实 验 报 告课程名称： 数字电路实验 第 2 次实验实验名称： 数据选择器应用 实验时间：2012 年 3 月 31 日 实验地点： 组号 学号： 姓名： 指导教师： 评定成绩： 一、实验目的：1．通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点2．掌握数据选择器的逻辑功能和它的测试3．掌握数据选择器的基本应用二、实验仪器：序号 仪器或器件名称 型号或规格 数量1 逻辑实验箱 12 万用表 13 74LS153 24 74LS04 15 74LS00 1三、实验原理：1．数据选择器数据选择器（multiplexer ）又称为多路开关，是一种重要的组合逻辑部件，它可以实现从多路数据传输中选择任何一路信号输出，选择的控制由专列的端口编码决定，称为地址码，数据选择器可以完成很多的逻辑功能，例如函数发生器、桶形移位器、并串转换器、波形产生器等本实验采用的逻辑器件为 TTL 双极型数字集成逻辑电路 74LS153，它有两个 4 选 1，外形为双列直插，引脚排列如图 2-1 所示，逻辑符号如图 2-2 所示。
其中D0、D1、D2、D3 为数据输入端，Q 为输出端，A0 、A1 为数据选择器的控制端（地址码） ，同时控制两个选择器的数据输出，S 为工作状态控制端（使能端） ，74LS153 的功能表见表2-1数据选择器有一个特别重要的功能就是可以实现逻辑函数现设逻辑函数 F（X，Y）=∑（1， 2） ，则可 用一 个 4 选 1 完成，根据数据选择器的定义：Q（A1，A0） =A1A0D0+ A1A0D1+ A1A0D2+ A1A0D3，令 A1=X，A0=Y，1S=0，1D0=1D3=0，1D1=1D2=1，那么输出 Q=F如果逻辑函数的输入变量数超过了数据选择器的地址控制端位数，则必须进行逻辑函数降维或者集成芯片扩展例如用一块 74LS153 实现一个一位全加器，因为一位全加器的逻辑函数表达式是：S1（A，B，CI ）=∑（1， 2，4，7）CO（A，B ，CI）=∑（3， 5，6，7）现设定A1=A， A0=B，CI为图记变量，输出1Q=S1，2Q=CI，由卡诺图（见图 2-3，图 2-4）得到数据输入：1D0=CI，1D1=CI，1D2=CI ，1D3=CI ，2D0=0，2D1=CI，2D1=CI ，2D3=1，由此构成逻辑电路，就能完成一位全加器的逻辑功能（见图 2-5） 。
需要指出的是用数据选择器实现逻辑函数的方法不是唯一的，当逻辑函数的输入变量数较多时，可比较多种方法取其最优实现四、实验内容：1．验证 74LS153 的逻辑功能按表 2-1 所列测试，特别注意所测芯 片 A1、A0 哪一个是高位，S 端是否低电平有效，当芯片封 锁时，输出是什么电平记录：答：实验结果如下：输入S A1 A0 1Q1 X X 00 0 0 D00 0 1 D10 1 0 D20 1 1 D32．实现一位全加器用一块 74LS153 及门电路完成联接，输入用 3 个开关分别代表 A、B、CI，输出用 2个指示灯分别代表 CO、S1 要求写出逻辑设计过程改变开关状态，观察 2 个指示灯的变化，记录：答：全加器的功能表如下：A B CI CO S10 0 0 0 00 0 1 0 10 1 0 0 10 1 1 1 01 0 0 0 11 0 1 1 01 1 0 1 01 1 1 1 1设计过程：全加器中两个输出各有用处，因而可以各自输出将真值表降维：CO（以 CO 为例）CIAB 0 100 0 001 0 111 1 110 0 1COAB00 001 CI11 110 CIS1 的降维类似，不再赘述。
降维之后就可以根据 AB 的地址值分配 D0~D3 的值，输出即可比如用 Q1 输出 CO的值，那么就把 0 接到 D0 上， C 接到 D1 和 D2 上，1 接到 D3 上电路图：3．利用数据选择器实现一个输血者血型和受血者血型符合输血规则的电路，输血规则如下：从规则可知，A 型血能输给 A、AB 型，B 型血能输给 B、AB 型，AB 型血只能输给 AB型，O 型血能输给所有四种血型设输血者血型编码是 X1X2，受血者血型编码是 X3X4，符合输血血型规则时，电路输出 F 为 1，否则为 0，则电路的逻辑函数是：F（X1，X2，X3 ，X4）=∑ （ 0，2，5，6，10，12，13， 14，15）此电路的逻辑函数为四输入变量，而 74LS153 只有两个地址控制输入端，一种方法是X1，X2 作为地址码，X3 作为扩展端（接使能端） ，X4 作为降维变量，参考电路见图 2-6也可用其它方法实现联接电路，四个输入接开关，输出 F 接指示灯，改变开关状态，记录指示灯情况要求写出设计过程，列出真值表真值表和降维：X3X4X1X2 00 01 11 1000 1 0 0 101 0 1 0 111 1 1 1 110 0 0 0 1第一次降维X3X1X2 0 100 X4 X401 X4 X411 1 110 0 X4第二次降维X1X200 X3X4+X3X4（同或）01 X3X4+X3X4（异或）11 110 X3X4设计过程：可以以第一次降维的结果为依据开始设计。
把 X3 和 X3 接入使能端，就可以把 74153分割为两个二分之一 74153，每块通过 X1X2 的输入值决定输出的地址，最终以 X4 的值作为输出值例如，当 X3=0 时，下半块被关闭，上半块 74153 正常输出， 按照不同的X1X2 地址值分配 D0~D3 的值以备输出之用，假如输入 X1X2=00，则应输出的位置是D0，应该输出的值是 X4，就把 X4 接到 D0 上，其他的类似输出端 Q1、Q2 各接了一个反相器，然后再接到同一个与非门，最后输出这样做保证了 Q1、Q2 拥有共同的输出端下面为了叙述方便，我们把正常输出信号的半块芯片称为 A 片，被封闭的半块芯片称为 B片事实上无论是哪个半块芯片正常输出，B 片的输出都是 0，反相后变成 1，同时把 A片的信号取了反相在经过与非门时，由于来自 B 片的信号始终是 1，所以与非门的输出值完全取决于来自 A 片的信号，经过与非门之后 A 片的信号又被取了反相，这样 A 片的信号被取了两次反相，就跟最初从芯片输出端输出的信号一样了整个芯片的功能就实现了电路图就可直接使用实验要求中给出的：4．用两块 74LS153 和一个七段数码管（实验箱上提供，已有译码器）构成数据显示器，实验要求电路在任意时刻能显示 1（0001） 、6（0110） 、9（1001） 、8（1000）四个数据之一，由地址码控制串行显示。
设计的输出方式：A1A0 Q3 Q2 Q1 Q000 0 0 0 101 0 1 1 011 1 0 0 010 1 0 0 1把 A3 接 A1，A2 接 A0，按照地址接上相应的值，把 Q0~Q3 依次接到数码管的数位从低到高 4 个接口上就好了电路图：五、实验思考：1．怎样用一块 74LS153 构成一块 8 选 1？设地址值由低到高为 ABC，将 C 接有 A1 那半块芯片的使能端，也就是 1 号口，B 接A1，A 接 A0，输出端 Q1，Q0 取或运算后输出2．当数据选择器的 A1、A0 端互换则 1698 显示是什么？1986。