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第四章 資料處理電路

第四章 資料處理電路. 多工器. 多工器 (multiplexers) 在多個輸入線上的信號選擇其中之一傳送至單一輸出。. 多工器. 16 對 1 多工器 可將所要的選擇輸入位元送到輸出線上，又稱為資料選擇器 (data selector) 。 Ex. ABCD=0000  Y=D 0 ABCD=1111  Y=D 15. 多工器. 將上頁圖的 OR 改成 NOR ，則輸出的值為被選到資料位元的補數。 74150-TTL 多工器. 閃控 (strobe) 輸入控制多工器致能 (enable) 或禁能 (disable) 。 Ex. ABCD=0111. 多工器.

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第四章 資料處理電路

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Presentation Transcript

  1. 第四章資料處理電路

  2. 多工器 • 多工器(multiplexers)在多個輸入線上的信號選擇其中之一傳送至單一輸出。

  3. 多工器 • 16對1多工器可將所要的選擇輸入位元送到輸出線上，又稱為資料選擇器(data selector)。 • Ex. ABCD=0000Y=D0ABCD=1111Y=D15

  4. 多工器 • 將上頁圖的OR改成NOR，則輸出的值為被選到資料位元的補數。 • 74150-TTL多工器 • 閃控(strobe)輸入控制多工器致能(enable)或禁能(disable)。 • Ex. ABCD=0111

  5. 多工器 • Ex. 4-2 pp.193 • Ex. 4-1 pp.193X為何值可使STROBE為L？000000010010010001010110100010011010

  6. 多工器邏輯 • 數位設計方法：積項之和、和項之積、多工器解法。 • 通用邏輯電路利用74150完成數位設計：

  7. 4位元多工器 • 當需要在兩組4輸入選擇一組時，可採用4位元多工器(nibble multiplexer)。

  8. 4位元多工器 • 74157 IC Active low!!

  9. 解多工器 D • 解多工器(demultiplexer)可將單一輸入信號傳送至多個可能的輸出線上。 • 1對16解多工器ABCD=0000  Y0=DABCD=1111  Y15=D

  10. 解多工器 • 74154 IC • DATA輸入位元將不會有所變化地經74154送至輸出線上。

  11. 解多工器 • Ex. 4-3 pp.198

  12. 4對16解碼器 • 解碼器(decoder)與解多工器差別在於沒有輸入資料端，唯一的輸入是控制位元ABCD。 • 右圖為4對16解碼器(4-of-16 decoder)，又稱為二進位對十進位解碼器(binary-to-decimal decoder)。ABCD=0001  Y1=H, Others=LABCD=0100  Y4=H, Others=L

  13. 4對16解碼器 • 74154 IC 亦可用來作為解碼器，因此又稱為解碼器-解多工器。 • 將74154的DATA端及STROBE端接地即可變成解碼器。 • 必須注意的是，一旦輸出線被選擇時，輸出必為低準位。ABCD=0111  Y7=L, Others=H

  14. 5對32解碼器 • Ex. 4-4 pp.201晶片擴充(chip expansion)X=L 左邊致能,右邊禁能X=H 左邊禁能,右邊致能XABCD=00011左邊Y3=L, Others=HXABCD=10011右邊Y3=L, Others=H

  15. BCD對十進位解碼器 • BCD碼(binary-coded decimal)將每一個十進位數字轉換成等值的4位元。 • BCD碼由4個位元組成，從0000至1001，其中1010至1111皆大於9，不能存在於BCD碼中。

  16. BCD對十進位解碼器 • 4對10解碼器BCD對十進位轉換器ABCD=0011 Y3=H, Others=LABCD=1000 Y8=H, Others=L

  17. BCD對十進位解碼器 • 7445 IC

  18. BCD對十進位解碼器 • Ex. 4-5 pp.206 • Ex. 4-6 pp.206a. ABCD=0101b. ABCD=1001c. ABCD=1100

  19. 七段式解碼器 • LED兩端加上順向偏壓後會發亮。 • 七段顯示器利用加上所需要的順向偏壓至7個LED而形成0-9的數字。 • 共陽極使用時需在LED與地之間接上限流電阻。 • 共陰極的限流電阻需連接在每個LED和VCC之間。

  20. 七段式解碼器 • 7446 IC七段式解碼驅動器，可驅動共陽極七段顯示器。 • 7446需外加限流電阻。 • 每個解碼驅動器有4個輸入接腳（BCD輸入）和7個輸出接腳(a至g段)。ABCD=0111輸出數字7

  21. 七段式解碼器 • 7448 IC七段式解碼驅動器，可驅動共陰極七段顯示器。 • 7448內含限流電阻。

  22. 編碼器 • 十進位BCD編碼器 • 編碼器(encoder)將一條動作的輸入信號轉換成編碼後的輸出信號。 • 若按下5 ABCD=0101

  23. 編碼器 • 74147 IC十進位對BCD編碼器X9=L ABCD=LHHL 9的補數X7=L ABCD=HLLL 7的補數 • 7417也稱為優先編碼器(priority encoder)-輸入以低準位啟動時的優先編碼順序為X9至X0

  24. 編碼器 • Ex. 4-7 pp.2146壓下時 ABCD=HLLH

  25. 互斥或閘, XOR • 互斥或閘(eXclusive-OR gate, XOR) • 當奇數個輸入為高準位時，才有高準位輸出。 • 2輸入互斥或閘：只有2輸入不同時才有高準位輸出。

  26. 互斥或閘, XOR • 四輸入XOR閘 當奇數個輸入為高準位時，才有高準位輸出。

  27. 互斥或閘, XOR • 多輸入XOR閘 當奇數個輸入為高準位時，才有高準位輸出。

  28. 同位產生器及核對器 • 偶同位(even parity)：n位元輸入含有偶數個1。 例：110011, 1111 0000 1111 0011奇同位(odd parity)： n位元輸入含有奇數個1。 例：110001, 1111 0000 1111 0111 • 同位核對器(parity checker)-使用XOR閘 • 偶同位產生低準位輸出 • 奇同位產生高準位輸出

  29. 同位產生器及核對器 • 同位產生器(parity generator)在數位系統中，常利用額外的位元加入至原有二進位數字，產生奇同位或偶同位的新二進位數字例：奇同位產生器X7X6X5X4X3X2X1X0 =01000 0001 X8=1 • 欲得偶同位產生器，去掉反向器。

  30. 同位產生器及核對器 • 同位產生及核對之應用：二進位資料傳輸錯誤確認。例： 傳送 0100 0011奇同位產生器 0 0100 0011接收端的奇同位核對器輸出高準位 O.K.低準位 error • 74180 IC

  31. 同位產生器及核對器 • 74180 IC 可用來偵測資料為奇同位或偶同位，也可用來設定資料產生偶同位或奇同位。 • Ex. 4-8 pp.223利用74180 IC成為9位元奇同位產生器

  32. 唯讀記憶體 • 唯讀記憶體(read-only memory, ROM)能儲存許多二進位數字，以便代表電腦指令與固定資料。此外，亦可取代布林代數函數所導出的積項之和電路。 • 二極體ROM利用位址定出資料儲存處

  33. 晶片上解碼 • 晶片上解碼(on-chip decoding)可應用於記憶體位址選擇開關。 • 例：3對8解碼器ABC=100Y3Y2Y1Y0=0110ABC=110Y3Y2Y1Y0=0011 • n條位址線有2n個記憶位址

  34. 商用ROM • 二進位數字有時被稱為一個字(word)。二進位數字或字在電腦中可用來表示指令、字母、十進位數字等訊息。 • 右圖為一個32位元的ROM，即由8個4位元的字構成，也可用8X4 ROM表示。 • 常用商用TTL ROM：7488 IC：32X8  256位元ROM74187 IC：256X4  1024位元ROM74S370 IC：512X4  2048位元ROM • 商業上大量生產時，以罩幕(mask)方式建立所欲儲存的資料。

  35. 產生布林函數 • ROM可以取代AND-OR電路產生相同的真值表。

  36. 可程式規劃的ROM • 可程式規劃的ROM (programmable ROM, PROM)允許使用者儲存自己想要的資料。 • PROM規劃器利用燒入(burning in)方式儲存資料。利用此方式將資料燒入後將無法再更改。 • 商用PROM適合在ROM需要量不大時。其缺點是會限制輸入變數的數目。 • 圖中X代表可熔性的鏈(fusible link)，必要時可移除。 • PROM中，AND閘陣列是不可程式規劃的，而OR閘陣列則可。

  37. 可程式規劃的ROM • 應用至布林函數輸出 • 可抹除的PROM（EPROM）在資料規劃後可用紫外光照射抹除，重新規劃。應用於常做修正的產品開發階段，等設計完成後再以PROM或ROM的方式大量生產。

  38. 可程式規劃的陣列邏輯 • PAL (Programmable Array Logic)可程式規劃的陣列邏輯閘存在於單晶片上，是邏輯設計的另一種方法 • PAL有一個可程式規劃的AND閘陣列和一個固定的OR陣列。

  39. PAL • 利用PROM規劃器，燒入所需標準積項，然後至被固定的輸出端OR起來。例： • 商用的PAL有較多的輸入。

  40. 可程式規劃的邏輯陣列 • PLA (Programmable Logic Array)可程式規劃的邏輯陣列，可規劃輸入的AND陣列及輸出的OR陣列。 • PROM、PAL、PLA均屬可程式規劃邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)。

  41. PLA

  42. 利用邏輯探針查修 • 邏輯探針可用來診斷電路是否有錯誤。 • 若測試點為高準位顯示器發亮，若為低準位則不亮。

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