3.4数据选择器和数据分配器

一、总则1．本课程的教学目的和要求：本课程是我院计算机科学与技术专业的一门专业基础课程。

通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和设计方法，具有应用数字逻辑电路，初步解决数字逻辑问题的能力，为以后学习计算机组成原理、微机原理、单片机原理等后续课程的学习以及从事数字电子技术领域的工作打下扎实的基础。

2．本课程的主要内容：逻辑代数的公式、定理，逻辑函数的化简方法。

半导体二极管、三极管、MOS管的开关特性。

CMOS、TTL集成逻辑门。

组合电路的基本分析和设计方法。

加法器、比较器、编码器和译码器、数据选择器和分配器，只读存储器。

基本、同步、主从、边沿触发器，时钟触发器功能分类及转换。

时序电路的基本分析和设计方法。

计数器、寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器。

多谐振荡器、施密特触发器。

数模、模数转换器。

3．教学重点与难点：教学重点是：逻辑代数的基本概念、公式、定理，逻辑函数的化简方法。

各种门电路的逻辑功能，两种集成逻辑门的电气特性。

各类触发器的逻辑功能及触发方式。

组合、时序电路的分析、设计方法。

常用典型组合、时序电路的功能、特点和应用。

典型中、大规模集成电路器件的功能和应用。

多谐、施密特、单稳的特点、功能、参数及应用。

数模、模数转换器的典型电路原理、输出量与输入量间的定量关系，特点、参数。

教学难点：逻辑代数的公式、定理的正确应用，逻辑函数化简的准确性。

集成逻辑门的电气特性。

组合、时序电路的设计。

触发器的触发方式以及脉冲产生，整形电路、数模、模数转换电路的工作原理。

4．本课程的知识范围及与相关课程的关系本课程是计算机科学与技术专业的硬件基础课程，其先修课为高等数学、普通物理、电路基础、模拟电路，后读课程为计算机组成原理、微机原理、单片机原理、计算机接口技术、计算机网络技术等。

5．教材的选用：数字电子技术基础简明教程（第二版）清华大学电子学教研组编余孟尝主编高等教育出版社1999年10月第2版二、课程内容及学时分配：第一章逻辑代数基础1．教学内容：概述逻辑代数、数制及其转换、BCD码。

实验四_数据选择器和数据分配器实验四数据选择器和数据分配器⼀、实验⽬的1. 掌握数据选择器和数据分配器的⼯作原理和特点；2. 熟悉数据选择器、数据分配器的管脚排列和逻辑功能；3. 熟悉数据选择器、分配器的扩展⽅法。

⼆、预习要求1. 复习有关数据选择器和数据分配器的章节；2. 按实验内容的要求，做好实验预习报告，画好实验线路图和记录表格。

三、实验设备与器件1. TDN-DS 数字逻辑电路/数字系统设计教学实验系统。

2. 74LS151和74LS138各⼀⽚。

3. 数字万⽤表，连接导线若⼲。

四、实验的原理数据选择器⼜叫多路开关，其基本功能相当于多位开关，其集成电路有“四选⼀”、“⼋选⼀”、“⼗六选⼀”等多种类型。

我们以“⼋选⼀”数据选择器74LS151为例进⾏实验论证。

数据选择器的应⽤很⼴，它可实现任何形式的逻辑函数、将并⾏码变成串⾏码和组成数码⽐较器等。

例如在计算机数字控制装置和数字通信系统中，往往要求将并⾏形式的数据转换成串⾏的形式。

若⽤数据选择器就能很容易完成这种转换。

只要将欲变换的并⾏码送到数据选择器的信号输⼊端，使组件的控制信号按⼀定的编码（如⼆进制码）顺序依次变化，则可在输出端获得串⾏码输出，如图1所⽰。

CB ASQ 0Q 1Q 2并⾏数据输⼊选通D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0串⾏数据输出Y⼆进制计数器数据选择器图4-1 变并⾏码为串⾏码的⽰意图数据分配器实际上其逻辑功能与数据选择器相反，它的功能是使数据由⼀个输⼊端向多个输出端中的某⼀个进⾏传送，它的电路结构类似于译码器，所不同的是多了⼀个输⼊端。

若数据分配器的输⼊端恒为1，它就成了译码器。

实际上，我们可以⽤译码器集成电路充当数据分配器。

例如，⽤2-4线译码器充当四路数据分配器，3-8线译码器充当⼋路数据分配器。

具体是将译码器的译码输出充当数据分配器输出，⽽将译码器的使能输⼊充当数据分配器的数据输⼊。

数据选择器和分配器组合起来，可实现多路分配，即在⼀条信号线上传输多路信号，图4-2即为多路信号的⽰意图。

1.6最小项的逻辑相邻的含义是什么？在卡诺图中怎样体现？最小项的逻辑相邻是指最小项内所含的变量中只有一个变量互为补，反映在卡诺图中是几何位置相邻。

1.9什么叫约束项？如何用约束项化简逻辑函数？答：输入变量的取值受到限制称受到约束，它们对应的最小项称为约束项。

采用图解法对含约束项的逻辑的逻辑函数进行化简，在对应的格内填上“*”，根据作圈的需要这些格可以视为1，也可以视为0。

1.10试说明两个逻辑函数之间的与、或、异或运算可以通过卡诺图中对应的最小项进行与、或、异或运算来实现。

答：逻辑函数间的与、或、异或运算相当于逻辑函数各个最小项的运算，也就是卡诺图中对应项的运算，那么可以通过卡诺图将逻辑函数间的运算转换成若干1位的逻辑运算，然后化简得到最简的表达式。

2.4.抗饱和TTL电路为什么可以提高开关速度？晶体管工作在饱和状态时，基区存储大量的载流子，当晶体管有饱和转向截止时，存储的载流子来不及消散，晶体管不能迅速脱离饱和状态，因此影响与非门的开关速度。

加速饱和管存储电荷的扩散速度，减小对负载电容充电的时间常数，就可以提高开关速度。

2.7COMS门电路与TTL门电路相比有哪些优点？1.静态功耗低；2.集成度高，温度稳定性好；3.抗辐射能力强；4电源利用率高；5.扇出系数大；6.电源取值范围宽。

3.3.什么叫竞争冒险现象？当电路的两个输入端同时向相反的逻辑状态转换时，输出是否一定有干扰脉冲发生?竞争指的是一个门电路多个脉输入号同时跳变，或者一个信号经过不同路径传到同一个门电路的输入端导致新号到达时间不同的现象。

冒险指的是由于竞争可能在电路输出端产生的毛刺现象。

当门电路的两个输入端同时向相反的逻辑状态转换时，输出不一定有干扰脉冲产生。

3.8.要区别24个不同信号，或者说给24个输入信号编码，需要几位二进制代码？电路有多少个输出？如果区别64个信号又将如何?若要区别24个不同信号，至少要用5位二进制代码，因此电路有5个输出。