器的應用范圍。

6 結論

本文首先介紹了數(shù)據(jù)選擇器的功能用途，以及常見的幾種類型的數(shù)據(jù)選擇器，然后詳細介紹了四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153的功能及原理。重點分析了兩種利用使能端進行級聯(lián)擴展的方法，將四選一數(shù)據(jù)選擇器擴展為八選一和十六選一。隨后，文章提出了一種新的級聯(lián)方法，即不利用使能端且采用二級級聯(lián)擴展數(shù)據(jù)選擇器的方法，并對這種方法進行了分析。最后，對這兩種數(shù)據(jù)選擇器的級聯(lián)擴展方式進行了分析比較，總結了各自的特點，可以看出不用使能端進行擴展的方式便于數(shù)據(jù)選擇器其他功能的擴展，拓寬了四選一數(shù)據(jù)選擇器的應用范圍。

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Analysisand Research on the CascadeMethod of Data Selector74LS153

Zhang Hui1LiZhu2
(1.Linfen College,ShanxiNormalUniversity,Linfen 041000,Shanxi; 2.Physicsand Information Engineering College,ShanxiNormalUniversity,Linfen 041000,Shanxi)

This paper introduces the function of data selectorand several common data selectors,and introduces 4 to 1 data selector 74LS153 and its extended cascadeway in detail,then analyzes themost common cascadeway w ith enabling end.Itproposes an extended data selectorof two cascaded structurew ithout theenabling and.

data selector;cascademode;enabling end

O453

A

1008-6609(2017)06-0042-03

張輝（1983-），男，山西臨猗人，研究生，助教，研究方向為人工神經網絡與智能信息處理。