Мультиплексор – функциональный узел, обеспечивающий передачу информации, поступающей по нескольким входным линиям связи, на одну выходную линию. Другими словами мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов выходному под воздействием соответствующего управляющего (адресующего) слова. Разрядности каналов могут быть различными, мультиплексоры для коммутации многоразрядных слов, составляются из одноразрядных.
Входы мультиплексора делятся на две группы: информационные и адресующие. Работу мультиплексора можно упрощенно представить с помощью многопозиционного ключа. Для одноразрядного мультиплексора это представлено на рис 2.8 (а). Адресующий код А задает переключателю определенное положение, соединяя с выходом F один из информационных входов xi. При нулевом адресующем коде переключатель занимает верхнее положение х0, с увеличением кода на единицу переходит в соседнее положение х1 и т.д.
Схемотехнически мультиплексор реализует электронную версию показанного переключателя, имея, в отличие от него, только одностороннюю передачу данных. На рисунке 2.8 (б) показан мультиплексор с четырьмя информационными входами, двумя адресными входами и входом разрешения работы. При отсутствии разрешения работы (Е=0) выход F становиться нулевым независимо от информационных и адресных сигналов.
Приведем таблицу истинности мультиплексора «из 4 в 1»:
|
a1 |
a0 |
F |
|
0 |
0 |
x0 |
|
0 |
1 |
x1 |
|
1 |
0 |
x2 |
|
1 |
1 |
x3 |
Используя таблицу, описывающую функционирование мультиплексора «из 4 в 1», получаем выражение для его выходной функции (мультиплексная формула):
F = x0*(!a1*!a0) v x1*(!a1*a0) v x2*(a1*!a0) v x3*(a1*a0), где в скобках помещены минтермы адресных переменных а1 и а2.
В общем виде выходная функция мультиплексора «из М в 1» выглядит так:
F = ∑xi*mi, где mi – минтерм n адресных переменных a0, a1, …, an-1; n = log2M.
Мультиплексирование при большом числе входных линий М можно выполнить пирамидальным каскадированием мультиплексоров. При этом первый ярус схемы представляет собой столбец, содержащий столько мультиплексоров, сколько необходимо для получения нужного числа информационных входов. Все мультиплексоры столбца адресуются одним и тем же кодом, составленным из соответствующего числа младших разрядов общего адресного кода (если число информационных входов схемы равно 2n, то общее число адресных разрядов равно n, младше поле n1 адресного кода используется для адресации мультиплексоров первого яруса). Старшие разряды адресного кода, число которых равно n - n1, используются во втором ярусе, мультиплексор которого обеспечивает поочередную работу мультиплексоров первого яруса на общий выходной канал.
В современных цифровых системах мультиплексоры часто используются для формирования различных логических функций. Как следует из общей мультиплексной формулы, выходная функция мультиплексора содержит все минтермы n переменных, поэтому при подаче на входе соответствующих значений переменных xi можно получить на выходе любую логическую функцию n переменных. Если исходная функция представлена в виде СДНФ, то для ее реализации с помощью мультиплексора достаточно подать на информационные входы управляющие переменные xi = fi , где fi – значение функции при наборе входных переменных, соответствующем минтерму mi, а на адресные входы а – входные переменные.
Чтобы реализовать логическую функцию на мультиплексорах, имеющих n адресных входов, необходимо преобразовать ее следующим образом.
- В МДНФ функции выделить n переменных, имеющих наивысшие ранги.
- Преобразовать МДНФ таким образом, чтобы обеспечить вхождение выделенных переменных во все импликанты. Преобразование осуществить путем умножения импликант на (xi + !xi), где xi выделенная переменная, не входящая в соответствующую имликанту.
- Выполнить факторизацию полученной ДНФ путем вынесения за скобки минтермов выделенных переменных.
В результате получаем выражение исходной функции, которое выполняется мультиплексором «из М = 2n в 1», если на его адресные входы подать выделенные переменные, а на информационных входах реализовать логические выражения, заключенные в скобках. Если эти выражения равны 0,1 или одной из входных переменных, то каких-либо дополнительных схем для выполнения заданной функции не требуется. Если выражение в скобках представляют собой функции двух и более переменных, то их необходимо реализовать с помощью дополнительных логических схем. Можно использовать для их реализации мультиплексоры. В этом случае каждое выражение в скобках преобразуется по описанной выше методике и выполняется с помощью мультиплексоров, выходы которых подключаются к информационным входам мультиплексора, реализующего заданную функцию.
Рассмотрим пример реализации с помощью мультиплексора «из 4 в 1» логической функции:
F = A*B*!D*!E v !A*!D*E v !A*!C*D v C*!D v B*C
1. Определим ранги переменных: rA=rC=3, rB=rE=2, rD=4. Так как для мультиплексора «из 4 в 1» число адресных входов n=2, выбираем две переменные с наибольшими показателями: D и C.
2. Преобразуем МДНФ, вводя выделенные переменные во все импликанты:
F = (A*B*!D*!E)*(C v !C) v (!A*!D*E)* (C v !C) v (!A*!C*D) v (C*!D) v (B*C)*(D v !D) = = A*B*!C*!D*!E v !A*!C*!D*E v !A*!C*D v C*!D v B*C*D
3. Выполняем факторизацию, вынося за скобки минтермы переменных С и D:
F = !C*!D*(A*B*!E v !A*E) v (!A)*!C*D v C*!D v (B)* C*D
Полученное выражение реализуется согласно общей мультиплексной формуле мультиплексором «из 4 в 1», если на его входах xi, ai поступают следующие переменные и функции:
a0 = C, a1 = D, x0 = A*B*!E v !A*E, x1 = !A, x2 = 1, x3 = B
Задание на курсовое проектирование
- Изучить принципы построения и работы мультиплексора
- Определить мультиплексную формулу
- Разработать схему семиразрядного мультиплексора в среде проектирования Max Plus в графическом (Graphics Editor) и текстовом (Text Editor) режимах
- Представить временную диаграмму мультиплексора, разработанную в среде Max Plus в режиме Waveform Editor
- Разработать 3 управляющих сигнала для мультиплексора
Содержание
1. Техническое задание
2. Разработка схемы на вентильном уровне
2.1 Разработка таблиц истинности модуля
2.2 Разработка и минимизация схемы с помощью карт Карно
2.3 Разработка схемы
2.4 Возможные варианты реализации
3. Разработка в среде САПР Max Plus II
3.1 Разработка в текстовом редакторе
3.2 Разработка в графическом редакторе
4. Разработка временных диаграмм
5. Схема мультиплексора с управляющими сигналами
5.1 Сигнал разрешения работы
5.2 Сигнал инвертирующий выход мультиплексора
5.3 Сигнал изменяющий входной сигнал х0 на х2 и наоборот
6. Выводы
Скачать курсовую работу с решением c Letitbit.net
или
Под этой строчкой в течении 30 секунд появится обещанная Вам ссылка:
2013-04-26 
503.78 KB 
556