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 = 2l, 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
Zrealizuj negacje wejścia b za pomocą multipleksera 4*1
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
Negacja wejścia b za pomocą multipleksera 4*1
a |
b |
Y |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Dodawanie dwóch liczb dwójkowych z zakresu 0…3
|
|||
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 |
|
|
b |
d |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
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
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