数据选择器

数据选择器（MUX）4.4.3 数据选择器(MUX)数据选择器原理集成数据选择器数据选择器扩展数据选择器应用(MUX-Multiplexer)11. 数据选择器原理数据选择器功能: 将多路输入数据中由n位通道选择信号确定的其中一路数据传送到输出端。

又称为“多路选择器”或“多路(数字)开关”。

数据输入D0 D1 DN-1n位通道选择信号（N=2n）同相或 Y 反相输出数据选择器功能示意图2…数据选择器原理例: 一种4-1MUX的功能表逻辑符号： S1 S0 0 0 1 1 0 1 0 1 F D0 D1 D2 D3S1 S0 F 4-1MUX D0 D1 D2 D3输出表达式: F = S 1 S 0 D 0 + S 1 S 0 D1 + S 1 S 0 D 2 + S 1 S 0 D 3= m0 D0 + m1 D1 + m2 D2 + m3 D3= ∑ mi Dii =03(其中mi是由通道选择信号S1,S0构成的最小项)3MUX的输出信号一般表达式2n -1 MUX的输出信号一般表达式：F = m 0 D 0 + m1 D1 + ? ? ? + m 2 n ? 1 D 2 n ? 1 =2 n ?1 i=0∑m Dii（其中mi 是n 位通道选择信号构成的最小项）42. 集成数据选择器例：8-1 MUX 74151S2X功能表使能 E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 输出 Y 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7通道选择 S1 S0X X输出表达式为：Y = E (∑ mi Di )i =07（mi 是S2,S1,S0构成的最小项）0 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1574151逻辑符号与引脚排列D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 E S2 S1 S0Y8YD3 D2 D1 D0 Y Y G GND11674HC151Vcc D4 D5 D6 D7 S0 S1 S274LS151 74HC1516具有三态输出的集成数据选择器例：8-1 MUX 74251 功能表S2X通道选择 S1 S0X X0 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1使能 E 1 0 0 0 0 0 0 0 0输出 Y Z D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Y Z D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7(Z:高阻态)73. 数据选择器扩展例：用2片74151扩展成16-1MUXY ≥1 Y &- 通道扩展YY 74151(2)YG A 2 A1 S00 E S2 S 1 AD7 D6 D 5 D4 D 3 D2 D1 D0 1E A2 A 0 G S2 S11SA 0D7 D 6 D5 D4 D3 D2 D 1 D0D15 D14 D13 D12 D11 D10 D 9D8S A A A A33 S2 2 S11 S00D7 D6 D 5 D4 D3 D2 D1 D08数据选择器扩展 - 位扩展例：两位数的8-1 数据选择电路 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Y1 Y0 I10 I00 I11 I01 I12 I02 I13 I03 I14 I04 I15 I05 I16 I06 I17 I07 I17 I10 I11D0 D1I00 I01D0 D18-1 MUXY0I07D7 S ~S E 2 08-1 MUXY1D7 S ~S E 2 03S2~ S0 E94. 数据选择器应用-多通道数据传输例：I 0 8-1 I 1 MUX I2 I3 Y I4 I5 I6 I 7 S2 S1 S0S2 S1 S0公共数据线Y0 Y1 Y2 Y3 D Y4 Y5 Y6 A2 A1A0 Y71-8 DEMUXA2 A1 A0利用数据选择器与数据分配器实现多路数据的分时传输10数据选择器应用-实现逻辑函数任何逻辑函数都可表示成最小项之和形式：F =∑ m （此 m 是由F的输入变量构成的最小项）i iiMUX的输出表达式： Y =∑2 n ?1i =0mi Di(此mi是由通道选择信号构成的最小项)一般，当用具有n个通道选择端的MUX实现n变量的逻辑函数时，只需将逻辑函数的输入变量与MUX的通道选择端一一对应，并令逻辑函数中mi所对应MUX输出表达式中的Di=1，其余项对应的Di=0，即可实现。

"数据选择器"通常是指用于从给定数据集中选择、过滤或提取数据的工具、控件或
操作。

这个术语可能在不同的上下文中有不同的含义，以下是一些常见的理解：
1.数据库中的数据选择器：在数据库管理系统中，数据选择器是一种用于执
行查询的工具。

通过使用SQL（Structured Query Language）或图形用户界
面，用户可以指定条件，以从数据库表中检索满足这些条件的记录。

例如，
SELECT语句就是一种数据选择器，它可以从数据库中选择符合指定条件的数
据。

2.电子表格软件中的数据选择器：在电子表格软件（例如Microsoft Excel）
中，用户可以使用筛选、排序、公式等功能来选择和处理数据。

例如，通过
使用Excel的筛选功能，用户可以根据特定的条件过滤表格中的数据，实现
数据的选择与显示。

3.Web开发中的数据选择器：在Web开发中，数据选择器可以是指用户界面
上的下拉菜单、复选框、单选按钮等元素，用于让用户从预定义的选项中选
择数据。

这有助于提供用户友好的界面，以便用户可以轻松地从可选项中进
行选择。

4.编程语言中的数据选择器：在编程中，数据选择器可以是指用于选择、访
问数组、列表或其他数据结构中的元素的语法或函数。

例如，在Python中，通过索引或切片操作可以选择列表中的特定元素或子集。

总体而言，数据选择器是指用于从一组数据中选择或提取特定数据的工具、方法或控件。

具体的实现方式和使用方式会根据应用场景和工具的不同而有所不同。

实验三数据选择器及其应用一、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及其基本应用。

二、实验设备（1）数字电路实验箱（2）74LS00、74LS153三、实验原理数据选择器（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中选择任何一路数据输出, 选择的控制由专门的端口编码决定, 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。

本次实验使用的是双四选一数据选择器。

常见的双四选一数据选择器为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2.7.1所示, 逻辑符号如图2.7.2所示。

其中D0、D1、D2、D3为数据输入端, 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, 为工作状态控制端（使能端）, 74LS153的功能表见表2.7.1。

其中：图2.7.1 图2.7.2输入输出A1A01Q2Q 1X X000001D02D00011D12D10101D22D20111D32D3表 2.7.1（1）设计实验以A.B代表正、副指挥, C.D代表两名操作员, “1”代表通过, “0”代表没有通过。

F代表产生点火信号, “1”代表产生点火信号, “0”代表没有产生点火信号。

只有当A.B 同时为“1”, 且C和D中至少有一个为“1”时, 输出F才为“1”, 及连接在电路中的指示灯亮起, 否则, 指示灯不亮。

据此, 画出真值表如图:A B C D F00000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110111110111111画出卡诺图:ABCD00 01 11 1000 01 11 100000 0010 0010 0010降维：ABC00 01 11 100 100D0 0010再降维：AB 0 10 100 0C+D因为, 所以可以用74LS00实现C和D的与, 然后将C+D输入数据选择器, 配合地址端的A.B, 即可实现预设功能。

数据选择器五、数据选择器(Data Selector)数据选择器又称为多路选择器（Multiplexer)是一种多个输入一个输出的中规模器件，其输出的信号在某一时刻仅与输入端信号的一路信号相同，即输出为输入端信号中选择一个输出。

我们在日常生活中常常会碰到这种多路选择器的情况，如家庭音响系统中在选择音源时，可以在CD、录音磁带、收音机中选择一路进行欣赏，这是将多个信号源中选择一路进行输出，但这例子中的信号是模拟信号，而这里主要讲的是数据信号。

1、数据选择器的电路结构数据选择器在上面已经讲到是在多个输入中选择一路进行输出，至于选择哪一路，须首先对输入信号进行编号，另外还须一个选择哪一路输入的选择信号，于是我们可得到如下图的4输入的多路选择器的框图，下表列出了其工作的情况。

/S A1 A0 Y0 0 0 D00 0 1 D10 1 1 D20 1 1 D31 ××0对上面真值表的分析不难写出输出与输入的关系为：由上式可画出下图所示的多路选择器的内部电路，其左图为基本的电路形式，右图加上了一个使能端，当其为高电平时，输出始终为高电平，仅当其为低电平，其输出才满足上式的功能。

2、标准中规模数据选择器常见标准中规模数据选择器有74153(双4选1多路选择器）、74151A(8选1多路选择器）、74150(16选1多路选择器）,这里以74151A为例说明其结构及逻辑功能。

下图为74151A的逻辑符号。

地址输入输出A2A1A0/ST Y /Y××× 1 0 10 0 0 0 D0/D00 0 1 0 D1/D10 1 0 0 D2/D20 1 1 0 D3/D31 0 0 0 D4/D41 0 1 0 D5/D51 1 0 0 D6/D61 1 1 0 D7/D73、数据选择器组合逻辑电路从数据选择器的输出与输入的表达式中可以看出，其实际上是数据输入与地址输入的最小项相与的关系，所以数据选择器可以实现各种组合逻辑功能。

一、实验目的1. 理解数据选择器的基本原理和功能。

2. 掌握数据选择器的使用方法及其在数字电路中的应用。

3. 通过实验加深对组合逻辑电路的理解。

二、实验原理数据选择器是一种数字电路，它可以从多个输入端中选择一个数据输出。

其工作原理如下：根据地址码的不同，数据选择器从N路输入中选择一路输出。

常见的数据选择器有4选1、8选1等类型。

本实验使用的是双4选1数据选择器74LS153，它具有4个数据输入端（D0、D1、D2、D3）、3个地址输入端（A0、A1、A2）和1个使能端（G）。

当G=0时，数据选择器处于正常工作状态；当G=1时，所有数据输入端均被封锁，输出端输出高阻态。

三、实验器材1. 双4选1数据选择器74LS1532. 逻辑门电路3. 电源4. 指示灯5. 连接线6. 逻辑分析仪四、实验步骤1. 连接电路根据实验要求，连接双4选1数据选择器74LS153、逻辑门电路、电源、指示灯和连线。

2. 设计电路（1）根据实验要求，设计一个简单的数据选择器电路，实现以下功能：当A0=0、A1=0时，输出D0；当A0=0、A1=1时，输出D1；当A0=1、A1=0时，输出D2；当A0=1、A1=1时，输出D3。

（2）根据设计要求，将74LS153的数据输入端与逻辑门电路连接，实现数据选择功能。

3. 测试电路（1）使用逻辑分析仪或示波器观察输出端波形，验证电路是否满足设计要求。

（2）根据实验要求，测试不同地址码下的输出结果，确保电路正常工作。

4. 分析实验结果根据实验结果，分析数据选择器的工作原理和特点，总结实验心得。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，验证了双4选1数据选择器74LS153在正常工作状态下能够实现数据选择功能。

在不同地址码下，输出端输出对应的数据输入端数据。

2. 实验分析（1）数据选择器在数字电路中具有广泛的应用，如数据分配、数据选择、数据比较等。

（2）在设计数据选择器电路时，需要注意以下几点：a. 根据实际需求选择合适的数据选择器类型和规模；b. 合理安排数据输入端、地址输入端和使能端；c. 仔细检查电路连接，确保电路正常工作。

数据选择器数据选择器是指根据地址选择码从多个输入端输入的数据中选择一个数据，送到由地址选择码确定的唯一的输出端进行输出的逻辑电路。

它的作用相当于多输入的单刀多掷开关，其示意图：0Y12I n 位二进制通道选择信号I I注意：（1）N 个数据输入端，N2log 个地址端，1个数据输出端。

（2）列真值表时数据输入端用信号本身表示； （3）逻辑表达式的写法。

实质：编码器+数据输入。

（对数据输入端编码）数据选择器与数据分配器相类似，也有n个地址输入端，但地址代码用来确定的是n2个数据输入端。

输入端与地址端之间满足的条件也是N=2n，其中N表示数据输入端的个数，n表示地址输入端的个数。

数据选择器的输出端只有一个。

数据选择器的名称是由输入通道的个数来确定的，例如有8个输入通道的数据分配器被称为8选一数据选择器。

例1 利用逻辑门器件设计一个4选1数据选择器。

（1）4选1数据选择器就是在4个输入信号中选择一个进行输出。

根据N=2n可知电路中要有4个信号输入端用I3、I2、I1、I0表示，2个地址选通端用A1、A0。

一个选通数据输出端用Y表示。

则4选1数据选择器的逻辑功能真值表。

4选1数据选择器的逻辑功能真值表（2）由真值表列出逻辑表达式：301201101001I A A I A A I A A I A A Y +++=逻辑函数表达式已经是最简形式所以不用对其进行化简。

（3）由逻辑表达式画出逻辑图。

I A I 1A I IY用集成数据选择器实现逻辑函数的步骤： 1、将逻辑式Y 化为最小项表达式；2、将最小项表达式的各最小项与集成数据选择器输出相对应，确定数据选择器D0—D7哪些接0，哪些接1；3、按最小项表达式Y连接数据选择器输出端。

D D D D D D D DY12YY的逻辑表达式：∑==+++++++=+++++++=7i7766554433221171261251241231221211212iipmDmDmDmDmDmDmDmDmDAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAAY例15 用74151实现逻辑函数C BABL+=解：（1）题目分析：首先写出逻辑函数L的最小项表达式：1567)()(mmmmCBACBACABABCCBAACCABCBABL+++=+++=+++=+=已知的74151的Y的输出表达式是：7766554433221100D m D m D m D m D m D m D m D m Y +++++++=为了实现表达式L 的输出将两个逻辑函数表达式进行对比，现令L =Y 则得到以下结果：⎩⎨⎧========0143207651D D D D D D D D（2）设计实现：由以上的结果，令A =A 2、B =A 1、C =A 0，可以画出电路图如图4-6-4所示。

数据选择器1. 数据选择器的基本概念数据选择器又称为多路开关，其英文缩写为MUX。

数据选择器是从多路数据输入中选择与地址信号所对应的一路传送到输出端。

它的功能类似于图6-59所示的单刀多掷开关，通过开关的转换，把输入信号D3、D2、D1、D0中的一个信号传送到输出端。

图6-59 数据选择器示意框图常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1、16选1等类型。

下面以4选1数据选择器为例，说明它的功能。

表6-29是4选1数据选择器的功能表。

表中输入端的4个数据为D3～D0，A1、A0为地址输入端，Y为数据输出端，ST为低电平有效的使能端。

由功能表可见，当ST＝1时，数据选择器不工作，禁止数据输入；当ST＝0时，根据不同的输入地址，与其对应的一路输入数据送到输出端。

如：当地址输入端A1A0＝01时，Y＝D1，即D1被送到输出端。

表6-29 4选1数据选择器的功能表2.集成数据选择器集成数据选择器的种类较多，常用的数据选择器有2选1（74LS157）、4选1（74LS153）、8选1（74LS151）、16选1（74LS150）等类型。

下面以8选1数据选择器74LS151为例，说明它的功能。

8选1数据选择器74LS151是一种典型的集成数据选择器。

图6-61是74LS151的示意框图。

它有8个数据输入端D 7～D 0，3个地址输入端A 2、A 1、A 0，2个互补输出端Y 和W ，使能端ST 为低电平有效。

74LS151的功能表如表6-30所示。

表6-30 74LS151的功能表图6-61 74LS151示意框图将3个地址输入端A 2、A 1、A 0分别输入3个变量A 、B 、C ，由表6-30可写出8选1数据选择器输出端的逻辑表达式Y ＝（A B C 0D ＋A B C 1D ＋A B C 2D ＋A B C 3D +A B C 4D＋A B C 5D ＋A B C 6D ＋A B C 7D ）ST＝（0m 0D ＋1m 1D ＋2m 2D ＋3m 3D ＋4m 4D ＋5m 5D ＋6m 6D ＋7m 7D ）ST 当ST ＝1时，输出Y ＝0，数据选择器不工作。

八选一数据选择器逻辑表达式摘要：一、数据选择器的概念和作用二、八选一数据选择器的逻辑表达式三、逻辑表达式的推导与分析四、实际应用场景及意义正文：数据选择器是一种多路选择器，可以在多个输入信号中选择一个输出。

在数字电路中，数据选择器被广泛应用于从多个数据源中选择一个数据，以实现数据选择、信号切换等功能。

八选一数据选择器是一种具有8 个输入信号、1 个选择信号的数据选择器。

其逻辑表达式如下：Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S"其中，Dout 表示输出信号，A、B、C、D、E、F、G、H 表示输入信号，S"表示选择信号。

当选择信号S"为0 时，Dout 输出A、B、C、D、E、F、G、H 中的任意一个信号；当选择信号S"为1 时，Dout 输出A、B、C、D、E、F、G、H 的按位异或结果。

逻辑表达式的推导与分析：1.当选择信号S"为0 时，Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S" = A + B + C + D + E + F + G + H此时，Dout 输出的是A、B、C、D、E、F、G、H 中的最大值，实现了数据选择的功能。

2.当选择信号S"为1 时，Dout = A·S" + B·S" + C·S" + D·S" + E·S" + F·S" + G·S" + H·S" = A" + B" + C" + D" + E" + F" + G" + H"此时，Dout 输出的是A、B、C、D、E、F、G、H 的按位异或结果，实现了数据切换、异或等功能。

一、实验目的1. 理解数据选择器的工作原理和逻辑功能。

2. 掌握数据选择器的引脚及其作用。

3. 学会使用数据选择器进行组合逻辑电路的设计。

4. 通过实验验证数据选择器的应用。

二、实验原理数据选择器，又称多路选择器，是一种能够从多个数据输入中选取一路输出到输出端的数字电路。

其基本原理是利用控制信号来选择所需的输入数据。

常见的数据选择器有二选一、四选一、八选一等。

三、实验器材1. 74LS153双四选一数据选择器2. 逻辑分析仪3. 电源4. 连接线5. 逻辑门电路四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照实验原理图连接好电路，包括数据选择器、输入端、输出端和控制端。

2. 输入数据测试：向数据选择器的输入端输入不同的数据，观察输出端的变化。

3. 控制信号测试：改变控制信号的状态，观察输出端的变化，验证数据选择器的逻辑功能。

4. 组合逻辑电路设计：设计一个组合逻辑电路，使用数据选择器实现所需的逻辑功能。

5. 电路仿真：使用逻辑分析仪对电路进行仿真，验证电路的正确性。

五、实验结果与分析1. 输入数据测试：当输入端的数据分别为0和1时，输出端能够正确地输出对应的值。

2. 控制信号测试：当控制信号改变时，输出端能够正确地选择对应的输入数据。

3. 组合逻辑电路设计：设计了一个组合逻辑电路，使用数据选择器实现了所需的逻辑功能。

4. 电路仿真：仿真结果显示，电路能够正确地实现预期的逻辑功能。

六、实验心得1. 通过本次实验，我对数据选择器的工作原理和逻辑功能有了更深入的了解。

2. 实验过程中，我学会了如何使用数据选择器进行组合逻辑电路的设计。

3. 实验让我认识到，在实际应用中，数据选择器可以简化电路设计，提高电路的可靠性。

4. 通过本次实验，我提高了自己的动手能力和逻辑思维能力。

七、总结本次实验成功地实现了数据选择器的测试和应用，验证了数据选择器的逻辑功能。

通过实验，我对数据选择器有了更深入的了解，并掌握了使用数据选择器进行组合逻辑电路设计的技巧。