数据选择器与数据分配器
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数字电路-08数据选择器和数据分配器应用实验一. 实验目的1. 了解变量译码器和数据选择器的逻辑功能和具体应用。
2. 熟悉中规模组合逻辑器件功能的测试和设计方法。
二. 实验原理(1)变量译码器变量译码器有n 个输入,2n个输出,每个输出唯一地对应一组输入构成的二进制 码,当且仅当输入组合为该码时,输出呈有效电平。
中规模TTL 集成译码器有74LS139(双2输入、4输出)、74LS138(3输入、8输出)和74LS154(4输入、16输出),输出均为低电平有效,并具有低电平有效的使能控制端S —-。
变量译码器除在数字系统中起二进制译码作用外,还可实现组合逻辑函数、数据分配等功能。
74LS139的引脚图如图8-1(a )所示,片上有两个独立的2线-4线译码器,各 输出逻辑表达式为:Y ——0 =01A A S ⋅⋅、Y ——1 = 01A A S ⋅⋅、Y ——2 =01A A S ⋅⋅、Y ——3 = 01A A S ⋅⋅显然,当使能S —-为有效电平“0”时,如果译码器A 1,A 0输入的是逻辑函数的输入变量A ,B ,则Y ——i 代表了A ,B 构成的最小项m i 的反函数(最大项)。
所以,2线-4线通用译码器可附加与非门(与门)实现用标准与-或(标准或-与)表达式表示的二变量组合逻辑函数。
同理,n 线-2n 线通用译码器可实现n 变量的组合逻辑函数。
如果把译码器的使能端S 作为数据输入端,则可实现数据分配功能。
被分配的串行数字信号D i 从S 输入,当A 1,A 0为不同的二进制码时,D i 信号被分配到译码器对应的输出端Y ——i 。
比如A1A0为“11”时, D i 信号被分配到Y ——3,此时Y ——0~Y ——2输出均为高电平。
(a ) (b ) (c )图8-1 器件引脚排列(2)数据选择器数据选择器有n 位控制信号,2n 个数据输入。
每组控制码能够选择唯一的一个数据输出,类似由控制码切换的多选一开关。
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。
数据选择器与数据分配器
本次重点内容:
1、数据选择器的电路原理与功能。
2、用数据选择器实现函数。
3、数字分配器的电路和功能
教学过程
3.3.1 数据选择器
在多路数据传输过程中,经常需要将其中一路信号挑选出来进行传输,这就需要用到数据选择器。
在数据选择器中,通常用地址输入信号来完成挑选数据的任务。
如一个4选1的数据选择器,应有两个地址输入端,它共有22=4种不同的组合,每一种组合可选择对应的一路输入数据输出。
同理,对一个8选1的数据选择器,应有3个地址输入端。
其余类推。
而多路数据分配器的功能正好和数据选择器的相反,它是根据地址码的不同,将一路数据分配到相应的一个输出端上输出。
根据地址码的要求,从多路输入信号中选择其中一路输出的电路,称为数据选择器。
其功能相当于一个受控波段开关。
多路输入信号:N个。
输出:1个。
地址码:n 位。
应满足2n≥N。
(一)、4选1数据选择器
1、逻辑电路:D3、D
2、D1、D0为数据输入端,A1、A0为地址信号输入端,Y为数据输出端,ST为使能端,又称选通端,输入低电平有效。
2、真值表:4选取1数据选择器的真值表。
3.由真值表可写出输出逻辑函数式 (二)8选1数据选择器
MSI 器件TTL 8:选1数据选择器CT74LS151
1.逻辑功能示意图:D 7、D 6、D 5、D 4、D 3、D 2、D 1、D 0为数据输入端,A 2、A 1、A 0为地址信号输入端。
Y 和 为互补输出端,ST 为使能端,又称选通端,输入低电平有效。
2.数据选择器CT74LS151的真值表
3.输出逻辑函数:
Y= (A2A1A0D0 +A2A1A0D1 +A2A1A0D2 +A2A1A0D3 +A2A1A0D4 +A2A1A0D5
+A2A1A0D6 + A2A1A0D7 )ST
?ST=1 , ??Y=0 , ??????????.
?ST=0 , ???????,??
Y= A2A1A0D0 +A2A1A0D1 +A2A1A0D2 +A2A1A0D3 +A2A1A0D4
+A2A1A0D5 +A2A1A0D6 + A2A1A0D7
(三)用数据选择器实现组合逻辑函数
实现原理:数据选择器是一个逻辑函数的最小项输出器:
而任何一个n位变量的逻辑函数都可变换为最小项之和的标准式
,
Ki的取值为0或1,所以,用数据选择器可很方便地实现逻辑函数。
例1: 试用数据选择器实现逻辑函数Y=AB+AC+BC。
解:(1)选用数据选择器。
由于逻辑函数Y中有A、B、C三个变量,所以,可选用8选1数据选择器,现选用CT74LS151。
(2)写出逻辑函数的标准与一或表达式。
逻辑函数Y的标准与一或表达式为Y=AB+AC+BC
Y Y
写出最小项的表达式为:
写出4选1数据选择器的输出表达式Y ˊ为:
Y ´=301201101001D D D D A A +A A +A A +A A
(3)比较Y 和Y ′两式中最小项的对应关系。
设Y =Y ′,A =A 1 ,B =A 0 , Y ′式中包含Y 式中的最小项时,数据取1,不包含Y 式中的最小项时,数据取0,得
D 0=0, D 1=C D 2=C, D 3=1,
(4)画连线图。
根据上式可画出图11-2所示的连线图。
当逻辑函数的变量个数多于数据选择器的地址输入变量的个数时,应分离出多余的变量,将余下的变量分别有序地加到数据选择器的地址输入端上。
例2 用双4选1数据选择器CC14539和非门构成一位全加器。
解:(1)设定变量,列真值表。
设二进制数在第i 位相加
输入变量:被加数A i ,加数B i ,来自低位的进位数C i-1
⎪
⎪
⎩⎪
⎪⎨⎧++=+++=+++=----------i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i B A C B A C B A C B A C B A C B A C B A C C B A C B A C B A C B A S 1111111111⎪⎩⎪⎨⎧+++=+++=3
012010010013
0120110100121D A A D A A D A A D A A Y D A A D A A D A A D A A Y C i
输出逻辑函数:本位和S i ,向相邻高位的进位数为C i
其真值表如下所示。
(2)写出输出逻辑函数表达式:
(3)写出数据选择器的输出逻辑函数.CC14539的输出逻辑函数式为
(4)将全加器的输出逻辑函数式和数据选择器的输出逻辑函数式进行比较。
设
Si =1Y 、Ai =A 1、Bi =A 0时,则
C i-1 = 1
D 0 = 1D 3C i-1 = 1D 1 = 1D 2
设C i = 2Y ,A i = A 1 , B i = A 0时,则
C i-1 = 2
D 1 = 2D 22D 0 = 02D 3 = 1
(5)画连线图11-3。
由上题可知,当逻辑函数的变量数多于数据选择器的输入地址码A
1、A
时,则D
3
~
D
可视为是第三个(输入)变量,用以表示逻辑函数中被分离出来的变量。
3.3.2 数据分配器
数据分配是数据选择的逆过程。
根据地址信号的要求,将一路数据分配到指定输出通道上去的电路,称为数据分配器。
(A,B,C,………)Y0
Y N-1
Y N-2
Y2
Y1
N位输出
3线—8线MSI译码器的逻辑功能
如将译码器的使能端作为数据输入端,二进制代码输入端作为地址信号输入端使用时,则译码器便成为一个数据分配器。
3线一8线译码器CT74LS138构成的8路数据分配器。
Y 0Y7
Y6Y5Y4Y3Y2Y1输出
Y
0Y7
Y6Y5Y4Y3Y2Y1输出
a
b
A 2-A 0为地址信号输入端Y 0-Y 7为数据输出端
从使能端STA,STB,STC 中选择一个作为数据输入端D, 如STB 或STC 作为数据输入端D 时,输出原码
如STA 作为数据输入端D 时,输出反码,
作业:1,2。