数字逻辑-第十讲-数据选择器和分配器课件.ppt

1、内容：数据选择器和分配器内容：数据选择器和分配器目的与要求：目的与要求：1掌握四选一、八选一的逻辑功能，对应掌握四选一、八选一的逻辑功能，对应MSI器件的使用器件的使用2掌握用数据选择器实现逻辑函数的方法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了解数据分配器的逻辑功能重点与难点：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的逻辑功能及其实现逻辑函数的方法数据选择器数据选择器 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。选出来进行传输。这就需要用到数据选择器。 在数据

2、选择器中，通常用地址输入信号来完成挑选数在数据选择器中，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，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。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数据选择器的功能相当于一个单刀多掷开关 。输 入 D A1 A0输 出 YD0 0 0D1 0 1D2 1 0D3 1 1 D0 D1 D2 D31. 4 选选1数据选择器数据选择器00001100 D300 D200D111 D000 0D0D0D033221100301201101001D

3、mDmDmDmDAADAADAADAAY1. 4 选选1数据选择器数据选择器地址码决定从路输入中选哪路输出地址码决定从路输入中选哪路输出EN是使能端，低电平有效：是使能端，低电平有效： 当当EN=1时，输出时，输出Y=0，即无效。，即无效。 当当EN=1时，在地址输入时，在地址输入A1A0的的 控制下控制下,从从D0D3中选择一路输出。中选择一路输出。四选一选择器构成八选一选择器四选一选择器构成八选一选择器 00010010Y0Y0Y0集成数据选择器集成数据选择器集成双集成双4选选1数据选择器数据选择器74LS153 16 15 14 13 12 11 10 974LS153 1 2 3 4

4、5 6 7 8VCC 2S A0 2D3 2D2 2D1 2D0 2Y1S A1 1D3 1D2 1D1 1D0 1Y GND输 入输 出 S D A1 A0 Y1 0 D0 0 00 D1 0 10 D2 1 00 D3 1 1 0 D0 D1 D2 D3 选通控制端选通控制端S为低电平有效，即为低电平有效，即 时芯片被选中，时芯片被选中，处于工作状态；处于工作状态； 时芯片被禁止，时芯片被禁止， 。0S1S0Y2. 8选选1数据选择器数据选择器-74LS151输 入输 出D A2 A1 A0 SY Y 1D0 0 0 0 0D1 0 0 1 0D2 0 1 0 0D3 0 1 1 0D4

5、1 0 0 0D5 1 0 1 0D6 1 1 0 0D7 1 1 1 00 1D0 0DD1 1DD2 2DD3 3DD4 4DD5 5DD6 6DD7 7D 16 15 14 13 12 11 10 974LS151 1 2 3 4 5 6 7 8VCC D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2D3 D2 D1 D0 Y Y S GND数据选择器数据选择器74LS151的扩展的扩展 Y Y74LS151(2)D7 D0 A2A1A0 EN Y Y74LS151(1)D7 D0 A2A1A0 EN11D15 D8D7 D0A3A2A1A0S2S1Y2Y1YY2Y1001工作工作不工作不工作0

6、 1 0 1D50D5数据选择器数据选择器74LS151的扩展的扩展 Y Y74LS151(2)D7 D0 A2A1A0 EN Y Y74LS151(1)D7 D0 A2A1A0 EN11D15 D8D7 D0A3A2A1A0S2S1Y2Y1YY2Y1110不工作不工作工作工作1 1 0 0D120D123. 数据选择器实现逻辑函数数据选择器实现逻辑函数原理：原理：从前述分析可知，从前述分析可知，数据选择器是地址选择变量最小数据选择器是地址选择变量最小项的输出器；项的输出器；而任何一个逻辑函数都可以表示为最小项之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

7、实现逻和的标准形式。因此，用数据选择器可以很方便地实现逻辑函数。辑函数。方法方法：表达式：表达式比较法（公式法）比较法（公式法）；卡诺图比较法卡诺图比较法。1）当）当逻辑函数的变量个数逻辑函数的变量个数和数据选择器的和数据选择器的地址输入变量地址输入变量个数个数相同相同时，可直接用时，可直接用数据选择器来实现逻辑函数数据选择器来实现逻辑函数。2）当）当逻辑函数的变量个数逻辑函数的变量个数多于多于数据选择器的数据选择器的地址输入变地址输入变量个数量个数时（逻辑函数的变量个数最多比数据选择器的地址时（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，将余下的输入变量

8、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变量分别有序地加到数据选择器的地址输入端选择器的地址输入端上。上。确定数据选择器确定数据选择器 2 1 ABCBACBALn个地址变量的个地址变量的数据选择器，数据选择器，不需要增加门不需要增加门电路，最多可电路，最多可实现实现n1个变个变量的函数。量的函数。3个变量，选用个变量，选用4选选1数据选择器。数据选择器。逻辑函数逻辑函数 1 选用选用74LS15374LS153 2 74LS153有两有两个地址变量。个地址变量。求求D Di i 3 （1）公式法）公式法函数的标准与或表达式：函数的标准与或表达式：103210mmCmC

9、mABCBACBAL4 4选选1 1数据选择器输出信号的表达式：数据选择器输出信号的表达式：33221100DmDmDmDmY比较比较L L和和Y Y，得：，得：103210DDCDCD、 3 画连线图画连线图 4 C C 0 1 A B 0Y74LS153D0 D1 D2 D3 A1 A0 ST L21 4 求求D Di i的的方法方法（2）真值表法）真值表法miA B CLm00 0 00 0 101m10 1 00 1 110m21 0 01 0 100m31 1 01 1 111C=1时时L=1，故故D0=CC=0时时L=1，故故D1=CL=0，故故D2=0L=1，故故D3=1求求D

10、Di i的的方法方法（3）图形法）图形法 AB C000111100011011010m0m1m3m2D0=CD1=CD3=1D2=0例：用数据选择器实现函数：例：用数据选择器实现函数：)13,12,11,10, 9 , 5 , 4 , 3 , 0(),(mDCBAL选用选用8选选1数据选择器数据选择器74LS151设设A2=A、A1=B、A0=C求求Di ABCD00011110001110010111111001100001D0=DD2=1D6=1D4=DD1=DD3=0D7=0D5=1画连线图画连线图D D 1 0 D 1 1 0 A B C 0LY74LS151D0 D1 D2 D3

11、D4 D5 D6 D7 A2 A1 A0 EN例例1：用：用8选选1数据选择器实现逻辑函数数据选择器实现逻辑函数Y=AB+AC+BC。解一：解一：表达式比较法求解。表达式比较法求解。（1）将函数表达式转换为标准与）将函数表达式转换为标准与-或表达式如下：或表达式如下：（2）令）令A=A2、B=A1、C=A0，将上述表达式与，将上述表达式与8选选1数据选数据选择器输出函数表达式比较可得：择器输出函数表达式比较可得： D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=17653mmmmABCCABCBABCABCACABY7766554433221100DmDmDmDmDmDmDmDmY解二：解

12、二：卡诺图比较法求解。卡诺图比较法求解。（1）分别作出逻辑函数卡诺图和）分别作出逻辑函数卡诺图和8选选1数据选择器卡诺图如下数据选择器卡诺图如下（2）令）令A2=A、A1=B、A0=C，比较两个卡诺图可得：，比较两个卡诺图可得： D0=D1=D2=D4=0，D3=D5=D6=D7=1ABC 一般将卡诺图的变量数称为该图维数。如果把某些变量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。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当函数输入变量的数目大于数据选择器的地

13、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，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。维图。 例如：下例如：下图（图（a）为一个四变量的卡诺图，若把变量为一个四变量的卡诺图，若把变量D作为作为记图变量，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，如图（图（b）所示）所示。 若用若用八选一数据选择

14、器实现该八选一数据选择器实现该图（图（a）表示的）表示的函数，用函数，用图（图（b）降维卡诺图与八选一数据选择器的卡诺图相对应得：降维卡诺图与八选一数据选择器的卡诺图相对应得： 17,65,43, 021, 00DDDDDDDDDDDDD由此可绘制出由此可绘制出电路图。电路图。此图可以看出，当逻此图可以看出，当逻辑变量数大于数据选辑变量数大于数据选择器地址变量数时，择器地址变量数时，由由降维图绘制电路需要增加部分门降维图绘制电路需要增加部分门器件。器件。 图图(b)还可以继续降维得到图还可以继续降维得到图(C)。用用四选一数据选择器和部分门电路即四选一数据选择器和部分门电路即可实现逻辑函数的组

15、合逻辑电路。可实现逻辑函数的组合逻辑电路。数据分配器数据分配器 数据分配是数据选择的逆过程。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。上去的电路，称为数据分配器。由地址码决由地址码决定将输入数定将输入数据送给哪据送给哪路输出。路输出。输 入输出A1 A0Y0 Y1 Y2 Y3D0 00 11 01 1D 0 0 00 D 0 00 0 D 00 0 0 D逻辑表达式逻辑表达式地地址址变变量量输输入入数数据据013012011010 ADAYADAYAADYAADY11DA1 A0Y0

16、 Y1 Y2 Y3&逻辑图逻辑图集成数据分配器集成数据分配器 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。数据分配器。由由74LS138构成的构成的1路路-8路数据分配器路数据分配器G2BG1G2A 数据输出1 Y0 Y1 Y2STC 74LS138 Y3 Y4STA Y5STB Y6 Y7 A2 A1 A0 D数据输入端数据输入端地址输入端地址输入端01 0 1高电平高电平低电平低电平数据分配器的应用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分配器和数据选择器一起构成数据分时传送系统G2BG1G2A数据发送端数据接收端选择控制端数据输入数据输出1SD0D1D2D3 73LS151 YD4D5D6 END7 A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2STC 74LS138 Y3 Y4STA Y5STB Y6 Y7 A2 A1 A0选择器选择器分配器分配器高电平高电平低电平低电平1 1 0低电平低电平低电平低电平