數(shù)字邏輯11-2

1、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸方方式式0110發(fā)送發(fā)送0110并行傳送并行傳送0110串行傳送串行傳送并并- -串轉(zhuǎn)換：串轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器串串- -并轉(zhuǎn)換：并轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器3. 4 數(shù)據(jù)選擇器和分配器數(shù)據(jù)選擇器和分配器接收接收0110 在發(fā)送端和接收端不需要在發(fā)送端和接收端不需要數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 并并-串串 或或 串串-并并 轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置，但每位數(shù)據(jù)各占一條傳輸線，當(dāng)?shù)课粩?shù)據(jù)各占一條傳輸線，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)位數(shù)增多時，成本較高，傳送數(shù)據(jù)位數(shù)增多時，成本較高，且很難實現(xiàn)。且很難實現(xiàn)。3. 4. 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 ( Data Selector )能夠從能夠從多路多路數(shù)據(jù)輸入中數(shù)據(jù)輸入中

2、選擇一路選擇一路作為輸出的電路作為輸出的電路一、一、4 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器輸輸入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)選擇控制信號選擇控制信號A0Y4選選1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器D0D3D1D2A11. 工作原理工作原理0 0 0 1 1 0 1 1 D0D1D2D3D0 0 0D0D A1 A0 2. 真值表真值表D1 0 1D2 1 0D3 1 1Y D1D2D33. 函數(shù)式函數(shù)式 013012011010AADAADAADAADY 一、一、4 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器3. 函數(shù)式函數(shù)式013012011010AADAADAADAADY 4. 邏輯圖邏輯圖33221100 DmDmDm

3、Dm 1&11YA11A0D0D1D2D30 0 0 1 1 0 1 1 = D0= D1= D2= D3 二、集成數(shù)據(jù)選擇器二、集成數(shù)據(jù)選擇器1. 8 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器74151 74LS151 74251 74LS251引引腳腳排排列列圖圖功功能能示示意意圖圖選通控制端選通控制端 SVCC 地地1324567816 15 14 13 12 11 10 974LS151D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 D3 D2 D1 D0 Y Y SMUXD7A2D0A0A1SYY禁止禁止使能使能1 0 0 0 0D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5

4、 D6 D6 D7 D7 0 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 0 A2 A0 地址端地址端D7 D0 數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)輸出端、 YY012701210120AAADAAADAAADY ，選擇器被禁止，選擇器被禁止時時當(dāng)當(dāng) 1 S），選擇器被選中（使能，選擇器被選中（使能時時當(dāng)當(dāng) 0 S1 0 YY2. 集成數(shù)據(jù)選擇器的擴(kuò)展集成數(shù)據(jù)選擇器的擴(kuò)展兩片兩片 8 選選 1（74151）16 選選 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器A2 A1 A0 A3 D15 D81Y1S74151 (2)D7A2D0ENA0A1YY2D7 D074151 (1)D7A2D

5、0ENA0A1SYY1低位低位高位高位0 禁止禁止使能使能0 70 D0 D7 D0 D7 1 使能使能禁止禁止D8 D15 0 D8 D15 0 四片四片 8 選選 1（74151）32 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器1/2 74LS139SA4A3A2A1A0&Y方法方法 1： 74LS139 雙雙 2 線線 - 4 線譯碼器線譯碼器74151 (4)D7A2D0ENA0A1S4Y374151 (1)D7A2D0ENA0A1D0S1Y074151 (2)D7A2D0ENA0A1S2Y174151 (3)D7A2D0ENA0A1S3Y2D7D8D15D16D23D24D311 1 1 1 1

6、 0 7禁止禁止 禁止禁止 禁止禁止 禁止禁止 0 0 01 1 1 0 禁止禁止 禁止禁止 禁止禁止 使能使能 0 1禁止禁止 禁止禁止 使能使能 禁止禁止 禁止禁止 使能使能 禁止禁止 禁止禁止 使能使能 禁止禁止 禁止禁止 禁止禁止 1 01 1D0 D7 D8 D15 D16 D23 D24 D311 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 方法方法 2：74LS153 雙雙 4 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器34 AA（1） （2） （3） （4）輸出信號輸出信號0 0工工 禁禁 禁禁 禁禁70 DD0 1禁禁 工工 禁禁 禁禁158 DD1 0禁禁 禁禁 工工 禁禁2316 D

7、D1 1禁禁 禁禁 禁禁 工工3124 DD譯譯碼碼器器輸輸出出00 Y01 Y02 Y03 Y方法方法 1：四片四片 8 選選 1（74151）32 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器四路四路 8 位位并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)四片四片8選選1四路四路 1 位位串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)一片一片4選選1一路一路 1 位位串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)（電路略）（電路略）真值表真值表（使用（使用 74LS139 雙雙 2 線線 - 4 線譯碼器）線譯碼器）3. 4. 2 數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器 ( Data Demultiplexer )將將 1 路路輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)需要分別傳送到輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)需要分別傳送到 m 個個輸出端輸出端一、

8、一、1 路路-4 路數(shù)據(jù)分配器路數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出選擇控制選擇控制0 00 11 01 11A0A3210 YYYYD 0 0 00 D 0 00 0 D 00 0 0 D01AAD 01AAD 01AAD 01AAD &Y0&Y1&Y2&Y31A01A1DDA01 路路-4 路路數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器Y0Y3Y1Y2A1真真值值表表函函數(shù)數(shù)式式邏輯圖邏輯圖二、集成數(shù)據(jù)分配器二、集成數(shù)據(jù)分配器用用 3 線線-8 線譯碼器線譯碼器可實現(xiàn)可實現(xiàn) 1 路路-8 路路數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 S1 數(shù)據(jù)輸入（數(shù)據(jù)輸入（D） 32使使能能控控制制端端、 SS）數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸

9、輸出出（ 70DYY地址碼地址碼 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入( (任選一路任選一路) )。實實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分配配器器的的功功能能時時 , 032 SSS3 數(shù)據(jù)輸入（數(shù)據(jù)輸入（D）數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)輸輸出出（ 70DYY 21使使能能控控制制端端、 SS。實實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分配配器器的的功功能能時時 , 0 , 121 SS74LS138Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 A0 A1 A2 S3 S2 S1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A0 A1 A2 STB STC STA Y7 3. 5 用用 MSI 實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)3. 5. 1 用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用數(shù)

10、據(jù)選擇器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)一、基本原理和步驟一、基本原理和步驟1. 原理：原理：選擇器輸出為標(biāo)準(zhǔn)與或式，含地址變量的選擇器輸出為標(biāo)準(zhǔn)與或式，含地址變量的全部最小項。例如全部最小項。例如 而任何組合邏輯函數(shù)都可以表示成為最小項之和而任何組合邏輯函數(shù)都可以表示成為最小項之和的形式，故可用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)。的形式，故可用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)。013012011010AADAADAADAADY 01270120AAADAAADY 4 選選 18 選選 12. 步驟步驟(1) 根據(jù)根據(jù) n = k - 1 確定數(shù)據(jù)選擇器的規(guī)模和型號確定數(shù)據(jù)選擇器的規(guī)模和型號(n 選擇器選擇器地址碼地址碼，k 函數(shù)的函數(shù)的變量個數(shù)

11、變量個數(shù))(2) 寫出函數(shù)的寫出函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或式標(biāo)準(zhǔn)與或式和選擇器和選擇器輸出信號表達(dá)式輸出信號表達(dá)式(3) 對照比較確定選擇器各個輸入變量的表達(dá)式對照比較確定選擇器各個輸入變量的表達(dá)式 (4) 根據(jù)采用的根據(jù)采用的數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器和和求出的表達(dá)式求出的表達(dá)式畫出連畫出連線圖線圖二、應(yīng)用舉例二、應(yīng)用舉例 例例 3.5.1 用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù) 解解 (2) 標(biāo)準(zhǔn)與或式標(biāo)準(zhǔn)與或式ABCCABCBABCAF ACBCABF (1) n = k - -1 = 3 - -1 = 2 可用可用 4 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 74LS153數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器01301201

12、1010AADAADAADAADY (3) 確定輸入變量和地址碼的對應(yīng)關(guān)系確定輸入變量和地址碼的對應(yīng)關(guān)系令令 A1 = A, A0 = B01 BAABCBACBAF則則 D0 = 0 D1 =D2 = C D3 = 1方法一：公式法方法一：公式法ABDBADBADBADY3210 FA BY1/2 74LS153D3D2D1D0A1A0ST1C(4) 畫連線圖畫連線圖(4) 畫連線圖畫連線圖(與方法一相同與方法一相同)方法二：圖形法方法二：圖形法按按 A、B 順序?qū)懗龊瘮?shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或式順序?qū)懗龊瘮?shù)的標(biāo)準(zhǔn)與或式ABCCABCBABCAF 含變量含變量 C 的的 F 的卡諾圖的卡諾圖含變量含變量

13、Di 的的 Y 的卡諾圖的卡諾圖AB0101A1A001010CC1D0D1D2D3令令 A1 = A, A0 = B則則 D0 = 0 D1 =D2 = C D3 = 1例例 3.5.3 用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù) mZ148,9,10,12,3,4,5,6,7, 解解 (2) 函數(shù)函數(shù) Z 的標(biāo)準(zhǔn)與或式的標(biāo)準(zhǔn)與或式DABCDCABDCBADCBADCBA BCDADBCADCBADCBACDBAZ 8 選選 1012701210120AAADAAADAAADY (3) 確定輸入變量和地址碼的對應(yīng)關(guān)系確定輸入變量和地址碼的對應(yīng)關(guān)系(1) n = k-1 = 4-1 = 3若令若

14、令A(yù)2 = A, A1= B, A0= C(4) 畫連線圖畫連線圖則則D2=D3 =D4 =1D0= 0用用 8 選選 1 數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器 74LS151ZA B C1DD1D1=DDmDmDmmmmDmZ 7654321 11100 mDDDD 765Y 74LS151D7D6D5D4D3D2D1D0A2A1A0S方法一：公式法方法一：公式法則則方法二：圖形法方法二：圖形法 mZ148,9,10,12,3,4,5,6,7,ABCD0001111000 01 11 100011111001111100DmDmDmmmmDmmZ 76543210 111000 m, 1432 DDDDm

15、112 mDm 613 mDm 7Dm 514 m, , 010DDD DDDD 765令令 A2 = A A1= B A0= C3.6 只讀存儲器只讀存儲器（ROM）ROMROM分類分類掩模掩模 ROM可編程可編程 ROM（PROM Programmable ROM）可擦除可編程可擦除可編程 ROM（EPROM Erasable PROM）掩模掩模 ROMPROM生產(chǎn)過程中在掩模板控制下寫入，內(nèi)容固定，生產(chǎn)過程中在掩模板控制下寫入，內(nèi)容固定，不能更改不能更改內(nèi)容可由用戶編好后寫入，一經(jīng)寫入不能更改內(nèi)容可由用戶編好后寫入，一經(jīng)寫入不能更改紫外光擦除（約二十分鐘）紫外光擦除（約二十分鐘）EPRO

16、M存儲數(shù)據(jù)可以更改，但改寫麻煩，工作時只讀存儲數(shù)據(jù)可以更改，但改寫麻煩，工作時只讀EEPROM 或或 E2PROM電擦除（幾十毫秒）電擦除（幾十毫秒）RAM：在工作時既能從中讀出（取出）信息，又能：在工作時既能從中讀出（取出）信息，又能隨時寫入（存入）信息，但斷電后所存信息消失。隨時寫入（存入）信息，但斷電后所存信息消失。ROM：在工作時只能從中讀出信息，不能寫入信息，：在工作時只能從中讀出信息，不能寫入信息，且斷電后其所存信息在仍能保持。且斷電后其所存信息在仍能保持。存儲器存儲器分類分類3.6.1 ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)一、一、ROM 的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)

17、構(gòu)示意圖地址輸入地址輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出01 AAn- - n 位地址位地址01 DDb- - b b 位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)A0A1An-1D0D1Db-1D0D1Db-1A0A1An-12nb ROM最最高高位位最最低低位位2. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖存儲單元存儲單元數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出字字線線位線位線地址譯碼器地址譯碼器ROM 存儲容量存儲容量 = 字線數(shù)字線數(shù) 位線數(shù)位線數(shù) = 2n b（位）（位）地地址址輸輸入入0單元單元1單元單元i 單元單元2n-1單元單元D0D1Db-1A0A1An-1W0W1WiW2n-13. 邏輯結(jié)構(gòu)示意圖邏輯結(jié)構(gòu)示意圖(1) 中大規(guī)模集成電路中門電路的簡化畫法中大

18、規(guī)模集成電路中門電路的簡化畫法連上且為硬連接，不能通過編程改變連上且為硬連接，不能通過編程改變編程連接，可以通過編程將其斷開編程連接，可以通過編程將其斷開斷開斷開DBAY A BDCABDY&CBAY ABCY1與門與門或門或門 AY=AY=AAZ=AY=AAYA1A1YA1YZ緩沖器緩沖器同相輸出同相輸出反相輸出反相輸出互補(bǔ)輸出互補(bǔ)輸出(2) 邏輯結(jié)構(gòu)示意圖邏輯結(jié)構(gòu)示意圖m0A0A1An-1m1mim2n-1譯譯碼碼器器Z0(D0) 或門或門Z1(D1) 或門或門Zb-1(Db-1) 或門或門2n個與門構(gòu)成個與門構(gòu)成 n 位位二進(jìn)制譯碼器二進(jìn)制譯碼器 , 輸輸出出2n 個最小項。個最小項。0

19、1210DmmmZni - -1101DmmmZi .112101b-ib-DmmmmZn - -n個個輸輸入入變變量量b 個輸出函數(shù)個輸出函數(shù)或門陣列或門陣列與門陣列與門陣列W0(m0)W2(m2)D 0=W0+ +W2=m0+ +m2二、二、ROM 的基本工作原理的基本工作原理1. 電路組成電路組成二極管或門二極管或門二極管與門二極管與門W0(m0)+VCC1A0A1A111A01VccEND3END2END1END0D3 D2 D1 D0 W0(m0)W1(m1)W2(m2)W3(m3)與與門門陣陣列列( (譯碼器譯碼器) )或或門門陣陣列列( (編碼器編碼器) )位位線線字線字線輸出輸

20、出緩沖緩沖EN2. 工作原理工作原理輸出信號的邏輯表達(dá)式輸出信號的邏輯表達(dá)式0100AAmW 0111AAmW 0122AAmW 0133AAmW 0010120200 AAAAAmmWWD 013211 AAWWWD 103202AAWWWD 0313AWWD 1A111A01VccEND3END2END1END0D3 D2 D1 D0 W0(m0)W1(m1)W2(m2)W3(m3)與與門門陣陣列列( (譯碼器譯碼器) )或或門門陣陣列列( (編碼器編碼器) )位位線線輸出輸出緩沖緩沖EN字線字線字線：字線：位線：位線：輸出信號的真值表輸出信號的真值表0 00 11 01 10 1 0 1

21、A1 A0D3 D2 D1 D01 0 1 00 1 1 11 1 1 03. 功能說明功能說明(1) 存儲器存儲器(2) 函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器地址地址存儲存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入變量輸入變量01 AA輸出函數(shù)輸出函數(shù)0123 DDDD(3) 譯碼編碼譯碼編碼字線字線編碼編碼0W0 1 0 11 0 1 00 1 1 11 1 1 0A1 A00 00 11 01 1輸入輸入變量變量輸出輸出函數(shù)函數(shù)1W2W3W3.6.2 ROM 應(yīng)用舉例及容量擴(kuò)展應(yīng)用舉例及容量擴(kuò)展一、一、ROM 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例用用 ROM 實現(xiàn)實現(xiàn)以下邏輯函數(shù)以下邏輯函數(shù)例例 3.6.2Y1= m (2,3,4,5,8,9,14,

22、15）Y2= m (6,7,10,11,14,15）Y3= m (0,3,6,9,12,15）Y4= m (7,11,13,14,15）A1B1C1D1m0m1m2m3m4m5m6m7m8m9m10m11m12m13m14m15Y2Y3Y4Y1譯碼器譯碼器編碼器編碼器1、實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)、實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)2、用、用ROM作函數(shù)運(yùn)算表作函數(shù)運(yùn)算表用ROM構(gòu)成能實現(xiàn)函數(shù)yx2的運(yùn)算表電路。設(shè)x的取值范圍為015的正整數(shù)，則對應(yīng)的是4位二進(jìn)制正整數(shù)，用BB3B2B1B0表示。根據(jù)yx2可算出y的最大值是1522 2 5 ， 可 以 用 8 位 二 進(jìn) 制 數(shù) Y Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示

23、。由此可列出YB2即yx2的真值表。例例 3.6.2輸 入輸 出注B3 B2 B1 B0Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0十進(jìn)制數(shù)0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 10 0 0 1 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 10 0 1 0 0 1 0 10 0 1 1 0 0

24、0 10 1 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 1 0 0 1 0 00 1 1 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 0 01 0 1 0 1 0 0 11 1 0 0 0 1 0 01 1 1 0 0 0 0 10149162536496481100121144169196225真真值值表表邏邏輯輯表表達(dá)達(dá)式式)15,13,11, 9 , 7 , 5 , 3 , 1 (0)14,10, 6 , 2()13,11, 5 , 3()12,11, 9 , 7 , 5 , 4()15,13,11,10, 7 , 6()15,14,11,10, 9 , 8()15,14

25、,13,12(01234567mYYmYmYmYmYmYmYm0m1m2m3m4m5m6m7m8m9m10m11m12m13m14m15與門陣列(地址譯碼器)或門陣列(存儲矩陣)Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0B3 B3 B2 B2 B1 B1 B0 B0陣列圖陣列圖二、二、ROM 容量擴(kuò)展容量擴(kuò)展1. 存儲容量存儲容量存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力，為存儲器含存儲單元存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力，為存儲器含存儲單元的總位數(shù)。的總位數(shù)。存儲容量存儲容量 = = 字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù) 位數(shù)位數(shù)字字 word位位 bit1k 1 : 1024 個字個字 每個字每個字 1 位位 存儲容量存儲容量 1 k1k 4 : 1024 個字個字 每個字每個字 4 位位 存儲容量存儲容量 4 k256 8 : 256 個字個字 每個字每個字 8 位位 存儲容量存儲容量 2 k64 k 16: 64 k 個字個字 每個字每個字 16 位位 存儲容量存儲容量 1024（1M） 2. 存儲容量與地址位數(shù)的關(guān)系存儲容量與地址位數(shù)的關(guān)系存儲容量存儲容量 256 48 位地址位地址256