第2章-組合邏輯電路4多路選擇器

1、第第2 2章章 組合邏輯組合邏輯返回目錄 數(shù)字系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)過程中，有時要從一組輸入數(shù)據(jù)中，選擇出某一個數(shù)據(jù)，完成這種功能的邏輯電路稱作數(shù)據(jù)選擇器（或稱為多路選擇開關(guān)）。 數(shù)據(jù)選擇器是一個多輸入，單輸出的組合邏輯電路。數(shù)據(jù)選擇器是一個多輸入，單輸出的組合邏輯電路。1 1、數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計、數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計例：用小規(guī)模電路設(shè)計4選1數(shù)據(jù)選擇器。什么是4選1？用開關(guān)來表示。在地址碼的控制下，從D0D3中任選一個送到公共輸出端Y。00011011真值表：真值表：301201101001DAADAADAADAAY0D2D1D3DY00112233mmmmDDDDA A1 1A A0 0二位地址輸入二位地

2、址輸入（共（共4 4個最小項），每個最個最小項），每個最小項對應(yīng)從小項對應(yīng)從4 4個輸入數(shù)據(jù)個輸入數(shù)據(jù)D D3 3D D0 0中選擇出一個需要數(shù)中選擇出一個需要數(shù)據(jù)到輸出。據(jù)到輸出。真值表：真值表：A1A0Y00D001D110D211D31110D1D2D3D1A0AY&1301201101001DAADAADAADAAY00112233mmmmDDDD圖 2.19 四選一多路開關(guān)V VI I/ V VO OV VI I/ V VO OCV VI I/ V VO OV VI I/ V VO OTGCCC導(dǎo)通條件：導(dǎo)通條件：01CC雙向開關(guān)：（模擬開關(guān)）雙向開關(guān)：（模擬開關(guān)）11111

3、111TGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTGTG111111A1A0D10D11D12D13D20D21D22D23Y1Y22 2、 中規(guī)模中規(guī)模CMOSCMOS集成電路集成電路CC4539CC4539雙四選一數(shù)據(jù)選擇器雙四選一數(shù)據(jù)選擇器原理圖原理圖1ST2ST1ST2STA1A0Y1Y200D10D20101000雙四選一功能表雙四選一功能表: :3 3、中規(guī)模、中規(guī)模TTLTTL集成電路集成電路74LS15374LS153雙雙4 4選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器工作原理工作原理&1&11111111S2S10D11D12D13D1A2A20D21D22D23D1Y2Y

4、雙四選一雙四選一MUXMUX邏輯符號邏輯符號: :雙四選一原理圖雙四選一原理圖: :D10D20D11D12D13D21D22D23Y1Y2雙刀四擲開關(guān)雙刀四擲開關(guān)CD (R)CD (L)DVD (R)DVD (L)VCD (L)VCD (R)DTS (R)DTS (L)(L)(R)四選一邏輯符號四選一邏輯符號: :MUX:多路開關(guān)A0A10103GD20D21D22D232STEN2Y20123D10D11D12D131STEN1Y10123MUX1023EN0103GMUXA0A1D0D1D2D3STY 8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器邏輯符號：數(shù)據(jù)選擇器邏輯

5、符號：(74151) A2A0三位地址輸入（共8個最小項），可以從8個輸入數(shù)據(jù)D7D0中選擇一個需要數(shù)據(jù)到輸出。：選通端，低有效。ST：互補輸出端。， WYD7D0八個數(shù)據(jù)輸入端。反碼輸出。原碼輸出， WYD0D1D2D3D4D5D6D71023EN01MUXY270G5467WA0A1A2STA2A1A000011110011 1X XX XX X0 01 10 00 00 00 0D D0 0/ D/ D0 00 00 00 01 1D D1 1/ D/ D1 10 00 01 10 0D D2 2/ D/ D2 20 00 01 11 1D D3 3/ D/ D3 30 01 10 00

6、 0D D4 4/ D/ D4 40 01 10 01 1D D5 5/ D/ D5 50 01 11 10 0D D6 6/ D/ D6 60 01 11 11 1D D7 7/ D/ D7 78 8選選1 1功能表功能表: :ST2A10用卡諾圖表示用卡諾圖表示8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器：數(shù)據(jù)選擇器：D0D1D2D3D6D7D4D5Y:Y:原碼輸出卡諾圖原碼輸出卡諾圖最小項的下腳標(biāo)和對應(yīng)數(shù)最小項的下腳標(biāo)和對應(yīng)數(shù)據(jù)輸出的下腳標(biāo)一一對應(yīng)。據(jù)輸出的下腳標(biāo)一一對應(yīng)。 8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器例：用一片例：用一片2-4譯碼器和四片譯碼器和四片8選選1數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成32選選1

7、數(shù)據(jù)選擇器。數(shù)據(jù)選擇器。解：解：25 = 32 ，32選選1就需要就需要5位地址。位地址。用用A4A3A2A1A0來表示地址碼。來表示地址碼。地址分配：地址分配：A4A3作作2-4譯碼器地址輸入。譯碼器輸出分別接譯碼器地址輸入。譯碼器輸出分別接四片四片8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器的片選端數(shù)據(jù)選擇器的片選端 / ST/ ST。在在A A4 4A A3 3作作用下，四片用下，四片8選選1分別被選中，片選端為分別被選中，片選端為0的選擇的選擇器工作，片選端為器工作，片選端為1的選擇器不工作。的選擇器不工作。A2A1A0作作8選選1地址輸入。在地址輸入。在A2A1A0作用下，選作用下，選擇器擇器8個輸入

8、端數(shù)據(jù)分別被選中并輸出。個輸入端數(shù)據(jù)分別被選中并輸出。 片選信號選擇由那一片選擇器工作，工作的選擇器那一位輸出由地址碼決定。0 1 2 3 4 5 6 70 1 2ENYMUX(1)07GD0D1D2D3D4D5D6D70 1 2 3 4 5 6 70 1 2ENYMUX(2)07GD8D15D16D230 1 2 3 4 5 6 70 1 2ENYMUX(3)07G0 1 2 3 4 5 6 70 1 2ENYMUX(4)07GD24D31A0A1A2A3A4012301ENBIN/OCT11Y選中第一片。0,0Y。 選中第二片 01Y選中第四片。0,3Y片選信號片選信號：尋址信號尋址信號：

9、例如：A4A3A2A1A0=11101選中第四片選擇選中第四片選擇器的器的D5輸出。輸出。Y = D291 11 11 10 01 10 01 11 11 1D5D29片。選中第三0,2Y0000 1 2 3 4 5 6 70 1 2YENMUX(2)07GD8D15D23D160 1 2 3 4 5 6 70 1 2YENMUX(3)07GA0A1A2A3A4012301ENMUXY0 1 2 3 4 5 6 70 1 2YMUX(1)07GD0D1D2D3D4D5D6D7END320 1 2 3 4 5 6 70 1 2YENMUX(4)07GD24例如：例如：A4A3A2A1A0=111

10、01在在A2A1A0 0地址碼作用下，四片地址碼作用下，四片8選選1都有輸出，都有輸出，總輸出由高位地址嗎總輸出由高位地址嗎A A4 4A A3 3決定。決定。1 11 11 10 01 1D5D13D21D29D29兩例區(qū)別兩例區(qū)別共同點：都實現(xiàn)共同點：都實現(xiàn)32選選1不同點：不同點：擴(kuò)展地址用譯碼器選擇器選 具有具有N N地址端的數(shù)據(jù)選擇器實地址端的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)現(xiàn)N N變量函數(shù)。變量函數(shù)。地址數(shù)變量數(shù)。地址數(shù)變量數(shù)。例：用8選1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)解：首先用卡諾圖表示首先用卡諾圖表示8 8選選1 1選擇器的功能表。選擇器的功能表。 然后將給定函數(shù)填卡諾圖。然后將給定函數(shù)填卡諾圖。 其次比較

11、兩個卡諾圖得出：其次比較兩個卡諾圖得出：D0=D2=D3=D7=0D1=D4=D5=D6=1 最后畫出用最后畫出用8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)F F的電路圖。的電路圖。令：A2 = AA1 = BA0 = C01234567210ENYMUX07G1A B CFA2A1A000011110010D1D2D3D6D7D4D5DABC000111100110000111本例說明：本例說明： 具有N個地址輸入的數(shù)據(jù)選擇器，可以實現(xiàn)N個變量的函數(shù)。只需要將輸入變量加到選擇器的地址端，選擇器的輸入端按卡諾圖小方格中最小項的取值對應(yīng)相連即可。 具有具有N N地址端的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)地

12、址端的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)M M變量函數(shù)。地址變量函數(shù)。地址數(shù)變量數(shù)。數(shù)變量數(shù)。實現(xiàn)實現(xiàn) NM NM 的組合邏輯函數(shù)有兩種方法：的組合邏輯函數(shù)有兩種方法： 擴(kuò)展法擴(kuò)展法 降維法降維法一個一個8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇器可以實現(xiàn)256256種三變量函數(shù)。種三變量函數(shù)。2 28 8=256=256實現(xiàn)實現(xiàn) NM NM 的組合邏輯函數(shù)有兩種方法：的組合邏輯函數(shù)有兩種方法： 擴(kuò)展法擴(kuò)展法 降維法降維法例：例：用用8選選1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)四變量函數(shù)數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)四變量函數(shù)F(ABCD)= m(1,5,6,7,9,11,12,13,14)分析：8選1選擇器有3個地址輸入端，8個數(shù)據(jù)輸入端。而四變量

13、函數(shù)共有16個最小項，要用3個地址端的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)四變量函數(shù)，可以采用擴(kuò)展法及降維法實現(xiàn)。將兩片將兩片8選選1選擇器擴(kuò)展為選擇器擴(kuò)展為16選選1就可以實現(xiàn)四變量函數(shù)。就可以實現(xiàn)四變量函數(shù)。ABCD0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111F(ABCD)= m(1,5,6,7,9,11,12,13,14)高位地址高位地址A作片選信號：作片選信號：A=0, ,片片1選通，片選通，片2禁止。輸出禁止。輸出m0m7 中的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)。A=1, ,片片2選通，片選通，片1禁止。輸出禁止。輸出m8m15中的數(shù)據(jù)。中的數(shù)

14、據(jù)。BCD作為兩片作為兩片8選選1的的A2A1A0公共公共地址輸入信號。地址輸入信號。每片選擇器數(shù)據(jù)輸入端的連接與每片選擇器數(shù)據(jù)輸入端的連接與N地址實現(xiàn)地址實現(xiàn)N變量函數(shù)的變量函數(shù)的方法相同。方法相同。 本例也可以本例也可以用用4 4選選1 1選擇選擇器擴(kuò)展為器擴(kuò)展為1616選選1 1。156 79 11140 1 2 3 4 5 6 72 1 0ENYMUX(1)07G 10 1 2 3 4 5 6 72 1 0ENYMUX(2)07GABCD11FF(ABCD)= m(1,5,6,7,9,11,12,13,14)ABCD00000001001000110100010101100111100

15、0100110101011110011011110111115679 1112140 1 2 3ENY0 1MUX(1)0 1 2 3ENY0 1MUX(2)0 1 2 3ENY0 1MUX(3)0 1 2 3ENY0 1MUX(4)0 1 2 3ENY0 1MUX(5)DCBAF1AB00 01 11 10CD0001111000000001 11111111ABC0001111001 卡諾圖的變量數(shù)稱為該圖的卡諾圖的變量數(shù)稱為該圖的維數(shù)維數(shù)。所謂降維，就是降輸入變量，。所謂降維，就是降輸入變量，被降掉的變量填入相應(yīng)的小方格中，叫做記圖變量。被降掉的變量填入相應(yīng)的小方格中，叫做記圖變量。要求

16、熟練掌握要求熟練掌握例：例：F(ABCD)=m(1,5,6,7,9,1114)要求用要求用8選選1選擇器實現(xiàn)該函數(shù)。選擇器實現(xiàn)該函數(shù)。 將將F F填入四變量卡諾圖：填入四變量卡諾圖： 將將D D作為記圖變量，（減少作為記圖變量，（減少一個變量一個變量D)D)畫出降維卡諾圖畫出降維卡諾圖。 填降維圖：填降維圖：ABC=000ABC=001ABC=010ABC=011ABC=100ABC=101ABC=110ABC=111填7填001填填213填填4填516填11 將完成后的降維圖和將完成后的降維圖和8 8選選1 1數(shù)據(jù)選擇器卡諾圖進(jìn)行比數(shù)據(jù)選擇器卡諾圖進(jìn)行比較，得出選擇器輸入信號。較，得出選擇器

17、輸入信號。ABC000111100111比較的結(jié)果：比較的結(jié)果：D0 = D2 = D4 = D5 = DD1 = 0D6 = D3 = 1DD7 畫出用畫出用8 8選選1 1實現(xiàn)函數(shù)實現(xiàn)函數(shù)F F的電路圖。的電路圖。 本例若要求用本例若要求用4 4選選1 1選擇器實現(xiàn)函數(shù)選擇器實現(xiàn)函數(shù)F F，可進(jìn)行二次，可進(jìn)行二次降維。即將三變量再降為兩變量，以降維。即將三變量再降為兩變量，以C C作為記圖變量。作為記圖變量。降維圖和降維圖和8選選1數(shù)據(jù)選擇器卡諾圖進(jìn)行比較數(shù)據(jù)選擇器卡諾圖進(jìn)行比較A2A1A000011110010D1D2D3D6D7D4D5D121001 2345 6 7Y70GENMUX

18、FABCD1AB0101ABC000111100111降維過程：降維過程：當(dāng)當(dāng) AB = 00時：時：當(dāng)當(dāng) AB = 01時：時：當(dāng)當(dāng) AB = 10時：時：當(dāng)當(dāng) AB = 11時：時：DC0CDCF對應(yīng)CDC1CDCF對應(yīng)DCDCCCDCCDDCDCF對應(yīng)DCDCDDC 降維完成后，與4選1選擇器卡諾圖進(jìn)行比較，比較的結(jié)果：DCDCCCCFD1對應(yīng)AB0101 最后畫出用與非門及最后畫出用與非門及4 4選選1 1選擇器組成的實現(xiàn)函數(shù)選擇器組成的實現(xiàn)函數(shù)F F的電的電路圖。路圖。DCD0CDDCDDDCD1DCDCDD2DCD3CDDCDCDCDCD1&1&ABCD1A0A01010D1D2D3D&10123A1A0EN70GYFMUX要求用數(shù)據(jù)選擇器分時要求用數(shù)據(jù)選擇器分時傳送傳送4 4位位8421BCD8421BCD碼，并碼，并譯碼顯示。譯碼顯示。地址碼：地址碼：