数字电路与逻辑设计 4.6 4.7数据选择器331.ppt

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1、数据选择器概述概述1一、概述在多个通道中选择其中的某一路，或在多个通道中选择其中的某一路，或 个信息中个信息中选择其中的某一个信息传送或加以处理。选择其中的某一个信息传送或加以处理。将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。将传送来的或处理后的信息分配到各通道去。数据选择器数据选择器数据分配器数据分配器多输入多输入一输出一输出选择选择一输入一输入多输出多输出分配分配2发送端发送端，并，并串串接收端接收端，串，串并并一、概述一、概述3二、数据选择器多输入多输入一输出一输出选择选择n（一）（一）分类：二选一、四选一、八选一、十六选一分类：二选一、四选一、八选一、十六选一A1A0通道选择信号通道选择信

2、号(地址码输入）地址码输入）D3D0数据输入端数据输入端使能控制端使能控制端选择器处于工作态选择器处于工作态1.四选一数据选择器四选一数据选择器44选选1数据选择器的电路分析数据选择器的电路分析4 4 选选 1 1 数据选择器数据选择器Y：数据选择输出端。数据选择输出端。4 4 路数据路数据输入端输入端2 2 位地址位地址码输入端码输入端使能信号输使能信号输入端，低电入端，低电平有效平有效1 1路数据输路数据输出端出端（1）逻辑电路）逻辑电路50 0D0D1D2D30 11 01 1（2）工作原理及逻辑功能工作原理及逻辑功能=10输输 入入输出输出使能使能地址地址ENBAY 10000D000

3、1D1010D2011D3=0功能表功能表6使能端使能端输出端输出端数据数据输入输入公用控公用控制输入制输入2 2、双四选一数据选择器双四选一数据选择器CT74LS15378 8 路数据路数据输入端输入端3 3 个地址个地址输入端输入端1 1个使能个使能输入端输入端2 2个互补个互补输出端输出端74LS151的逻辑图的逻辑图3、八选一数据选择器、八选一数据选择器CT74LS15183、八选一数据选择器、八选一数据选择器CT74LS151八选一需八选一需三位地址码三位地址码:选择器处于工作态选择器处于工作态9输输 入入输输 出出使使 能能选选 择择W/WSA2A1A0HXXXLHLLLLD0LL

4、LHD1LLHLD2LLHHD3LHLLD4LHLHD5LHHLD6LHHHD7 当当S=0时，时，W的表达式为的表达式为:当当S=1时，时，W=0 无效输出无效输出 74LS151的功能表的功能表10例例1：试用最少数量的四选一选择器扩展成八选一选择器。：试用最少数量的四选一选择器扩展成八选一选择器。解：（解：（1 1）用一片双四选一数据选择器，实现八个输入端）用一片双四选一数据选择器，实现八个输入端 （2 2）用使能端形成高位地址，实现三位地址，控制八个输入。）用使能端形成高位地址，实现三位地址，控制八个输入。11例2：用8选1扩展成16选1。12（1）字的扩展：组成）字的扩展：组成16选

5、选1多路器多路器16选选1数据选择器：数据选择器：数据输入端：数据输入端：16路路通道地址码：通道地址码：4位。位。16选选1数据选择器数据选择器三、三、数据选择器应用数据选择器应用1.数据选择器的扩展数据选择器的扩展13（2）位的扩展：二）位的扩展：二 位八选一的连接方法位八选一的连接方法14由多路器输出由多路器输出Y的表达式的表达式:控制控制Di，就可得到不同的逻辑函数。就可得到不同的逻辑函数。D7WYEN74LS151D6D5D4D3D2D1D0CB A02.数据选择器实现逻辑函数产生器数据选择器实现逻辑函数产生器直接产生直接产生15 逻辑函数产生器逻辑函数产生器将将地址码输入地址码输入

6、A1A0逻辑变量逻辑变量其余逻辑变量其余逻辑变量Di 称称剩剩余函数余函数构成需要的逻辑函数构成需要的逻辑函数例：用四选一实现函数例：用四选一实现函数解：解：D0 D1 D2 D316“0”BAC“1”17利用数据选择器直接实现逻辑函数产生器的一般步骤利用数据选择器直接实现逻辑函数产生器的一般步骤例例 试用试用74LS151产生逻辑函数产生逻辑函数 a、将函数变换成最小项表达式将函数变换成最小项表达式b、将使能端接有效电平将使能端接有效电平c、地址信号作为函数的输入变量（注意高低位）地址信号作为函数的输入变量（注意高低位）d、数据输入作为控制信号数据输入作为控制信号L=m3D3+m5D5+m6

7、D6+m7D7于是当于是当 D3=D5=D6=D7=1 和和 D0=D1=D2=D4=0 时，时，74151的输出即为逻辑函数的输出即为逻辑函数L解：解：思考：多路器思考：多路器实现逻辑函数实现逻辑函数与译码器实现与译码器实现逻辑函数，两逻辑函数，两者之间有何区者之间有何区别与联系？别与联系？思考：可否仅用一片思考：可否仅用一片4选选1实现同样的逻辑函数？实现同样的逻辑函数？18例 用四选一数据选择器实现逻辑函数 解解 仔细观察函数F可以看出，F的各个与项均包含变量A、C，因此，用A、C作地址选择码是合适的。将F作如下变形:并与四选一的逻辑表达式进行比较可见，地址选择码A1A0=AC，数据输入

8、分别为D0=0，D1=1，D2=D，由此画出实现电路如下图。1920由多路器输出由多路器输出Y的表达式的表达式:3.数据选择器实现逻辑函数产生器数据选择器实现逻辑函数产生器应用剩余函数应用剩余函数改变改变D3D0的不同输入，可以实现不同的函数的不同输入，可以实现不同的函数F；或者改变不同的地址输入（或地址输入的接法），也可以实或者改变不同的地址输入（或地址输入的接法），也可以实现不同的函数现不同的函数F；在确定地址输入的条件下，决定数据输入端的逻辑变量和逻在确定地址输入的条件下，决定数据输入端的逻辑变量和逻辑常量的接法，即决定剩余函数辑常量的接法，即决定剩余函数 214、用数据选择器实现逻辑函

9、数（1）用2n选一数据选择器实现n变量逻辑函数。2n选1数据选择器，输出端Y的函数表达式n变量逻辑函数的最小项表达式：若F=Y，要将函数F的输入变量作为选择器的地址端，并且 22例：用8选1数据选择器实现函数 23（2）用2n选一数据选择器实现m变量逻辑函数（mn）a 扩展法将2n选一数据选择器扩展为2m选一数据选择器例：用8选1数据选择器实现24b 降维图法 卡诺图的维数卡诺图的变量数。降维卡诺图某些变量作为卡诺图内的值。记图变量作为降维卡诺图中小方格中值的变量。降维图的作法：若记图变量为x，对于原卡诺图中，当x=0时，原图单元值为F；当x=1 时，原图单元值为G，则在新的降维图中对应的单元

10、中填入子函数25例：试分别用四选一和八选一选择器实现逻辑函数例：试分别用四选一和八选一选择器实现逻辑函数解：解：用四选一实现：用四选一实现：AB 地址码输入地址码输入A1A0用八选一实现：用八选一实现：ABC 地址码输入地址码输入A2A1A026用四选一实现：用四选一实现：AB 地址码输入地址码输入A1A0D0=1D3=0D1=D“0”BAD“1”“0”D用八选一实现：用八选一实现：ABC 地址码输入地址码输入A2A1A0D0=D1=1D2=D3=DD6=D7=0“0”BACD“1”“0”D“1”DD“0”（二）数据选择器的应用（二）数据选择器的应用27竞争与冒险的判断竞争与冒险竞争与冒险冒险

11、现象的消除28当当A=B=1A=B=1时，时，F=1F=1一、竞争与冒险一、竞争与冒险29竞争：竞争：冒险：冒险：在组合电路中，信号经由不同的途径达到在组合电路中，信号经由不同的途径达到某一会合点的时间有先有后。某一会合点的时间有先有后。由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误由于竞争而引起电路输出发生瞬间错误现象。表现为输出端出现了原设计中没现象。表现为输出端出现了原设计中没有的窄脉冲，常称其为有的窄脉冲，常称其为毛刺毛刺。竞争与冒险的关系：竞争与冒险的关系：有有竞争不一定产生冒险；竞争不一定产生冒险；有冒险就一定有竞争。有冒险就一定有竞争。30二、竞争与冒险的判断代数法代数法当函数表达式可以化成

12、：当函数表达式可以化成：即含有互补变量，即含有互补变量，A A变量变化可能引起冒险。变量变化可能引起冒险。卡诺图法卡诺图法ABC0100011110 000 0 1 1 11如函数卡诺图上为简化如函数卡诺图上为简化作的圈相切，且相切处作的圈相切，且相切处又无其他圈包含，则可又无其他圈包含，则可能有险象。能有险象。当当A=B=1A=B=1时，时，31三、冒险现象的消除1.1.利用冗余项利用冗余项只要在卡诺图两圈相切处增加一个圈只要在卡诺图两圈相切处增加一个圈（冗余），就能消除冒险。（冗余），就能消除冒险。由此得函数表达式为：由此得函数表达式为：000 0ABC0100011110 1 1 113

13、2.吸收法吸收法在输出端加小电容在输出端加小电容C C可可以消除毛刺。但是输以消除毛刺。但是输出波形的前后沿将变出波形的前后沿将变坏坏,在对波形要求较在对波形要求较严格时，应再加整形严格时，应再加整形电路。电路。三、冒险现象的消除三、冒险现象的消除333.取样法取样法电路稳定后加入取样脉冲，在取样脉冲作用期电路稳定后加入取样脉冲，在取样脉冲作用期间输出的信号才有效，可以避免毛刺影响输出间输出的信号才有效，可以避免毛刺影响输出波形。波形。加取样脉冲原则：加取样脉冲原则：“或或”门及门及“或非或非”门门加负取样脉冲加负取样脉冲“与与”门及门及“与非与非”门门加加正取样脉冲正取样脉冲三、冒险现象的消

14、除34利用冗余项：利用冗余项：只能消除逻辑冒险，而不能消除功能冒险；适只能消除逻辑冒险，而不能消除功能冒险；适 用范围有限；用范围有限；三种方法比较：三种方法比较：取样法：取样法：加取样脉冲对逻辑冒险及功能冒险都有效。目加取样脉冲对逻辑冒险及功能冒险都有效。目 前大多数中规模集成模块都设有使能端，可以前大多数中规模集成模块都设有使能端，可以 将取样信号作用于该端，待电路稳定后才使输将取样信号作用于该端，待电路稳定后才使输 出有效。出有效。吸收法：吸收法：加滤波电容使输出信号变坏，引起波形的上升、加滤波电容使输出信号变坏，引起波形的上升、下降时间变长，不宜在中间级使用。实验调试阶下降时间变长，不

15、宜在中间级使用。实验调试阶 段采用的应急措施；段采用的应急措施；三、冒险现象的消除三、冒险现象的消除35加法器、比较器、加法器、比较器、译码器、编码器、编码器、数据选择器数据选择器和和码组检验器等。码组检验器等。任何时刻的输出仅决定于当时的输入，而与电路原来的状任何时刻的输出仅决定于当时的输入，而与电路原来的状态无关；它由基本门构成，不含存贮电路和记忆元件，且态无关；它由基本门构成，不含存贮电路和记忆元件，且无反馈线。无反馈线。根据已经给定的逻辑电路，描述其逻辑功能。根据已经给定的逻辑电路，描述其逻辑功能。根据设计要求构成功能正确、经济、可靠的电路根据设计要求构成功能正确、经济、可靠的电路（）

16、组合电路（）组合电路（）组合电路的分析（）组合电路的分析（）组合电路的设计（）组合电路的设计（）常用的中规模组合逻辑模块（）常用的中规模组合逻辑模块小 结36(5)(5)上述组合逻辑器件除了具有其基本功能外，还可用来设上述组合逻辑器件除了具有其基本功能外，还可用来设 计组合逻辑电路。应用中规模组合逻辑器件进行组合逻计组合逻辑电路。应用中规模组合逻辑器件进行组合逻 辑电路设计的一般原则是：使用辑电路设计的一般原则是：使用MSIMSI芯片的个数和品种芯片的个数和品种 型号最少，芯片之间的连线最少；型号最少，芯片之间的连线最少；(6)(6)用用MSIMSI芯片设计组合逻辑电路最简单和最常用的方法芯片设计组合逻辑电路最简单和最常用的方法 ：用数据选择器设计多输入、单输出的逻辑函数；用数据选择器设计多输入、单输出的逻辑函数；用译码器设计多输入、多输出的逻辑函数。用译码器设计多输入、多输出的逻辑函数。37重点难点重点难点重点：重点：组合逻辑电路的概念组合逻辑电路的概念 组合逻辑电路的分析与设计方法组合逻辑电路的分析与设计方法 常用组合模块的功能及应用常用组合模块的功能及应用难点：难点：灵活运用模块进行电路设计灵活运用模块进行电路设计 组合电路的竞争与冒险的判断与消除组合电路的竞争与冒险的判断与消除38