四选一数据选择器74LS153级联方法分析与研究

张辉 李竹

(1．山西师范大学临汾学院，山西 临汾 041000；2．山西师范大学物信学院，山西 临汾 041004)

四选一数据选择器74LS153级联方法分析与研究

张辉1李竹2

(1．山西师范大学临汾学院，山西 临汾 041000；2．山西师范大学物信学院，山西 临汾 041004)

本文介绍了数据选择器的功能以及常见的几种数据选择器，重点介绍了四选一数据选择器74LS153及其扩展级联方式，详细分析了最常见的利用使能端进行扩展的级联方式，提出了一种不利用使能端且采用二级级联的方式扩展数据选择器。

数据选择器；级联方式；使能端

1 关于数据选择器

在数字电子技术中，经常要根据需要从备选的多个数据中选择一个数据输出。为此，人们发明了数据选择器，常见的数据选择器有74LS153四选一数据选择器、74LS157二选一数据选择器、74LS151八选一数据选择器以及74LS150十六选一数据选择器。此外，数据选择器的功能除了能从给定的多个数据中选择一路输出外，还可以作为函数发生器，用来实现组合逻辑电路。数据选择器的作用类似于单刀多位开关，如图1所示。a图为数据选择器的常用逻辑符号，在a图中，D1---Dm为备选的m个数据；A1---An为地址变量，决定选择哪一路数据作为输出数据，所以A1---An也称为控制变量。F为输出数据。b图为数据选择器单刀多路开关比拟图。

图1 数据选择器及比拟图

2 74LS153数据选择器

图2 74LS153四选一数据选择器

如图2所示，a图为74LS153四选一数据选择器，其中D0--D3为备选数据输入端；E为使能端，小圆圈表示使能端为低电平有效；A1A0为地址变量，即控制信号；F表示被选中的数据输出端。b图为其逻辑电路图，由该逻辑电路图可得出四选一数据选择器的输出表达式：由该表达式可得出四选一数据选择器的功能表，如表1所示：

表1 74LS153数据选择器功能表

从表中可以看出，当使能端为1时，无论地址变量为多少，输入的备选数据为多少，输出都为0。只有当使能端为0时，才根据地址变量来选择对应的输出。当地址变量为00时，选择D0输出；地址变量为01时，选择D1输出；地址变量为10时，选择D2输出；地址变量为11时，选择D3输出。

3 74LS153常用的级联方式

图3 两片四选一选择器级联成八选一选择器

在实际应用中，经常需要从更多的备选数据中选择一个数据，这就需要把74LS153单片选择器进行级联，最常见的级联方式是利用其使能端进行级联扩展。

如图3所示为利用两片四选一74LS153级联成的八选一数据选择器。从图中可以看出，该级联方式共用了2片四选一数据选择器，一个非门和一个或门。由于要从8个数据里选择一个输出，所以地址变量为三变量。其中A2接至Ⅰ片的使能端，同时经过非门，接至Ⅱ片的使能端，这样当A2为0或1时，总有一个片处于工作状态。当A2为0时，Ⅰ片处于工作状态，Ⅱ片处于禁止状态，根据地址变量A1A0的不同组合，从D0--D3中选择一个数据输出；当A2为1时，Ⅰ片处于禁止状态，Ⅱ片处于工作状态，根据地址变量A1A0的不同组合，从D4---D7中选择一个数据输出。该过程如下所示：

从该级联的工作过程可以看出，该方式是把地址变量分成了两部分，一部分利用使能端选择片的工作状态，例如A2负责选择Ⅰ片工作还是Ⅱ片工作；另一部分从选中的片输入数据中选择一个数据输出，例如A1A0负责从选中的片输入数据中选择其中一个数据输出。

图4 四选一扩大为十六选一

如图4是用四片四选一数据选择器跟二变量译码器和或门构成的十六选一数据选择器。该级联方式也是利用使能端进行级联。十六选一应该有A3A2A1A0四个地址变量，其中A3A2作为二变量译码器的输入信号，每变化一次，二变量译码器都有一个不同的输出，接至不同的数据选择器使能端，这样，每次选中一片处于工作状态，其他三个处于禁止状态。再根据地址变量A1A0的不同组合，从选中的片的输入数据中选择一个数据输出。经分析可知，该种级联方式也是把地址变量分成两部分，一部分利用使能端选择片的工作状态，另一部分从选中的片输入数据中选择一个数据输出。

4 基于二级级联方式扩展数据选择器

本文提出采用二级级联的方式扩展数据选择器，如图5所示：

图5 不用使能端且采用二级级联扩展数据选择器

在a图中采用两片四选一数据选择器和一片二选一数据选择器进行级联，扩展为八选一数据选择器。在第一级级联中，利用地址变量A1A0同时控制两片四选一数据选择器，使两四选一数据选择器同时处于工作状态，分别从给定的输入数据中选择一个数据输出，分别为F1和F0，随后将选中的F1和F0同时送到二选一数据选择器的两个输入端D1D0，根据地址变量A2的取值，从两个数据中选择一个数据输出。

从该过程可以看出，该级联方式采用二级级联，整个过程未使用到使能端，且所有数据选择器都处于工作状态。

在b图中，使用了五片四选一数据选择器，级联成了十六选一数据选择器。在第一级级联中，利用地址变量A1A0同时控制该级的四片数据选择器，分别从四个输入数据中选择一个数据输出，分别为F3F2F1F0随后将这四个数据输入到下一级的数据选择器的四个输入端D3D2D1D0，再根据地址变量A3A2的取值，从D3D2D1D0中选择一个数据输出。在该级联方式中，我们也可以看到，没有用到使能端，且所有数据选择器都处于工作状态。

5 两种级联方式的分析比较

从以上两种级联方式可以看出，这两种级联方式都达到了扩展四选一数据选择器的功能，但级联后，各数据选择器的工作过程却有本质的区别。在采用使能端进行扩展的方式中，由于采用了使能端、反相器和二变量译码器，使每次只有一个四选一数据选择器处于工作状态，其他四选一数据选择器处于禁止状态。而在不使用使能端进行扩展的方式中，未采用使能端，每次所有的四选一数据选择器都处于工作状态，这样，提高了四选一数据选择器的使用效率，同时，也留出了使能端，便于数据选择器的其他功能的扩展，拓宽了四选一数据选择器的应用范围。

6 结论

本文首先介绍了数据选择器的功能用途，以及常见的几种类型的数据选择器，然后详细介绍了四选一数据选择器74LS153的功能及原理。重点分析了两种利用使能端进行级联扩展的方法，将四选一数据选择器扩展为八选一和十六选一。随后，文章提出了一种新的级联方法，即不利用使能端且采用二级级联扩展数据选择器的方法，并对这种方法进行了分析。最后，对这两种数据选择器的级联扩展方式进行了分析比较，总结了各自的特点，可以看出不用使能端进行扩展的方式便于数据选择器其他功能的扩展，拓宽了四选一数据选择器的应用范围。

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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

张辉（1983-），男，山西临猗人，研究生，助教，研究方向为人工神经网络与智能信息处理。