四選一數據選擇器74LS153級聯方法分析與研究

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)

四選一數據選擇器74LS153級聯方法分析與研究

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)

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

數據選擇器；級聯方式；使能端

1 關于數據選擇器

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

圖1 數據選擇器及比擬圖

2 74LS153數據選擇器

圖2 74LS153四選一數據選擇器

如圖2所示，a圖為74LS153四選一數據選擇器，其中D0--D3為備選數據輸入端；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表示被選中的數據輸出端。b圖為其邏輯電路圖，由該邏輯電路圖可得出四選一數據選擇器的輸出表達式：由該表達式可得出四選一數據選擇器的功能表，如表1所示：

表1 74LS153數據選擇器功能表

從表中可以看出，當使能端為1時，無論地址變量為多少，輸入的備選數據為多少，輸出都為0。只有當使能端為0時，才根據地址變量來選擇對應的輸出。當地址變量為00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常用的級聯方式

圖3 兩片四選一選擇器級聯成八選一選擇器

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

如圖3所示為利用兩片四選一74LS153級聯成的八選一數據選擇器。從圖中可以看出，該級聯方式共用了2片四選一數據選擇器，一個非門和一個或門。由于要從8個數據里選擇一個輸出，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。當A2為0時，Ⅰ片處于工作狀態，Ⅱ片處于禁止狀態，根據地址變量A1A0的不同組合，從D0--D3中選擇一個數據輸出；當A2為1時，Ⅰ片處于禁止狀態，Ⅱ片處于工作狀態，根據地址變量A1A0的不同組合，從D4---D7中選擇一個數據輸出。該過程如下所示：

從該級聯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，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據中選擇一個數據輸出，例如A1A0負責從選中的片輸入數據中選擇其中一個數據輸出。

圖4 四選一擴大為十六選一

如圖4是用四片四選一數據選擇器跟二變量譯碼器和或門構成的十六選一數據選擇器。該級聯方式也是利用使能端進行級聯。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，接至不同的數據選擇器使能端，這樣，每次選中一片處于工作狀態，其他三個處于禁止狀態。再根據地址變量A1A0的不同組合，從選中的片的輸入數據中選擇一個數據輸出。經分析可知，該種級聯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，另一部分從選中的片輸入數據中選擇一個數據輸出。

4 基于二級級聯方式擴展數據選擇器

本文提出采用二級級聯的方式擴展數據選擇器，如圖5所示：

圖5 不用使能端且采用二級級聯擴展數據選擇器

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

從該過程可以看出，該級聯方式采用二級級聯，整個過程未使用到使能端，且所有數據選擇器都處于工作狀態。

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

5 兩種級聯方式的分析比較

從以上兩種級聯方式可以看出，這兩種級聯方式都達到了擴展四選一數據選擇器的功能，但級聯后，各數據選擇器的工作過程卻有本質的區別。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據選擇器處于工作狀態，其他四選一數據選擇器處于禁止狀態。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據選擇器都處于工作狀態，這樣，提高了四選一數據選擇器的使用效率，同時，也留出了使能端，便于數據選擇器的其他功能的擴展，拓寬了四選一數據選擇器的應用范圍。

6 結論

本文首先介紹了數據選擇器的功能用途，以及常見的幾種類型的數據選擇器，然后詳細介紹了四選一數據選擇器74LS153的功能及原理。重點分析了兩種利用使能端進行級聯擴展的方法，將四選一數據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方法，即不利用使能端且采用二級級聯擴展數據選擇器的方法，并對這種方法進行了分析。最后，對這兩種數據選擇器的級聯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據選擇器其他功能的擴展，拓寬了四選一數據選擇器的應用范圍。

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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。