Цель работы: Изучение структуры мультиплексоров и методов синтеза ни их основе логических схем.
1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Мультиплексор - функциональный узел, осуществляющий подключение (коммутацию) одного из нескольких входов данных к выходу. Номер выбранного входа соответствует коду, поданному на адресные входы мультиплексора. Условное изображение мультиплексора показано на рисунке 1.
Рисунок 1 - Мультиплексор
Мультиплексор имеет N адресных входов A1, A2, ..., AN, m информационных входов D0, D1, ..., Dm-1 и вход OE для управления выводом информации (разрешение вывода):
- OE = 0 – мультиплексор работает;
- OE=1 – выход узла находится в неактивном состоянии, мультиплексор заперт.
Работу мультиплексора можно описать следующим выражением:
(1)
В настоящее время выпускаются промышленностью и получили наибольшее применение мультиплексоры с 4, 8, и 16 информационными каналами.
Одним из способов применения мультиплексоров является реализация на них логических функций. Из выражения (1) следует, что на мультиплексоре с N адресными входами легко может быть реализована переключательная функция N аргументов. Для этого на адресные входы мультиплексора подключается N переменных, а на входы данных подаются константы (0 и 1) в зависимости от конкретного значения переключательной функции на каждом из 2Nнаборов аргументов.
Логические схемы на мультиплексорах можно реализовать с использованием разложения переключательной функции по составляющим ее переменным.
Рассмотрим функцию 4-х переменных F(X1, X2, X3, X4). Обозначим X4 через L и разложим функцию по переменным X1, X2, X3:
(2)
Каждая составляющая правой части выражения (2) в зависимости от значений функции на наборах, являющихся соседними по переменной X4, может принимать значения, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
L
L
В нижней строке таблицы приведены значения, которые должны быть поданы на информационный вход мультиплексора, определяемый комбинацией соответствующих управляющих сигналов.
Следовательно, на каждый информационный вход мультиплексора, определяемый комбинацией сигналов на адресных входах, необходимо подключить сигналы из множества {0, 1, L, } в соответствии с таблицей истинности реализуемой переключательной функции. Это свидетельствует о возможности реализации на мультиплексоре с N адресными входами переключательной функции N+1 аргументов.
Рассмотрим реализацию переключательной функции на мультиплексоре с 3 адресными входами, заданной таблицей истинности (таблица 2).
Таблица 2
X1
X2
X3
X4
F
Информационные входы
0
Правый столбец таблицы 2 заполнен в соответствии с выражением (2) и таблицей 1, определяющими порядок подключения входов данных мультиплексора для реализации заданной переключательной функции. Схема включения мультиплексора для реализации рассмотренного примера представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Реализация переключательной функции (таблица 2)
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Получить вариант задания у преподавателя.
2. Реализовать переключательную функцию с помощью мультиплексоров на 8 и 16 информационных входов в соответствии с индивидуальным заданием.
3. Произвести моделирование в Micro-Cap 10 и проверить работоспособность мультиплексоров. На адресные входы мультиплексора информация подается с генератора импульсов.
4. Результаты работы показать преподавателю.
5. Оформить отчет.
3. ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Для составления таблицы истинности переключательной функции в соответствии с индивидуальным вариантом задания необходимо:
1. Определить число NUM по формуле NUM = 7NV2+ 200NV + 30, где NV - вариант задания.
2. Перевести число NUM из десятичной системы счисления в двоичную.
3. Полученное число дополнить до 16 бит, заполняя старшие разряды числа нулями.
4. Составить таблицу истинности функции четырех переменных. Значение функции на шестнадцатом наборе аргументов определяется 1-м разрядом числа NUM (F(16) = NUM(1)). Нумерация разрядов числа NUM увеличивается в сторону старших разрядов.
5. Реализовать логическую функцию, представленную заданной таблицей истинности, с использованием следующих устройств цифровой техники:
- мультиплексор с 8 информационными каналами К155КП5;
- мультиплексор с 16 информационными каналами К155КП1;
- логические элементы.
4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
- титульный лист;
- таблица истинности функции четырех переменных;
- 3 варианта реализации логической функции в Micro-Cap 10 (см. п.5 задания к лабораторной работе);
- сравнение полученных результатов моделирования по временным диаграммам.
(2)
} в соответствии с таблицей истинности реализуемой переключательной функции. Это свидетельствует о возможности реализации на мультиплексоре с N адресными входами переключательной функции N+1 аргументов.
0
