数字逻辑11-2

数据传输方式,0,1,1,0,并行传送,0,1,1,0,串行传送,并-串转换：数据选择器,串-并转换：数据分配器,3.4数据选择器和分配器,在发送端和接收端不需要数据并-串或串-并转换装置，但每位数据各占一条传输线，当传送数据位数增多时，成本较高，且很难实现。,3.4.1数据选择器(DataSelector),能够从多路数据输入中选择一路作为输出的电路,一、4选1数据选择器,输入数据,输出数据,选择控制信号,1.工作原理,D0,D1,D2,D3,D000,D0,DA1A0,2.真值表,D101,D210,D311,Y,D1,D2,D3,3.函数式,一、4选1数据选择器,3.函数式,4.逻辑图,=D0,=D1,=D2,=D3,二、集成数据选择器,1.8选1数据选择器,7415174LS1517425174LS251,引脚排列图,功能示意图,禁止,使能,000,001,010,011,100,101,110,111,1,0,A2A0地址端,D7D0数据输入端,2.集成数据选择器的扩展,两片8选1（74151）,16选1数据选择器,A2,A1,A0,A3,低位,高位,0,07,D0D7,1,D8D15,0,四片8选1（74151）,32选1数据选择器,方法1：,74LS139双2线-4线译码器,1,07,0,00,01,10,11,D0D7,D8D15,D16D23,D24D31,方法2：,74LS153双4选1数据选择器,方法1：,四片8选1（74151）,32选1数据选择器,四路8位并行数据,四路1位串行数据,一路1位串行数据,（电路略）,真值表（使用74LS139双2线-4线译码器）,3.4.2数据分配器(DataDemultiplexer),将1路输入数据，根据需要分别传送到m个输出端,一、1路-4路数据分配器,数据输入,数据输出,选择控制,00,01,10,11,D000,0D00,00D0,000D,真值表,函数式,逻辑图,二、集成数据分配器,用3线-8线译码器可实现1路-8路数据分配器,数据输出,S1数据输入（D）,地址码,数据输入(任选一路),3.5用MSI实现组合逻辑函数,3.5.1用数据选择器实现组合逻辑函数,一、基本原理和步骤,1.原理：,选择器输出为标准与或式，含地址变量的全部最小项。例如,而任何组合逻辑函数都可以表示成为最小项之和的形式，故可用数据选择器实现。,4选1,8选1,2.步骤,(1)根据n=k-1确定数据选择器的规模和型号,(n选择器地址码，k函数的变量个数),(2)写出函数的标准与或式和选择器输出信号表达式,(3)对照比较确定选择器各个输入变量的表达式,(4)根据采用的数据选择器和求出的表达式画出连线图,二、应用举例,例3.5.1,用数据选择器实现函数,解,(2)标准与或式,(1)n=k-1=3-1=2,可用4选1数据选择器74LS153,数据选择器,(3)确定输入变量和地址码的对应关系,令A1=A,A0=B,则D0=0D1=D2=CD3=1,方法一：公式法,F,(4)画连线图,(4)画连线图(与方法一相同),方法二：图形法,按A、B顺序写出函数的标准与或式,含变量C的F的卡诺图,含变量Di的Y的卡诺图,0,C,C,1,D0,D1,D2,D3,令A1=A,A0=B,则D0=0D1=D2=CD3=1,例3.5.3用数据选择器实现函数,解,(2)函数Z的标准与或式,8选1,(3)确定输入变量和地址码的对应关系,(1)n=k-1=4-1=3,若令,A2=A,A1=B,A0=C,(4)画连线图,则,D2=D3=D4=1,D0=0,用8选1数据选择器74LS151,Z,D1=D,方法一：公式法,则,方法二：图形法,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1,1,0,0,令A2=AA1=BA0=C,3.6只读存储器（ROM）,ROM分类,掩模ROM,可编程ROM（PROMProgrammableROM）,可擦除可编程ROM（EPROMErasablePROM）,掩模ROM,PROM,生产过程中在掩模板控制下写入，内容固定，不能更改,内容可由用户编好后写入，一经写入不能更改,紫外光擦除（约二十分钟）,EPROM,存储数据可以更改，但改写麻烦，工作时只读,EEPROM或E2PROM,电擦除（几十毫秒）,RAM：在工作时既能从中读出（取出）信息，又能随时写入（存入）信息，但断电后所存信息消失。,ROM：在工作时只能从中读出信息，不能写入信息，且断电后其所存信息在仍能保持。,存储器分类,3.6.1ROM的结构和工作原理,1.基本结构,一、ROM的结构示意图,地址输入,数据输出,n位地址,b位数据,最高位,最低位,2.内部结构示意图,存储单元,数据输出,字线,位线,地址译码器,ROM存储容量=字线数位线数=2nb（位）,地址输入,3.逻辑结构示意图,(1)中大规模集成电路中门电路的简化画法,连上且为硬连接，不能通过编程改变,编程连接，可以通过编程将其断开,断开,与门,或门,缓冲器,同相输出,反相输出,互补输出,(2)逻辑结构示意图,2n个与门构成n位二进制译码器,输出2n个最小项。,.,n个输入变量,b个输出函数,或门阵列,与门阵列,二、ROM的基本工作原理,1.电路组成,二极管或门,二极管与门,位线,字线,输出缓冲,2.工作原理,输出信号的逻辑表达式,字线：,位线：,输出信号的真值表,0101,A1A0,D3D2D1D0,1010,0111,1110,3.功能说明,(1)存储器,(2)函数发生器,地址,存储数据,输入变量,输出函数,(3)译码编码,字线,编码,0101,1010,0111,1110,A1A0,00,01,10,11,输入变量,输出函数,3.6.2ROM应用举例及容量扩展,一、ROM应用举例,用ROM实现以下逻辑函数,例3.6.2,Y1=m(2,3,4,5,8,9,14,15）,Y2=m(6,7,10,11,14,15）,Y3=m(0,3,6,9,12,15）,Y4=m(7,11,13,14,15）,译码器,编码器,1、实现组合逻辑函数,2、用ROM作函数运算表,用ROM构成能实现函数yx2的运算表电路。,设x的取值范围为015的正整数，则对应的是4位二进制正整数，用BB3B2B1B0表示。根据yx2可算出y的最大值是152225，可以用8位二进制数YY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0表示。由此可列出YB2即yx2的真值表。,例3.6.2,真值表,逻辑表达式,阵列图,二、ROM容量扩展,1.存储容量,存储器存储数据的能力，为存储器含存储单元的总位数。,存储容量=字数位数,字word,位bit,1k1:1024个字每个字1位存储容量1k,1k4:1024个字每个字4位存储容量4k,2568:256个字每个字8位存储容量2k,64k16:64k个字每个字16位存储容量1024（1M）,2.存储容量与地址位数的关系,存储容量2564,8位地址,256=28,4位数据输出,存储容量8k8,8k=8210=213,13位地址,8位数据输出,3.常用EPROM,2764：,27128：,A0A12,8k8(64k),13位地址输入：,8位数据输出：,O0O7,输出使能端,1输出呈高阻,0使能,片选端,ROM工作,（任意）ROM不工作输出呈高阻,16k8(128k),16k=16210=214,27256：,32k8(256k),32k=32210=215,2764,0,1,其他常用的EPROM,4.ROM容量的扩展,地址总线,8位数据总线,16位数据总线,D(70),D(158),8位