数字逻辑 第十讲 数据选择器和分配器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0 0 1 1 0 0 0 0 D3 0 0 D2 0 0 D1 1 1 D0
1. 4 选1数据选择器
地址输入端 （选择控制信号）
使能端 数（ 据数 输据 入通 端道 ）
EN是使能端，低电平有效： 当EN=1时，输出Y=0，即无效。 当EN=1时，在地址输入A1A0的 控制下,从D0~D3中选择一路输出。
1. 4 选1数据选择器
输 D D0 D1 D2 D3 A1 0 0 1 1 入 A0 0 1 0 1 输 出 Y D0 D1 D2 D3
D0
D0 0 0 0 D0
Y A1 A0D0 A1A0 D1 A1 A0D 2 A1 A0 D3 m0 D0 m1 D1 m2 D2 m3 D3
真
求Di 的 方法
值
m1
表 m2
m3
（3）图形法
求Di 的 方法
AB C 0 1
00 0 1
m0
01 1 0
m1
11 1 1
m3
10 0 0
m2
D0=C
D1=C
D3=1
D2=0
例：用数据选择器实现函数：
L( A, B, C, D) m(0,3,4,5,9,10,11 ,12,13)
①选用8选1数据选择器74LS151 ②设A2=A、A1=B、A0=C ③求Di D2=1 D0=D
解二：卡诺图比较法求解。 （1）分别作出逻辑函数卡诺图和8选1数据选择器卡诺图如下 AB C
（2）令A2=A、A1=B、A0=C，比较两个卡诺图可得： D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=1
2）有n个地址端的数据选择器实现m变量函数（m>n）
一般将卡诺图的变量数称为该图维数。如果把某些变量 也作为卡诺图小方格内的值，则会减小图的维数，这种图称 为降维图。 当函数输入变量的数目大于数据选择器的地址端的数目 ,只有将函数卡诺图的维数降到与选择器卡诺图的维数相同， 两个卡诺图的才能一一对应。也就是说，对于函数输入变量 多于选择器地址端的电路设计，必须先对函数的卡诺图进行 维图。 例如：下图（a）为一个四变量的卡诺图，若把变量D作为 记图变量，把它从卡诺图的变量中消去，则得三变量的降维 图，如图（b）所示。
D5 14
D6 D 7 A0 13 12 11
A1 A 2 10 9
D0 D 0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7
74LS151 1 2 3 4 5 6 7 8
D3
D2
D1
D0
Y
Y
S
GND
数据选择器74LS151的扩展
D5 Y
Y2 Y
不工作
Y2 Y
D0 D1 D2 D3
画连线图
C C 0 1
A B 0
（2）真值表法
mi m0 A B C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 L 0 1 1 0 0 0 1 1
C=1时L=1， 故D0=C C=0时L=1， 故D1=C L=0， 故D2=0 L=1， 故D3=1
地址码决定从４路输入中选哪１路输出
0
0
0 1 0 Y0 Y0 1 Y0
0
0
四选一选择器构成八选一选择器
集成数据选择器
集成双4选1数据选择器74LS153
VCC 2S A0 2D 3 2D 2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
输 S 1 0 0 0 0 D × D0 D1 D2 D3
选择器
73LS151 Y S 1
分配器
数 据 输 出
低电平
A2 A1 A0
EN
1 1 0
选择控制端
地址输入端
1
0 1
数据分配器的应用
数据分配器和数据选择器一起构成数据分时传送系统
数据发送端 数 据 输 入 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 数据接收端 Y0 Y1 低电平 Y2 G2B ST C 74LS138 Y3 Y4 G1高电平 ST A Y5 ST B Y6 G2A Y7 低电平 A2 A1 A0
逻辑函数
n个地址变量的 数据选择器， 不需要增加门 电路，最多可 实现n＋1个变 量的函数。
L A B C A BC AB
3个变量，选用4 选1数据选择器。
1
1
确定数据选择器
2 2
选用74LS153
74LS153有两 个地址变量。
确定地址变量
A1=A、A0=B
3 （1）公式法 函数的标准与或表达式： 3
Y0 DA1 A0 Y2 DA1 A0 Y1 DA1 A0 Y3 DA1 A0
逻辑图
Y0 & D & Y1 Y2 & Y3 &
1 A1
1 A0
集成数据分配器 把二进制译码器的使能端作为数据输入端，二进制代码 输入端作为地址码输入端，则带使能端的二进制译码器就是 数据分配器。 由74LS138构成的1路-8路数据分配器 Y0 Y1 数 Y 数据输入端 2 0 G2B ST C 74LS138 Y3 据 D Y4 高电平 G1 输 1 ST A Y5 出 ST B Y6 G2A低电平 Y7 A 2 A1 A0
内容：数据选择器和分配器 目的与要求： 1．掌握四选一、八选一的逻辑功能，对应MSI器件的使用 2．掌握用数据选择器实现逻辑函数的方法 3．了解数据分配器的逻辑功能 重点与难点： 数据选择器的逻辑功能及其实现逻辑函数的方法
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。因此数据选择器定义为：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。 数据选择器的功能相当于一个单刀多掷开关 。 多路输入信号：N个； 输出信号：1个； 地址码：n位； 2n ≥N
2. 8选1数据选择器-74LS151
输 D × D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 入 A0 S × 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 输 YY 0 1 出
VCC D 4 16 15
若用八选一数据选择器实现该图（a）表示的函数，用 图（b）降维卡诺图与八选一数据选择器的卡诺图相对应得：
D 0 0, D 2 0, D 4 D, D 6 D, D1 D D3 D D5 D D7 1
由此可绘制出电路图。 此图可以看出，当逻 辑变量数大于数据选 择器地址变量数时， 由降维图绘制电路需要增加部分门 器件。 图(b)还可以继续降维得到图(C)。用 四选一数据选择器和部分门电路即 可实现逻辑函数的组合逻辑电路。
1）用具有n个地址端的数据选择器实现n变量函数
例1：用8选1数据选择器实现逻辑函数Y=AB+AC+BC。 解一：表达式比较法求解。 （1）将函数表达式转换为标准与-或表达式如下： Y AB AC BC
ABC ABC ABC ABC m3 m 5 m6 m7
（2）令A=A2、B=A1、C=A0，将上述表达式与8选1数据选 择器输出函数表达式比较可得： Y m0 D0 m1 D1 m2 D2 m3 D3 m4 D4 m5 D5 m6 D6 m7 D7 D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=1
≥1
0
D5
Y1 Y
工作
Y1 Y
74LS151(2) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
1S2 1
74LS151(1) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
0S
1
D15 … D8
D7
… D0 A3 A2 A1 A0
0 1 0 1
数据选择器74LS151的扩展
D12 Y
Y2 Y
工作
Y2 D12 Y
入 A1 × 0 0 1 1 A0 × 0 1 0 1
输 出 Y 0 D0 D1 D2 D3
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
选通控制端S为低电平有效，即 S 0 时芯片被选中，
处于工作状态； S 1 时芯片被禁止， Y 0。
≥1
0
Y1 Y
不工作
Y1 Y
74LS151(2) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
0S2 1
源自文库
74LS151(1) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
1S
1
D15 … D8
D7
… D0 A3 A2 A1 A0
1 1 0 0
3. 数据选择器实现逻辑函数
原理：从前述分析可知，数据选择器是地址选择变量最小 项的输出器；而任何一个逻辑函数都可以表示为最小项之 和的标准形式。因此，用数据选择器可以很方便地实现逻 辑函数。 方法：表达式比较法（公式法）；卡诺图比较法。 1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量 个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。 2）当逻辑函数的变量个数多于数据选择器的地址输入变 量个数时（逻辑函数的变量个数最多比数据选择器的地址 输入变量个数多一个），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。
D6=1
D4=D
AB CD 00 01 11 10
D1=D
00 1 0 1 0
D3=0
01 1 1 0 0
D7=0
11 1 1 0 0
D5=1
10 0 1 1 1
④画连线图
L Y 74LS151 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 A1 A0 EN
D D 1 0 D 1 1 0
A B C 0
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。 地 输 输 入 输出 址 入 变 数 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 量 据 0 0 D 0 0 0 由地址码决 D 0 1 0 D 0 0 定将输入数 1 0 0 0 D 0 据Ｄ送给哪 １路输出。 1 1 0 0 0 D 逻辑表达式
L A B C A BC AB m0C m1C m2 0 m3 1
4选1数据选择器输出信号的表达式：
Y m0 D0 m1D1 m2 D2 m3 D3
求Di 比较L和Y，得：
D0 C、D1 C 、D2 0、D3 1
4
L
4
Y
1 2
74LS153 A1 A0 ST
1. 4 选1数据选择器
地址输入端 （选择控制信号）
使能端 数（ 据数 输据 入通 端道 ）
EN是使能端，低电平有效： 当EN=1时，输出Y=0，即无效。 当EN=1时，在地址输入A1A0的 控制下,从D0~D3中选择一路输出。
1. 4 选1数据选择器
输 D D0 D1 D2 D3 A1 0 0 1 1 入 A0 0 1 0 1 输 出 Y D0 D1 D2 D3
D0
D0 0 0 0 D0
Y A1 A0D0 A1A0 D1 A1 A0D 2 A1 A0 D3 m0 D0 m1 D1 m2 D2 m3 D3
真
求Di 的 方法
值
m1
表 m2
m3
（3）图形法
求Di 的 方法
AB C 0 1
00 0 1
m0
01 1 0
m1
11 1 1
m3
10 0 0
m2
D0=C
D1=C
D3=1
D2=0
例：用数据选择器实现函数：
L( A, B, C, D) m(0,3,4,5,9,10,11 ,12,13)
①选用8选1数据选择器74LS151 ②设A2=A、A1=B、A0=C ③求Di D2=1 D0=D
解二：卡诺图比较法求解。 （1）分别作出逻辑函数卡诺图和8选1数据选择器卡诺图如下 AB C
（2）令A2=A、A1=B、A0=C，比较两个卡诺图可得： D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=1
2）有n个地址端的数据选择器实现m变量函数（m>n）
一般将卡诺图的变量数称为该图维数。如果把某些变量 也作为卡诺图小方格内的值，则会减小图的维数，这种图称 为降维图。 当函数输入变量的数目大于数据选择器的地址端的数目 ,只有将函数卡诺图的维数降到与选择器卡诺图的维数相同， 两个卡诺图的才能一一对应。也就是说，对于函数输入变量 多于选择器地址端的电路设计，必须先对函数的卡诺图进行 维图。 例如：下图（a）为一个四变量的卡诺图，若把变量D作为 记图变量，把它从卡诺图的变量中消去，则得三变量的降维 图，如图（b）所示。
D5 14
D6 D 7 A0 13 12 11
A1 A 2 10 9
D0 D 0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7
74LS151 1 2 3 4 5 6 7 8
D3
D2
D1
D0
Y
Y
S
GND
数据选择器74LS151的扩展
D5 Y
Y2 Y
不工作
Y2 Y
D0 D1 D2 D3
画连线图
C C 0 1
A B 0
（2）真值表法
mi m0 A B C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 L 0 1 1 0 0 0 1 1
C=1时L=1， 故D0=C C=0时L=1， 故D1=C L=0， 故D2=0 L=1， 故D3=1
地址码决定从４路输入中选哪１路输出
0
0
0 1 0 Y0 Y0 1 Y0
0
0
四选一选择器构成八选一选择器
集成数据选择器
集成双4选1数据选择器74LS153
VCC 2S A0 2D 3 2D 2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
输 S 1 0 0 0 0 D × D0 D1 D2 D3
选择器
73LS151 Y S 1
分配器
数 据 输 出
低电平
A2 A1 A0
EN
1 1 0
选择控制端
地址输入端
1
0 1
数据分配器的应用
数据分配器和数据选择器一起构成数据分时传送系统
数据发送端 数 据 输 入 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 数据接收端 Y0 Y1 低电平 Y2 G2B ST C 74LS138 Y3 Y4 G1高电平 ST A Y5 ST B Y6 G2A Y7 低电平 A2 A1 A0
逻辑函数
n个地址变量的 数据选择器， 不需要增加门 电路，最多可 实现n＋1个变 量的函数。
L A B C A BC AB
3个变量，选用4 选1数据选择器。
1
1
确定数据选择器
2 2
选用74LS153
74LS153有两 个地址变量。
确定地址变量
A1=A、A0=B
3 （1）公式法 函数的标准与或表达式： 3
Y0 DA1 A0 Y2 DA1 A0 Y1 DA1 A0 Y3 DA1 A0
逻辑图
Y0 & D & Y1 Y2 & Y3 &
1 A1
1 A0
集成数据分配器 把二进制译码器的使能端作为数据输入端，二进制代码 输入端作为地址码输入端，则带使能端的二进制译码器就是 数据分配器。 由74LS138构成的1路-8路数据分配器 Y0 Y1 数 Y 数据输入端 2 0 G2B ST C 74LS138 Y3 据 D Y4 高电平 G1 输 1 ST A Y5 出 ST B Y6 G2A低电平 Y7 A 2 A1 A0
内容：数据选择器和分配器 目的与要求： 1．掌握四选一、八选一的逻辑功能，对应MSI器件的使用 2．掌握用数据选择器实现逻辑函数的方法 3．了解数据分配器的逻辑功能 重点与难点： 数据选择器的逻辑功能及其实现逻辑函数的方法
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。因此数据选择器定义为：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。 数据选择器的功能相当于一个单刀多掷开关 。 多路输入信号：N个； 输出信号：1个； 地址码：n位； 2n ≥N
2. 8选1数据选择器-74LS151
输 D × D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 × 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 × 0 0 1 1 0 0 1 1 入 A0 S × 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 输 YY 0 1 出
VCC D 4 16 15
若用八选一数据选择器实现该图（a）表示的函数，用 图（b）降维卡诺图与八选一数据选择器的卡诺图相对应得：
D 0 0, D 2 0, D 4 D, D 6 D, D1 D D3 D D5 D D7 1
由此可绘制出电路图。 此图可以看出，当逻 辑变量数大于数据选 择器地址变量数时， 由降维图绘制电路需要增加部分门 器件。 图(b)还可以继续降维得到图(C)。用 四选一数据选择器和部分门电路即 可实现逻辑函数的组合逻辑电路。
1）用具有n个地址端的数据选择器实现n变量函数
例1：用8选1数据选择器实现逻辑函数Y=AB+AC+BC。 解一：表达式比较法求解。 （1）将函数表达式转换为标准与-或表达式如下： Y AB AC BC
ABC ABC ABC ABC m3 m 5 m6 m7
（2）令A=A2、B=A1、C=A0，将上述表达式与8选1数据选 择器输出函数表达式比较可得： Y m0 D0 m1 D1 m2 D2 m3 D3 m4 D4 m5 D5 m6 D6 m7 D7 D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=1
≥1
0
D5
Y1 Y
工作
Y1 Y
74LS151(2) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
1S2 1
74LS151(1) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
0S
1
D15 … D8
D7
… D0 A3 A2 A1 A0
0 1 0 1
数据选择器74LS151的扩展
D12 Y
Y2 Y
工作
Y2 D12 Y
入 A1 × 0 0 1 1 A0 × 0 1 0 1
输 出 Y 0 D0 D1 D2 D3
74LS153 1 2 3 4 5 6 7 8
1S
A1 1D 3 1D 2 1D 1 1D 0 1Y GND
选通控制端S为低电平有效，即 S 0 时芯片被选中，
处于工作状态； S 1 时芯片被禁止， Y 0。
≥1
0
Y1 Y
不工作
Y1 Y
74LS151(2) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
0S2 1
源自文库
74LS151(1) D7 … D0 A2 A1 A0 EN
1S
1
D15 … D8
D7
… D0 A3 A2 A1 A0
1 1 0 0
3. 数据选择器实现逻辑函数
原理：从前述分析可知，数据选择器是地址选择变量最小 项的输出器；而任何一个逻辑函数都可以表示为最小项之 和的标准形式。因此，用数据选择器可以很方便地实现逻 辑函数。 方法：表达式比较法（公式法）；卡诺图比较法。 1）当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量 个数相同时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数。 2）当逻辑函数的变量个数多于数据选择器的地址输入变 量个数时（逻辑函数的变量个数最多比数据选择器的地址 输入变量个数多一个），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。
D6=1
D4=D
AB CD 00 01 11 10
D1=D
00 1 0 1 0
D3=0
01 1 1 0 0
D7=0
11 1 1 0 0
D5=1
10 0 1 1 1
④画连线图
L Y 74LS151 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A2 A1 A0 EN
D D 1 0 D 1 1 0
A B C 0
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。 地 输 输 入 输出 址 入 变 数 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 量 据 0 0 D 0 0 0 由地址码决 D 0 1 0 D 0 0 定将输入数 1 0 0 0 D 0 据Ｄ送给哪 １路输出。 1 1 0 0 0 D 逻辑表达式
L A B C A BC AB m0C m1C m2 0 m3 1
4选1数据选择器输出信号的表达式：
Y m0 D0 m1D1 m2 D2 m3 D3
求Di 比较L和Y，得：
D0 C、D1 C 、D2 0、D3 1
4
L
4
Y
1 2
74LS153 A1 A0 ST