数字电路与系统－.ppt

1,工作时其存储的内容固定不变。只能读出，不能随时写入。,Read Only Memory,8-3 只读存储器( ROM ),2,输出 电路,存储 矩阵,A1A0,A1A0,A1A0,A1A0,A1,A0,D3,D2,D1,D0,-VCC,译,码,器,K: 输出 控制端,W3,W0,W2,W1,1. 二极管 ROM,8-3-1 ROM的基本结构及工作原理,基本组成结构： 地址译码器 存储矩阵 输出电路。,3, 给出任意一个地址码，译码器与之对应的字线变为高电平，进而从位线上便可输出四位数字量。,工作原理：,4, 字线和位线间有 MOS 管的单元存储0,2. MOS -ROM 矩阵, 字线和位线间无 MOS 管的单元存储 1,1 0 1 0,0 1 0 0,5, MROM的定时关系,6,特点: 出厂时全部存储 “1”，用户可编程改写一次。,3. 可编程 ROMPROM,7,EPROM: 所存储的信息可以用紫外线照射擦除，重新编程。, EEPROM(E2PROM) : 电可擦除PROM,8-3-2 可改写PROM,8,8-3-3 ROM的扩展,9,8-3-4 ROM的应用举例,1. 用于存储固定的专用程序,2. 利用ROM可实现查表或码制变换等功能,查表功能 查某个角度的三角函数,把变量值（角度）作为地址码，其对应的函数值作为存放在该地址内的数据，这称为 “造表”。使用时，根据输入的地址(角度)，就可在输出端得到所需的函数值，这就称为“查表”。,码制变换 把欲变换的编码作为地址，把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可。,10, 实现逻辑函数实例,d0m（1，2，4，7） d1m（1，2，3，7）,m（1，2， 4， 7） m（1，2，3， 7）,11,例8-3 试用PROM实现9位B码至BCD码的转换,b0直通,12,例8-4 ROM在组合逻辑设计中的应用,用适当容量的PROM实现22快速乘法器。 解 A1A0 被乘数， B1B0 乘数， 作为PROM的地址； D3D2D1D0 乘积，作为ROM的内容存放在相应的存储单元。 ROM 容量为164位。 如果要实现mn快速乘法器， PROM的容量至少为2m+n（mn）位。,13,例8-5 试用PROM实现字符发生器（或字符译码器）。,动态扫描,14, 利用ROM存储字库点阵 早期计算机固体字库,15,t,uo,0,3. ROM 在波形发生器中的应用,实际应用： 一般数据为8位或12位,数据量为几KB或更多,16,8-4 可编程逻辑阵列,1. PLD连接的表示法,8-4-1 PLD电路的表示方法,P=ABC,P=0,P=AC,(,a,),A,A,A,A,EN,(,b,),A,B,C,P,A,B,C,P,A,B,C,P,(,c,),(,d,),(,e,),(,f,),2. 基本逻辑门的PLD表示法,17,F1（A，B）=m（0，1，3） F2（A，B）=m（0，2，3）,3阵列表示法,18,4. 简单可编程逻辑器件（SPLD）的 基本结构和特点,19,四种SPLD的结构特点, ROM作为PLD的不足芯片的利用率不高 这是因为ROM中的与阵列是一个固定的全译码阵列， 每一个乘积项都是一个最小项，只能实现组合逻辑函数的最小项表达式，不能进行化简，而实际上大多数的组合逻辑函数并不需要所有的最小项。因此，ROM在绝大多数场合还是被作为存储器使用。,20,8-4-2 可编程逻辑阵列PLA与阵列、 或阵列都可以编程 1 PLA的结构,与阵列,或阵列,输出,21,PLA的异或输出结构图, PLA的规模：常用输入变量、乘积项、或阵列输出个数的乘积表示 例如：一个16488的PLA，就表示它有 16个输入变量，与阵列有48个乘积项，或阵列有8个输出端。 PLA的种类：组合逻辑PLA和时序逻辑PLA。 PLA的输出电路：一般不可编程，但有些型号的PLA器件在每一个或门的输出端增加了一个可编程的异或门， 对输出信号的极性进行控制，如下图所示。当编程单元为1时，或阵列输出S与经过异或门以后的输出Y同相；当编程单元为0（不连接）时，S与Y反相。,22,例8-6: 试用组合逻辑PLA实现从四位自然二进制代码到格雷码的转换。,2 PLA的应用 1）PLA在组合逻辑电路中的应用, 关键在于:求逻辑函数,23,实现从四位自然二进制代码到格雷码转换的PLA阵列。,24,2） PLA在时序逻辑设计中的应用,可以用组合PLA外接触发器实现。,25,【例8-7】试用时序逻辑PLA实现具有异步清零和同步置数功能的3位移位寄存器。 解 设异步清零信号为RD ，低电平有效；同步置数信号为LD，低电平有效；串行输入信号为Din；并行输入信号为A、B、C； 时钟信号为CP。 若触发器为D触发器，则功能表、次态方程和激励方程分别为：,3位移位寄存器功能表,26,PLA的优缺点 优点：与、或阵列均可以编程，使用灵活。 缺点：制造工艺复杂，芯片使用效率不是很高，只能一次性编程，且缺乏高质量的开发工具。,激励方程,27,特点：与阵列可以编程， 或阵列不能编程 。 输出电路：一般也不可编程。不同型号的PAL采用不同结构的输出电路。结构如下:,8-5 可编程阵列逻辑PAL,1） 专用输出结构 ：输出端只能用作输出信号 专用输出结构中不含触发器，只能用来实现组合电路，输出电路是一个“或”门或“或非”门，也有采用互补输出的或门。,28,2） 可编程I/O（输入/输出）结构：I/O可编程决定,3） 寄存器输出结构：实现时序电路,*输出有反馈,触发器,29,4） 异或输出结构：实现特殊功能 在或阵列输出与触发器之间设置了异或门。属于异或输出结构的PAL主要有PAL20X4、PAL20X8、 PAL20X10等。,30,例8-8 用PAL实现逻辑函数,解： 首先对上述逻辑函数进行化简后可得, PAL的应用,或门应有3个与项,PAL应有3个输入,31,缺省,32,PAL的优点与不足 优