Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			Pracownia Elektryczna i Elektroniczna
Imię i Nazwisko: Jacek Bura			Temat: Zastosowanie multiplekserów w układach				Nr ćwiczenia 2
Rok szkolny	Klasa	Grupa	Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania	Ocena	Podpis	Nr w dzienniku
2003/2004	IV5	1	13.10.2003	20.10.2003			3

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z zasadą działania multiplekserów.

2. Wiadomości teoretyczne

Na rysunku 1 pokazano symbol graficzny multipleksera i model wyjaśniający zasadę jego działania. Działanie multipleksera odpowiada działaniu przełącznika wielopozycyjnego. Do nieruchomych styków przełącznika są doprowadzane sygnały wejściowe, a z suwaka sygnał jest przekazywany do wyjścia. Położenie suwaka określa, który sygnał wejściowy zostanie przełączony na wyjście układu. W przełączniku cyfrowym (multiplekserze) „nastawianie suwaka" odbywa się za pośrednictwem wejść sterujących — zwanych też wejściami adresowymi. Sygnały doprowadzane do wejść adresowych określają numer wejścia, z którego sygnał wejściowy przeniesiony zostanie na wyjście. Adresowanie jest realizowane w naturalnym kodzie binarnym i nu­mer wejścia to dziesiętny odpowiednik adresu. Wejście A ma wagę 2⁰ (dopro­wadzamy do tego wejścia bit LSB sło­wa adresowego), wejście B wagę 2¹ itd. W związku z tym istnieje ścisły związek miedzy liczbą wejść adreso­wych i liczbą wejść danych — zwa­nych też wejściami informacyjnymi. W multiplekserze o jednym wejściu ad­resowym można zaadresować dwa wej­ścia informacyjne, w multiplekserze o dwóch wejściach adresowych — cztery wejścia informacyjne, itd. Ogólnie liczba wejść informacyjnych wyrazi się zależ­nością N =2ⁿ (gdzie n jest liczbą wejść adresowych). Najwyższy adres będzie miał wartość 2ⁿ - l, bowiem numerację wejść rozpoczyna się od liczby 0. Liczba wejść informacyjnych może być oczywiście mniejsza niż N, ale nie może być od niej większa. Aktualnie są produkowane układy multiplekserów o n = l, 2, 3 i 4 wej­ściach adresowych i odpowiednio o N = 2^l, 2², 2³ i 2⁴ wejściach informacyjnych. Multipleksery te mają wyjścia dwustanowe (stan wysoki, stan niski) lub wyjścia trójstanowe (stan wysoki, stan niski, stan wielkiej impedancji).

3. Zadania

1. Zrealizuj negacje wejścia b za pomocą multipleksera 4*1

2. Zaprojektuj układ, który będzie sumował dwie liczby z zakresu 0…3 i wyświetlał wynik dodawania. Zarówno wynik jak i podawane liczby mają być w systemie dwójkowym. W ćwiczeniu używamy multiplekserów 8*1, 4*1, 2*1

4. Rozwiązanie zadań

1. Negacja wejścia b za pomocą multipleksera 4*1

a	b	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	1
1	1	0

2. Dodawanie dwóch liczb dwójkowych z zakresu 0…3

X
a	b	c	d
1	-	1	-
1	1	-	1
-	1	1	1

Y
a	b	c	d
1	-	0	0
1	0	0	-
0	0	1	-
0	-	1	0
1	1	1	1
0	1	0	1

Z
b	d
0	1
1	0

c+d
c	d
1	-
-	1

b	d
1	1

Tabela prawdy

a	b	c	d	x	y	z
0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0	1
0	0	1	0	0	1	0
0	0	1	1	0	1	1
0	1	0	0	0	0	1
0	1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	0	1	1
0	1	1	1	1	0	0
1	0	0	0	0	1	0
1	0	0	1	0	1	1
1	0	1	0	1	0	0
1	0	1	1	1	0	1
1	1	0	0	0	1	1
1	1	0	1	1	0	0
1	1	1	0	1	0	1
1	1	1	1	1	1	0

Schemat układu

3. Stworzenie multipleksera 8*1 za pomocą dwóch multiplekserów 4*1 i jednego 2*1

6. Spis przyrządów

• Multiplekser 8*1 x 1 - 74151

• Multiplekser 2*1 x 4

• Multiplekser 4*1 x 2

• Wskaźnik stanu logicznego

• Przełączniki 2 pozycyjne - do ustalenia stanu logicznego

• Zasilacz 5V

• Multimetr cyfrowy

7. Wnioski

W ćwiczeniu tym wykorzystaliśmy multipleksery do układu sumatora. Okazało się, że zastosowanie multiplekserów kategorycznie uprościło schemat układu. Zastosowano w nim o wiele mniej połączeń niż w układzie zbudowanym z bramek logicznych. Cały układ sumatora łączyliśmy w ten sposób, że najpierw połączyliśmy układ dla wyjścia Y, następnie dokonaliśmy sprawdzenia układu i przetestowaliśmy go. Gdy wszystko działało poprawnie dokonaliśmy łączenia drugiego wyjścia X. Znów poczyniliśmy sprawdzenie układu. Ostatnim krokiem było połączeni wyjścia Z. Tutaj także sprawdziliśmy poprawność połączeń i dokonaliśmy test wyjścia. Tak otrzymany układ pozwolił na precyzyjniejsze łączenie układu, a także usuwanie usterek na bieżąco. Cały układ działał poprawnie, zgodnie z tablicą prawdy.

Następnym zadaniem było stworzenie multipleksera 8*1 z dwóch multiplekserów 4*1 i jednego multipleksera 2*1. Operację tą wykonaliśmy, z tym, że na początku mieliśmy problem z dopasowaniem wejść sterujących. Ostatecznie układ wygląda tak ja na schemacie. Trzeba zwrócić uwagę na kolejność wejść sterujących.

Na samym początku wykonaliśmy także stworzenie z multipleksera 4*1 negacji wejścia b. Układ połączyliśmy według schematu, który upieczony jest w dziele 4.

Zastosowanie multiplekserów w układach 6

I₁ = cd

I₂ = c

I₂ = d

I₅

---