news 2026/3/24 21:25:23

嵌入式知识篇---74LS153

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
嵌入式知识篇---74LS153

今天我们来认识数字电路中的一位“数据选择总管”——74LS153。它是一位非常聪明的“二选一/四选一数据路由器”


1. 一句话概括它是什么

74LS153 是一个“双4选1数据选择器/多路复用器”。
它的核心功能是:从4路输入信号中,根据你的“选择指令”,选出1路送到输出端。而且它内部有两个完全独立的这样的选择器。

简单比喻:它就像一台“智能电视信号切换器”,你有4个电视频道(输入信号),但你只需要看1个。你按遥控器(选择指令)选择“3频道”,它就把3频道的节目(信号)送到你的电视上(输出端)。


2. 它解决了什么问题?(为什么要用它?)

想象一下,单片机(CPU)需要从多个传感器(比如温度、湿度、光照、声音)读取数据,但单片机的ADC(模数转换器)输入口只有一个:

  • 笨办法:用4个ADC,或者手动插拔线。成本高、麻烦。

  • 聪明办法(用153):把4个传感器信号接到153的4个输入端。单片机用2根“选择线”告诉153:“现在请把温度传感器的信号传过来”。然后单片机从153的一个输出端读取,读到的就是温度值。下一时刻,单片机再下令:“现在请传湿度信号”……如此循环。

  • 结果:用2根选择线 + 1根数据读取线,就能分时复用读取4个传感器的数据,大大节省了单片机宝贵的I/O口。

核心价值实现“多路信号共享一个通道”,节约资源,简化电路设计。


3. 它的“身体构造”(引脚)与“工作方式”

它内部有两个完全相同、完全独立的4选1选择器。我们以其中一个(比如第一个选择器)为例来解释,另一个完全一样。

【功能区一:4个候选信号输入】
  • 1C0, 1C1, 1C2, 1C3:这是第一组选择器的4个数据输入端。你可以把4路不同的数字信号(0或1)接在这里。它们就像4个候选队员。

【功能区二:选择指令输入】
  • A, B:这是两个选择控制端两个选择器共用

    • A是低位,B是高位。它们组成一个2位二进制选择码

    • 选择规则

      • B=0, A=0(00) → 选择C0路输入

      • B=0, A=1(01) → 选择C1路输入

      • B=1, A=0(10) → 选择C2路输入

      • B=1, A=1(11) → 选择C3路输入

    • 这就像给4个队员编号00、01、10、11,你需要谁就喊谁的号。

【功能区三:总开关与最终输出】
  • 1G:这是第一组选择器的使能端(总开关)低电平有效

    • 1G = 0(低电平)时:选择器工作,根据A、B的选择,输出对应的输入信号。

    • 1G = 1(高电平)时:选择器被禁用输出强制为低电平(0),无视A、B和所有输入。这是更高优先级的控制。

  • 1Y:这是第一组选择器的输出端。被选中的那一路输入信号是啥,1Y就输出啥(原样传递,0进0出,1进1出)。

第二组选择器的引脚命名规则相同,只是前缀是22C0, 2C1, 2C2, 2C3,2G,2YA, B选择端与第一组共用。


4. 一个生动比喻:机场行李提取转盘调度中心

想象一个机场有两个行李提取转盘(两个独立的选择器),每个转盘连接着4条不同的行李传送带(4路输入)。

  • 你(控制中心)= 单片机

  • A, B选择信号= 你手里的“传送带选择按钮板”(有00,01,10,11四个按钮)

  • 1G,2G使能端= 每个转盘的“运行/停止”总开关

  • 1C0-1C3输入= 通往1号转盘的4条行李传送带

  • 1Y输出= 1号转盘上最终出现的行李

  • 行李= 数字信号(0或1)

工作流程

  1. 你想让1号转盘运行,就把1G开关拨到“运行”(0)。

  2. 你看到从巴黎(1C2)来的航班到了,想提取它的行李。你就在按钮板上按下B=1, A=0(对应10,选择C2)。

  3. 调度中心(153)立刻动作:只把来自巴黎传送带(1C2)的行李,接通到1号转盘(1Y)上。其他三条传送带(1C0, C1, C3)被临时关闭。

  4. 旅客在1号转盘(1Y)上取到的,就全是巴黎航班的行李。

  5. 取完后,你可以通过改变A, B,切换到伦敦航班(1C1)的传送带,或者关闭1G让转盘停下。

关键任何时候,每个转盘(选择器)上只会有来自一条传送带(一路输入)的行李(信号)。


5. 初学者动手实验(眼见为实)

实验:用153做一个手动信号路由器

  • 材料:74LS153芯片x1,拨码开关x6,LEDx2,电阻,面包板,5V电源。

  • 接线(我们只玩第一组选择器):

    1. 1C0, 1C1, 1C2, 1C3分别接4个拨码开关到高电平或低电平(代表4路不同的输入信号)。

    2. A, B接2个拨码开关(作为选择控制)。

    3. 1G接1个拨码开关(作为总开关,平时接地0使其工作)。

    4. 1Y输出接一个LED(通过限流电阻到地),LED亮=1,灭=0。

    5. 电源和地接好。

  • 操作与观察

    1. 先设置好1C0-C3四个输入的值(比如设1C0=0, 1C1=1, 1C2=0, 1C3=1)。

    2. 拨动A, B选择开关。

      • B=0, A=0(00):LED显示1C0的值(应该灭,因为1C0=0)。

      • B=0, A=1(01):LED显示1C1的值(应该亮,因为1C1=1)。

      • B=1, A=0(10):LED显示1C2的值(应该灭)。

      • B=1, A=1(11):LED显示1C3的值(应该亮)。

    3. 体验使能端:在以上任何状态,把1G从0拨到1(高电平),你会发现LED立刻熄灭,无视A,B和所有输入。这就是使能端的强制禁用功能。


6. 功能扩展(思维提升)

两个选择器可以独立工作,也可以组合出更强大的功能:

  • 组合成8选1选择器:把第一组的1Y和第二组的2Y用一个“或门”连起来作为总输出。用A, B选择组内通道,用1G2G(可以接成第三位选择码)来选择是启用第一组还是第二组。这样就实现了3根选择线(A,B, Group_Select)控制8路输入

  • 实现逻辑函数:通过将输入C0-C3固定接高电平(1)或低电平(0),A, B作为变量输入,Y输出就是这两个变量的某种逻辑函数(与、或、非、异或等均可实现)。它是一个“万能逻辑函数发生器”


形象总结

74LS153想象成一个“双路电子投票器”

  • 4个候选人= 4路输入(C0-C3

  • 2位评委= 2个选择端(A, B),他们商量一个编号(00,01,10,11)

  • 主持人= 使能端G,他宣布“现在开始投票”(G=0

  • 投票结果= 输出Y,只公布被选中的那个候选人的状态(支持1/反对0)

  • 有两个独立的投票厅= 芯片内部有两个完全独立的选择器。

记住这个口诀:
“七四幺五三,双路四选一。A、B当导演,指定谁上台。使能G是总开关,低电平才干活。输入C0到C3,输出Y显真身。”

  • 双路四选一:内部两个独立模块,每个都能四选一。

  • A、B当导演:两位二进制选择码决定谁出场。

  • 使能G是总开关:低电平有效,高电平强制输出0。

  • 输出Y显真身:输出就是被选中那一路输入的原貌。

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