Realizacja układu kombinacyjnego z demultiplekserem 1:8

Pytanie

Zrealizuj przy użyciu demultipleksera ○ 3 wejściach adresowych ukiad kombina-
cyjny czterowyjściowy opisany:
Książka układy cyfrowe wojciech głocki zadanie 8 strona 215

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Aby zrealizować układ kombinacyjny czterowyjściowy przy użyciu demultipleksera z trzema wejściami adresowymi, należy wykorzystać demultiplekser 1:8 (3 wejścia adresowe, 8 wyjść). Wyjścia demultipleksera należy odpowiednio połączyć, aby uzyskać żądane funkcje logiczne na czterech wyjściach układu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Podstawy działania demultipleksera

Demultiplekser (DEMUX) to układ logiczny, który kieruje sygnał wejściowy na jedno z wielu wyjść w zależności od stanu wejść adresowych. W przypadku demultipleksera 1:8:

• Wejścia adresowe (A, B, C): Określają, które z 8 wyjść (D0-D7) zostanie aktywowane.
• Wejście danych (D): Sygnał wejściowy, który jest przekazywany na wybrane wyjście.
• Wyjścia (D0-D7): Tylko jedno wyjście jest aktywne w danym momencie, w zależności od kombinacji wejść adresowych.

2. Realizacja układu kombinacyjnego

Układ kombinacyjny czterowyjściowy oznacza, że musimy zrealizować cztery funkcje logiczne (Y0, Y1, Y2, Y3) w zależności od stanu wejść adresowych (A, B, C). Każda funkcja logiczna może być wyrażona jako suma logiczna wyjść demultipleksera.

3. Kroki realizacji

1. Tabela prawdy:

   • Najpierw należy określić tabelę prawdy dla układu kombinacyjnego, która definiuje wartości wyjść (Y0-Y3) dla każdej kombinacji wejść adresowych (A, B, C).

   • Przykładowa tabela prawdy (dla funkcji przykładowych):	A	B	C	Y0	Y1	Y2	Y3
     0	0	0	1	0	0	0
     0	0	1	1	0	0	0
     0	1	0	0	1	0	0
     0	1	1	0	1	0	0
     1	0	0	0	0	1	0
     1	0	1	0	0	1	0
     1	1	0	0	0	0	1
     1	1	1	0	0	0	1

2. Podłączenie wejść adresowych:

   • Wejścia adresowe (A, B, C) podłączamy do wejść selekcyjnych demultipleksera.

3. Realizacja funkcji wyjściowych:

   • Każde wyjście układu (Y0-Y3) jest realizowane jako suma logiczna odpowiednich wyjść demultipleksera. Na przykład:
     • \( Y0 = D0 + D1 \)
     • \( Y1 = D2 + D3 \)
     • \( Y2 = D4 + D5 \)
     • \( Y3 = D6 + D7 \)
   • Wyjścia demultipleksera (D0-D7) łączymy za pomocą bramek OR, aby uzyskać odpowiednie funkcje logiczne.

4. Schemat połączeń:

   • Wejście danych demultipleksera (D) podłączamy na stałe do logicznej jedynki (1), aby aktywowane wyjście miało wartość 1.
   • Wyjścia demultipleksera łączymy z bramkami OR, aby zrealizować funkcje \( Y0, Y1, Y2, Y3 \).

Aktualne informacje i trendy

• Współczesne układy cyfrowe często wykorzystują programowalne układy logiczne (FPGA) lub mikrokontrolery do realizacji funkcji logicznych, co pozwala na większą elastyczność i łatwiejsze modyfikacje projektu.
• Demultipleksery są nadal szeroko stosowane w układach cyfrowych, szczególnie w systemach wymagających selekcji sygnałów, takich jak systemy komunikacyjne czy sterowanie urządzeniami.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Przykład praktyczny: Jeśli funkcja \( Y0 \) ma być aktywna dla adresów 000 i 001, to wyjścia D0 i D1 demultipleksera należy połączyć z bramką OR, której wyjście będzie stanowić \( Y0 \).
• Optymalizacja: Jeśli funkcje wyjściowe są bardziej złożone, można zastosować dodatkowe bramki logiczne (np. AND, NOT) w celu ich realizacji.

Aspekty etyczne i prawne

• Projektowanie układów cyfrowych powinno być zgodne z obowiązującymi standardami technicznymi (np. TTL, CMOS) oraz regulacjami dotyczącymi bezpieczeństwa elektrycznego.

Praktyczne wskazówki

• Upewnij się, że wejścia adresowe są poprawnie podłączone do demultipleksera, aby uniknąć błędów w aktywacji wyjść.
• Przetestuj układ na symulatorze cyfrowym (np. Logisim) przed jego fizyczną realizacją.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Bez dokładnej treści zadania z książki Wojciecha Głockiego nie można jednoznacznie określić funkcji logicznych wyjść. Powyższe rozwiązanie opiera się na ogólnych założeniach.

Sugestie dalszych badań

• Zgłębienie tematu realizacji układów kombinacyjnych za pomocą multiplekserów i demultiplekserów.
• Eksperymentowanie z różnymi konfiguracjami układów cyfrowych w symulatorach.

Krótkie podsumowanie

• Układ kombinacyjny czterowyjściowy można zrealizować za pomocą demultipleksera 1:8, wykorzystując jego wyjścia do generowania funkcji logicznych.
• Kluczowe kroki to analiza tabeli prawdy, podłączenie wejść adresowych i realizacja funkcji wyjściowych za pomocą bramek logicznych.
• W przypadku bardziej złożonych funkcji można zastosować dodatkowe bramki logiczne.