第8讲数据选择器
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《数据选择器》PPT课件
6
74LS151的真值表（功能表）
S＝1时，选择器被封锁。 S为低电平使能端， 即S＝0时，选择器正常工作。
2n －1
Y m i Di i0
Y = m0 D0 + m1 D1 + m2 D2 + m3 D3
+ m4 D4 + m5 D5 + m6 D6 + m7 D7
输入
D A2 A1 A0 S
A B C D A B C D A B C 1A B0 C A B C D
A B C D AC B 1AB 0C
与八选一数据选择器输出Y的表达式比较
15
F 2A B C D A B C D A B C 1A B0 C A B C D
A B C D AC B 1AB 0 C比较两式
YA 2A 1A 0D 0A 2A 1A 0D 1A 2A AA1A BB0 CCD 2 DD67A 2A 1A 100D 3
函数 ∑m（0, 3, 5, 6, 7） 也可以用四选一芯片来实现。
可见, 当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址 输入变量个数相同时，直接将逻辑函数输入变量有序 地与数据选择器的地址输入端连接即可。
若函数的变量数小于地址变量数， 应如何处理多余的数据选择器的地址输 入端 ？
13
对于一个组合逻辑函数, 可以根据它的最小项表达 式借助于MUX来实现它，当函数变量数等于地址输入 变量数时，方法如下: (1) 将给定函数化为最小项与或表达式。
量或反变量。
14
例 3-14 实现函数：
F 2 B C A B C D A B C D A B C A B D C D
解：首先将要实现的函数化成最小项表达式。即：
74LS151的真值表（功能表）
S＝1时，选择器被封锁。 S为低电平使能端， 即S＝0时，选择器正常工作。
2n －1
Y m i Di i0
Y = m0 D0 + m1 D1 + m2 D2 + m3 D3
+ m4 D4 + m5 D5 + m6 D6 + m7 D7
输入
D A2 A1 A0 S
A B C D A B C D A B C 1A B0 C A B C D
A B C D AC B 1AB 0C
与八选一数据选择器输出Y的表达式比较
15
F 2A B C D A B C D A B C 1A B0 C A B C D
A B C D AC B 1AB 0 C比较两式
YA 2A 1A 0D 0A 2A 1A 0D 1A 2A AA1A BB0 CCD 2 DD67A 2A 1A 100D 3
函数 ∑m（0, 3, 5, 6, 7） 也可以用四选一芯片来实现。
可见, 当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址 输入变量个数相同时，直接将逻辑函数输入变量有序 地与数据选择器的地址输入端连接即可。
若函数的变量数小于地址变量数， 应如何处理多余的数据选择器的地址输 入端 ？
13
对于一个组合逻辑函数, 可以根据它的最小项表达 式借助于MUX来实现它，当函数变量数等于地址输入 变量数时，方法如下: (1) 将给定函数化为最小项与或表达式。
量或反变量。
14
例 3-14 实现函数：
F 2 B C A B C D A B C D A B C A B D C D
解：首先将要实现的函数化成最小项表达式。即：
数据选择器
74HC151
S2S1S0 D4 S2S1S0 D5 S2S1S0 D6 S2S1S0 D7
7
D7
miDi
D6
i0
D5 D4
Y
D3 D2 D1
74HC15 1
Y
D0
E
反相输出端
S2 S1 S0 74HC151逻辑符号
功能表
输入
输出
E S2 S1 S0 Y
1 ××× 0
0 0 0 0 D0 0 0 0 1 D1 0 0 1 0 D2 0 0 1 1 D3 0 1 0 0 D4 0 1 0 1 D5 0 1 1 0 D6 0 1 1 1 D7
S2S1S0 S2S1S0
D2 D6
S2S1S0 S2S1S0
D3 D7
7
miDi
i0
4.4 若干典型组合逻辑集成电路
4.4.3 数据选择器
例 ：用一片74HC151实现函数 L AC AB
首先将函数式变换为最小项表达式
L ABC ABC ABC ABC
m0 D0 m2 D2 m6 D6 m7 D7
解：
=
5
4.4 若干典型组合逻辑集成电路
4.4.3 数据选择器
例4.4.7 (2) 用4选1数据选择器实现逻辑函数 L1=AB+AC+BC
解： L1=AB+AC+BC
D3
D2
D1
4.4 若干典型组合逻辑集成电路
4.4.3 数据选择器
3. 集成电路数据选择器----8选1数据选择器
E 使能端，低电平有效
课程：数字电子技术
Mar., 2019
大连科技学院 电气工程学院
8.4 数据选择器
HIT基础电子技术电子教案----数据选择器
8.4.2 用数据选择器构成组合数字电路
可以用数据选择器实现组合逻辑电路，因为数据选 择器是一个mi的电路结构。在用MUX实现组合数字电 路时，分二种情况，一是MUX选择变量的数目与要实 现的组合电路的变量数相同；二是选择变量的数目要少 于组合电路的变量数。
图8.4.6 MUX的扩展
HIT基础电子技术电子教案----数据选择器
例如对22（10110）进 行选择，因为加在8选1上 的数据[CBA]=110，所以6、 14、22、30在第一轮被选
出。再经过第二片，由 [ED]=10将22选出。
采用8选1数据选择器
Y AB AC ABC ABC ABC ABC ABC ABC m0 m2 m4 m6 m7
图8.4.4 MUX做组合逻辑电路
存在的最小项就在数据输入端接“1”；不存在的最 小项接“0”。
HIT基础电子技术电子教案----数据选择器
用4选1数据选择器的情况
数据选择器的逻辑功能也 可以用真值表来描述。
HIT基础电子技术电子教案----
数据选择器是一个Y=mi 的结构。
Y D3B1B0 D2B1B0 D1B1B0 D0B1B0
图8.4.2 4选1 MUX逻辑图
图8.4.3 4选1 MUX逻辑符号
为了增加数据选择器的控制功能，电路中加入了使能 端，用EN表示。 EN=L时，MUX工作； EN=H时，MUX 不工作。
8.4. 数据选择器
8.4.1 数据选择器的功能 8.4.2 用数据选择器构成组合
数字电路 8.4.3 数据选择器的扩展
HIT基础电子技术电子教案----数据选择器
8.4.1 数据选择器的功能
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。
数电综合课件-数据选择器(MUX)
F = ABC+ABC+ABD+ABD+ACD。 解：這是一個四變數函數，對其一次降維後可 用74151實現，兩次降維後可用 ½ 74153實現。
CD AB 00 01 11 10
00 1 1
01
11
11 1
1
10 1 1 1
(a) 圖 4.2.28
C AB 0 1 降維D 00 1
01 1
11 D D 10 D 1
D5
D6 D7
A2～A0：地址輸入端； D7～D0 ：數據輸入端； EＮ：使能端； Y：輸出端；
圖 4.2.22 ( b )簡化符號
EN 1 D0 D1 D2 D3
D4 D5 D6 D7
A0
1
1
A1
1
1
A2
1
1
& ≥1
Y 1Y
Vcc D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2
16 15 14 13 12 11 10 9
0
(A<B) i
B0
B0
B4
B1
B1
F A<B
B5
B2
B2
B6
B3
B3
B7
圖 4.2.30
A0
A 1 7 48 5
A2
F A>B
A3
(A>B) i
(A=B) i F A=B
Байду номын сангаас
(A<B) i
B0
B1
F A<B
B2
B3
F A>B F A=B F A<B
(2) 並聯方式
A 15---12 B 15---12
CD AB 00 01 11 10
00 1 1
01
11
11 1
1
10 1 1 1
(a) 圖 4.2.28
C AB 0 1 降維D 00 1
01 1
11 D D 10 D 1
D5
D6 D7
A2～A0：地址輸入端； D7～D0 ：數據輸入端； EＮ：使能端； Y：輸出端；
圖 4.2.22 ( b )簡化符號
EN 1 D0 D1 D2 D3
D4 D5 D6 D7
A0
1
1
A1
1
1
A2
1
1
& ≥1
Y 1Y
Vcc D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2
16 15 14 13 12 11 10 9
0
(A<B) i
B0
B0
B4
B1
B1
F A<B
B5
B2
B2
B6
B3
B3
B7
圖 4.2.30
A0
A 1 7 48 5
A2
F A>B
A3
(A>B) i
(A=B) i F A=B
Байду номын сангаас
(A<B) i
B0
B1
F A<B
B2
B3
F A>B F A=B F A<B
(2) 並聯方式
A 15---12 B 15---12
第8讲数据选择器
L A B C D A BCD AB C D AB C D AB C D ABC D ABCD ABC D ABC D
L AB C D ABCD ABC AB C D ABC ABC m0 D m1D m2 m4 D m5 m6
令A1A0=AB， （2）求Di 方法一：代数法 将F的表达式变换为与4选1数据选择器Y相应的形式：
4选1数据选择器输出信号的表达式：
Y A1 A0 D0 A1 A0 D1 A1 A0 D2 A1 A0 D3
变换F的逻辑表达式：
F A B C ( A A) BC AB A B C A BC ABC AB A B C A BC AB 0 AB(C 1) A B C A BC AB 0 AB 1
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
选通控制端S为低电平有效，即S=0时芯片被选中，处于工作状 态；S=1时芯片被禁止，Y=0。
逻辑表达式：
S ＝0 时
Y A1 A0 D0 A1 A0 D1 A1 A0 D2 A1 A0 D3
R Y G Z
0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1
Z R Y G R Y G RY G RYG RYG
取A2=R、A1=Y、A0=G
由真值表（或逻辑表达式）得：
D0 =D3=D5=D6=D7= 1 ， D1=D2=D4=0
Z A0 G A1 Y 74LS151 A2 R D0D1D2 D3D4 D5D6 D7 S 0 1 Y
出
数据选择器
01
11
10
0
1
1 D0 D1 D3 D2
1
111
D0＝0 D1＝A0 D3＝1 D2＝A0
图 6 卡诺图确定Di端
D1 D0
“ 1”
“ 1”
A0
AA21
A1DA32D7D2D6DD1 5 DD04 D3 D2 D1 D
AA10
A0A1
A0
A0
F
(b)
F
图 7 四选一 实现的三变量多数(a表)决器
4.4.3数据选择器
数据选择器是指经过选择，把多个通道上的数据传 送到唯一的公共通道上去。
数据选择器又称多路选择器(Multiplexer, 简称MUX)，其 框图如图1(a)所示。它有n位地址输入、2n位数据输入、1位输 出。每次在地址输入的控制下，从多路输入数据中选择一路输 出，其功能类似于一个单刀多掷开关，见图1(b)。
为使F′=F则令 D0 0 D1 D2 A0 D3 1
（2）
由真值表得卡诺图如图 6 所示，选定A2A1为地址变量。 在控制
范围内求得Di数：D0=0,D1=A0, D2=A0, D3=1。结果与表达式对照
法所得结果相同。
AA02A1 00
01
11
10
0 D0 D1 D3 D2
AA02A1 00
(3) 卡诺图对照法。此法比较直观且简便，其方法是：首 先选定地址变量；然后在卡诺图上确定地址变量控制范围， 即输入数据区；最后由数据区确定每一数据输入端的连接。
“ 1”
A2
A2D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
A1
A1
A1
A0
A0
A0
数据选择器(MUX) 数电课件
端（低电平D有2效n ）1，L。，D；1，D个0选择控制n 端
E
； 个输入 Y 2n
；A此n外1，L，还，有A一1，个A使0能端
二、4选1数据选择器（4—1MUX） 1. 逻辑功能
4—1MUX的逻辑功能是在两位选择控制信号的作用下，从4个输入信号中选择1个，送 至输出端。
2. 框图
A2
A1
A0
D6
A2 A1 A0D7
（公式4.3.2）
四、中规模集成数据选择器
8—1MUX 74LS151 的引脚图如图4.3.4—1所示。
图4.3.4—1
双4—1MUX 74LS153的引脚图如图4.3.4—2所示。 图4.3.4—2
五、数据选择器的应用 1. 数据选择器的级联
表4.3.2—1
5. 逻辑函数表达式
4—1MUX的逻辑函数表达式为
Y E A1 A0D0 E A1 A0D1 EA1 A0D2 EA1 A0D3
E A1 A0D0 A1A0D1 A1 A0D2 A1A0D3
6. 功能表（简化的真值表）
4—1MUX的功能表如表4.3.2—2所示。
图4.3.3—1
3. 功能表
8—1MUX的功能表如表4.3.3—1所示。
表4.3.3—1
4. 逻辑函数表达A2
A1
A0 D0
A2
A1A0 D1
Y
E
A2
A1
A0
D2
A2 A1A0D3
A2 A1 A0D4 A2 A1A0D5
4. 画出连线图如下图所示。 返回
E
； 个输入 Y 2n
；A此n外1，L，还，有A一1，个A使0能端
二、4选1数据选择器（4—1MUX） 1. 逻辑功能
4—1MUX的逻辑功能是在两位选择控制信号的作用下，从4个输入信号中选择1个，送 至输出端。
2. 框图
A2
A1
A0
D6
A2 A1 A0D7
（公式4.3.2）
四、中规模集成数据选择器
8—1MUX 74LS151 的引脚图如图4.3.4—1所示。
图4.3.4—1
双4—1MUX 74LS153的引脚图如图4.3.4—2所示。 图4.3.4—2
五、数据选择器的应用 1. 数据选择器的级联
表4.3.2—1
5. 逻辑函数表达式
4—1MUX的逻辑函数表达式为
Y E A1 A0D0 E A1 A0D1 EA1 A0D2 EA1 A0D3
E A1 A0D0 A1A0D1 A1 A0D2 A1A0D3
6. 功能表（简化的真值表）
4—1MUX的功能表如表4.3.2—2所示。
图4.3.3—1
3. 功能表
8—1MUX的功能表如表4.3.3—1所示。
表4.3.3—1
4. 逻辑函数表达A2
A1
A0 D0
A2
A1A0 D1
Y
E
A2
A1
A0
D2
A2 A1A0D3
A2 A1 A0D4 A2 A1A0D5
4. 画出连线图如下图所示。 返回
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D0=C D1=C
D2=0 D3=1
（3）画连线图
F Y
1 2 74LS153
D0 D1 D2 D3
A1 A0 S
1 1
C 0 1 A B 0
例1
用数据选择器实现函数：
L( A, B, C, D) m(0,3,4,5,9,10,11 ,12,13)
解：①选用8选1数据选择器74LS151 ②设A2=A、A1=B、A0=C ③求Di
第8讲 数据选择器
8-1 数据选择器 8-2 数据选择器的应用
8-1 数据选择器（MUX）
一、 数据选择器的基本概念
数据选择器——根据地址选择码从多路输入数据中选择一 路进行输出的电路，或称多路选择开关。
A1
0 0 1 1
A0
0 1 0 1
Y
D0 D1 D2 D3
输 入 数 据
地 址 变 量
二、
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
第一个工 作，第二 个不工作。 八选一 的输出 要求
第二个工 作，第一 个不工作。
故得：
A 2 S1 , 输出Y Y1 Y2，且S2与S1取值始终相反， 即它们轮流工作。
VCC 2S A0 2D 3 2D 2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
Y
•当D0 =D3=D5 = D7=1 •D1 =D2=D4= D6=0 时：
A2 A 1 A 0
Y = m0 + m3 + m5 + m7
控制Di ，就可得到不同的逻辑函数。
【例 】 试用4选1数据选择器74LS153实现三变量函数：
F A B C BC AB
解 （1）选择地址输入：
出
1
D0 D 0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7
逻辑表达式：
S ＝1 时，选择器被禁止，无论地址码是什么，Y 总是等于 0
Y D0 A2 A1 A0 D1 A2 A1 A0 D7 A2 A1 A0
D m
i i 0
7
i
S ＝0 时
L A B C D A BCD AB C D AB C D AB C D ABC D ABCD ABC D ABC D
L AB C D ABCD ABC AB C D ABC ABC m0 D m1D m2 m4 D m5 m6
D3
D2
D1
D0
Y
Y
S
GND
7 4 L S 1 5 1 的 真 值 表
输 D × D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × 0 0 1 1 0 0 1 1
入 A0 S × 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
输 YY 0
Y D0 A2 A1 A0 D1 A2 A1 A0 D7 A2 A1 A0
D m
i i 0
7
i
三、数据选择器的扩展
例子：用一块74LS153构成一个“八选一”的数据选择器。
基本思路： (1）八个输入端的产生？（2）三个地址选择码的产生？ （3）输出端Y的产生？
VCC 2S A0 2D 3 2D 2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
7
Y = D0 m0 + D1m1 + D2 m2 + D3m3 + D4 m4 + D5 m5 + D6 m6 + D7 m7 •当D0 =D3=D5 = D7=0 D7 •D1 =D2=D4= D6=1 时： D6
D5 D4 D3 D2 D1 D0 S Y
74LS151
i 0
Y m1 m2 m4 m6
集成数据选择器
常用的集成数据选择器有： 二选一 如：74LS157、74LS158 等； 四选一 如：74LS153、74LS253 等； 八选一 如：74LS151、74LS152 等；
1、集成双4选1数据选择器74LS153
VCC 2S A0 2D 3 2D 2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
R Y G Z
0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1
Z R Y G R Y G RY G RYG RYG
取A2=R、A1=Y、A0=G
由真值表（或逻辑表达式）得：
D0 =D3=D5=D6=D7= 1 ， D1=D2=D4=0
Z A0 G A1 Y 74LS151 A2 R D0D1D2 D3D4 D5D6 D7 S 0 1 Y
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
用两片74LS151构成十六选一数据选择器 Y ≥1 Y2 Y2 Y1
Y1 Y A2 A1 A0 EN S1
Y D7 „ D0
Y A2 A1 A0 EN
Y D7 „ D0
74LS151(2) S2 1
比较F和Y，得：
D0 C、D1 C 、D2 0、D3 1
方法二：真值表法 F真值表： 74LS153真值表： Y A B C
D0 D1 D2 D3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
比较F和Y 真值表，得：
F 0 1 1 0 0 0 1 1
m D
i i 0
3
i
式中，mi是地址变量 A1 、 A0所对应的最小项，称地址最小项。
因此，输出 Y 提供了地址变量的全部最小项。
2、集成8选1数据选择器74LS151
VCC D 4 16 15 D5 14 D6 D 7 A0 13 12 11 A1 A 2 10 9
74LS151 1 2 3 4 5 6 7 8
8选1数据选择器输出信号的表达式：
Y m0D0 m1D1 m2D2 m3D3 m4D4 m5D5 m6D6 m7 D7
比较L和Y，得：
D0 D、D1 D4 D、D 3 D7 0、D 2 D5 D6 1
④画连线图
L Y 74LS151 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 A1 A0 S
74LS151(1)
D15 „ D8
D7
„ D0 A3 A2 A1 A0
A3＝0 时，S1 ＝0、S 2 ＝1，片(2)禁止、片(1)工作
A3＝1 时，S1 ＝1、S 2 ＝0，片(1)禁止、片(2)工作
8-2应用数据选择器实现逻辑函数
1、数据选择器组成逻辑函数原理
•当S=0时： Y Di mi
1 0
1 1 1 0 1 1
0
1 0 1
0
1 1 1
第8讲
结 束
D D 1 0 D 1 1 0
A B C 0
例2：试用74LS151设计一个监视交通信号灯工
作状态的逻辑电路。正常情况下，红、黄、绿 灯只有一个亮，否则视为故障状态，发出报警 信号，提醒有关人员修理。
解：设输入R、Y、G分别代表红、黄、绿交通 灯，且灯亮为“1”，不亮为“0”，输出Z为报 警信号，且正常为“0”，报警“1”。
令A1A0=AB， （2）求Di 方法一：代数法 将F的表达式变换为与4选1数据1 A0 D0 A1 A0 D1 A1 A0 D2 A1 A0 D3
变换F的逻辑表达式：
F A B C ( A A) BC AB A B C A BC ABC AB A B C A BC AB 0 AB(C 1) A B C A BC AB 0 AB 1
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
选通控制端S为低电平有效，即S=0时芯片被选中，处于工作状 态；S=1时芯片被禁止，Y=0。
逻辑表达式：
S ＝0 时
Y A1 A0 D0 A1 A0 D1 A1 A0 D2 A1 A0 D3