74151在數據選擇和組合邏輯電路中的靈活應用

馬俊

摘 要：74151是一款8位的數據選擇器，在實踐中往往多將其應用為數據選擇器。本文則根據74151的特征，提出了更富有樂趣和發散的應用方式：多塊74151的聯合使用可以完成任意位的數據選擇功能；1塊74151可以完成任意的3輸入1輸出的組合邏輯功能；多塊的74151組合使用可以完成功能更加豐富更加復雜的邏輯電路。

關鍵詞：74151；數據選擇器；組合邏輯電路

1.引言

74151[1]在習慣應用中一直是被用著數據選擇器的，其典型應用如圖1：

在控制端A/B/C的控制之下，輸出會選擇不同的輸入數據，完成8選1的數據選擇功能，上圖中，輸入數據依次為data_0到data_7，根據控制端ctl_A、ctl_B和ctl_C的不同，會有不同的輸入端數據經過選擇之后到達data_out。具體哪路輸入數據到達輸出端則根據74151的功能表所描述。74151作為數據選擇器其功能如圖2所示：

在這樣一個條件下，我們就可以對輸入數據段進行不同的設置，使之與所需的真值表相對應。這樣就能完成一個任意的三輸入的組合邏輯電路[2]。

比如，我們要實現如圖3所示的的真值表的邏輯功能。該真值表反映的功能是檢驗輸入的ctl_A、ctl_B和ctl_C三個數中1的個數是否為偶數，如果有偶數個1出現，則輸出端輸出1；如果有奇數個1出現，則輸出端輸出為0，可以用來生成奇偶校驗位。

根據這個真值表，我們可以給74151的數據輸入端進行相應的電位連接，如圖4所示：

這樣就可以實現任何的三輸入的邏輯功能，我們只需要修改數據輸入端口的電位連接就好。進一步想，這個其實就是一個以查表形式完成的邏輯功能，數據輸入端存儲的是我們的數據，而控制輸入端是輸入的數據地址。

再者，作為數據選擇器，如果遇到輸入路數比較多，超過了8路，那么呢我們可以選用2片74151，將控制信號的最高位，假設為ctl_D作為片選信號，連接到GN端，從而實現大于8位的數據選擇。當然，還有更加普遍的一種方法，我們可以在2片74151之后再連接1片74151，對前面2片74151的輸出進行選擇，按照這樣的布局，則可以實任意輸入的數據選擇。比如這里要設計一個64位寬的數據選擇器，那么，選擇控制信號需要6位，假設依次為ctl_A～ctl_F，ctl_C、ctl_B和ctl_A控制第一級的74151，第一級的74151一共8片，ctl_F、ctl_E和ctl_D控制第二級的74151，第二級的74151一共1片。第一級74151的輸出依次連接到第二級的74151的數據輸入端口。圖5所示為一個16位數據輸入的數據選擇器，該數據選擇器可以完成任意的4輸入的組合邏輯功能。按這樣的方式，將第一級74151的數量增加到8個，則可以完成一個64位的數據選擇器，控制為6位，即可以完成任意的6位輸入的組合邏輯電路。

2.結語

通過對74151的靈活的拓展應用，學習中，可以有效的加深對74151的理解，拓展思路；實踐中可以用74151來搭建一定邏輯功能的電路，成本上可能不是最省，但是材料準備上是最簡單的，只需要同一型號，即74151，即可完成任意的組合邏輯功能，可以簡化設計，提高系統的可靠性。

參考文獻：

[1] 陳莉，王?？。?4151N的數據選擇電路工作過程的Multisim仿真分析[J]，電子技術與軟件工程，2015（19）：115.

[2] 廖超平，EDA技術與VHDL實用教程[M]，高等教育出版社，2014：40-44.