利用单片机制作数字式时钟.doc

毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 1 页 装 订 线 利用单片机制作数字式时钟利用单片机制作数字式时钟 目录目录 中文摘要中文摘要.4 英文摘要英文摘要.5 绪绪 论论.6 1.1 问题的背景.6 1.2 基本构想.6 第一章第一章 单片机知识介绍单片机知识介绍.7 1.1 什么是单片机.7 1.2 单片机应用的特点.7 1.3 单片机的应用领域.7 1.4 单片机的中断与定时系统.8 1.4.1 MCS51 单片机中断系统 .8 1.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器. 11 第二章第二章 可编程逻辑器件的原理介绍可编程逻辑器件的原理介绍.15 2.1 发展概述.15 2.2 可编程逻辑器件的分类.16 2.3 CPLD 的基本结构 .16 第三章第三章 系统的需求分析系统的需求分析.17 第四章第四章 系统的硬件组成系统的硬件组成.18 4.1 硬件模块的实现.19 4.2 硬件可行性方案概述.24 4.3 外围电路的 CPLD 实现.28 4.4 使用 8155 进行并行的显示.32 4.5 使用 8279 进行外部的显示.33 4.6 单片机直接驱动.34 第五章第五章 .具体的设计实现具体的设计实现.35 5.1 硬件的选择.35 5.2 选用单片机的资料概述.36 5.3 软件的选择.37 5.4 软件的具体实现.37 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 2 页 装 订 线 5.4.1 主程序设计.38 5.4.2 显示程序设计.39 5.4.3 按键部分：.41 5.4.4 按键去抖问题.44 5.4.5 时钟模块程序.45 5.4.6 定时模块程序实现.47 5.4.7 时间间隔模块的实现.51 5.4.8 时间比较模块的实现.49 5.5 调试中遇到的问题.52 第六章第六章 原理图的设计原理图的设计.54 6.1 软件介绍.54 6.2 原理图的设计.55 6.3 PCB 图的设计.61 结束语结束语.64 致致 谢谢.64 参考文献参考文献.64 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 3 页 装 订 线 摘摘 要要 近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部 分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备不能被广泛的 应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成 功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性 能，单片机受到了大家的欢迎。 今天，单片机成为了解决低复杂度，中等复杂度控制问题的传统选择。文章介 绍了单片机在定时方面的基本功能。生活中，我们发现，有时病人要在注射药物之 前作皮试试验，防止过敏。护士们有必要在一定时间后记录结果。这时，时间的准 确显得很重要的。但是，有些时候，由于病人的人数众多，忘了记录时间。根据这 种情况，我们设计了一个设备解决此问题。 我们选择的方法是单片机开发设计使用的传统方法，通过本次设计，可以了解 整个单片机开发的流程。文章首先介绍了单片机的基本知识。下来比较了一些可行 的方法。同时给出了框图，流程图等。论文涵盖了从需求分析，系统设计，编程， 原理图，PCB 图以及最后的试验板焊制等产品开发的基本过程。 关键词：单片机，软件仿真，原理图，关键词：单片机，软件仿真，原理图，PCB 图图 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 4 页 装 订 线 Abstract Single Chip Microcomputer has achieved a immemse popularity in all fileds in recent years.From industry to peoples common lives,most of technical applications are controlled by SCM. Before it appeared,the automatic devices couldt be widely used because of their huge size ,large quantity of power cost and high price.The first SCM appeared as soon as the first MCU(MicroController Unit) was successfully developed.Due to its small size,low power cost and high performance,it has been welcomed by people. Nowadays, SCM has been selected as a traditional solution for low or medium complexity problems about devices controlling.This essay shows a basic application of SCM in timing for peoples life. We often find that patients sometimes has to receive medical tests before using medcines for fear that patients may get allery,so it is necessary for nurses to record the result after a fixed time interval. Under this condition,time accuracy is a vital factor that effects the results.Unfornately,some nurses ignore some patients when a large number of patients waiteing for tests.Form this point,we design a device which can solve this problem. The approach we choose is the common way for SCM developing from which we can get an acknowledge about the SCM develop flowing process.The paper first introduces knowledge on 51 serial SCM,then compares some possible methodologies.At the same time,it also shows block diagrams,flowing process diagrams and so on. It presents the process including requirement analysis ,system design,SCM programming ,program emulation , PCB design and final welding Of the board which forms a complete procedure for product manufacture。 Key words: SCM，software emulation，schemetic ，PCB 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 5 页 装 订 线 绪绪 论论 人类跨入 21 世纪，科学技术突飞猛进，人民的生活发生了翻天覆地的变化。现 代化的设备频繁出现在我们的身边，产生这一变化的重要的原因时计算机技术的飞 速发展。第一台计算机 ENIAC（Electronic Numberical Integrator and Computer）诞生， 到现在仅仅是几十年时间，计算机的性能已经大大提高，价格不断下降，从而使之 可以广泛而迅速地应用于人类生产和生活的各个领域。 计算机最初的设计目的是为了提高计算数据的速度和完成海量数据的计算。随 着技术的发展，人们发现计算机在逻辑处理以及工业控制等方面也具有非凡的能力。 在控制领域，人们更多的关心计算机的低成本，小体积，运行的可靠性和控制灵活 性。特别是智能仪表，智能传感器，智能家电，智能办公设备，汽车以及军事电子 设备等应用系统要求将计算机嵌入这些设备中。单片机体积小，价格低，可靠性高， 其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。目前，单片机 应用技术已经成为电子应用系统设计最为常用的手段。 问题的背景问题的背景 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时 间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一 但重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了 关闭煤气或是忘记充电时间。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人 是否对药物过敏。注射后，一般等待 5 分钟后，一但超时，所作的皮试试验就会无 效。手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的 皮试到时间却难以判断。所以，使用单片机的制作一个定时系统。随时提醒这些容 易忘记时间的人。 基本构想基本构想 本次设计为制作一个基于单片机的定时器,其主要的使用人群是在医院里工作的 医生。目的是为所作的皮试定时，提醒定时的时间已到。避免医生因为工作繁忙， 病人较多。错过了查看皮试结果的时间。在没有病人的时候，改定时的装置可以当 作时钟的作用。 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 6 页 装 订 线 第一章第一章 单片机知识介绍单片机知识介绍 1.11.1 什么是单片机什么是单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器 CPU（Central Process Unit） ，随机存储 器 RAM（Random Access Memtory） ，只读存储器 ROM（Read Only Memtory） ，中 断系统，定时器/计数器以及 I/O 接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片 机单片机具有体积小，价格低，可靠性高和易于嵌入式应用等特点，适合用作智能 仪器仪表和工业测控系统的前端装置。单片机本身没有开发能力，必须借助开发机 完成应用系统的硬件故障和软件故障错误的排除，调试完程序必须固化到单片机的 内部或外部程序存储器芯片中。新的单片机应用系统开发技术在近几年有了快速的 发展。 1.21.2 单片机应用的特点单片机应用的特点 控制功能和可靠性高控制功能和可靠性高 单片机是为了满足工业控制而设计的，所以实时控制功能特别强，其 CPU 可以 对 I/O 接口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的，另外，由于 CPU，存储器，以及 I/O 接口集成在同一芯片内，各部件之间的连接紧凑，数据在 传送时受到干扰小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。 体积小，价格低，易于产品化体积小，价格低，易于产品化 每一片单片机既是一台完整的微型计算机，对于批量的专用场合，一方面可以 在众多的单片机品种间进行匹配选择，同时还可以专门进行芯片设计，使芯片功能 与应用具有良好和对应关系。对单片机产品的引脚封装方面，有的单片机引脚已减 少到 8 个或更少，从而使应用系统的印刷板减小，按插件减少，安装简单。 在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比，这正是单片机得以 广泛应用的重要原因。 1.31.3 单片机的应用领域单片机的应用领域 （1） 智能仪器仪表 单片机用于各种仪表，一方面提高了仪表仪器的使用功能和精度，使仪器仪表 智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表的升级 代换。如各种智能化电气测量仪表，智能传感器等。 (2)机电一体化 机电一体化产品是集机械技术，微电子技术，自动化技术和计算机技术于一体， 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 7 页 装 订 线 具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大 的作用。典型的产品如：机器人，数控机床，自动包装机，点钞机，医疗设备，打 印机，传真机，复印机等。 (3)实时工业控制 单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流，电压，温度，液位，流量等 物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机 作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的 控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电动机转速控制，温度控制， 自动生产线等。 (4)分布系统的前端模式 在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式控制系统完成大量的分布参数的采 集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的前端采集模块。系统具有运行可 靠，数据采集方便灵活，成本低廉等一系列有点。 (5)家用电器 家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广泛如空调，电冰箱，洗衣 机 电饭煲，高档洗浴设备，高档玩具。另外，交通领域中，汽车，火车，飞机，航天 等均有单片机的广泛应用。 1.41.4 单片机的中断与定时系统单片机的中断与定时系统 1.4.1 MCS51 单片机中断系统 中断是一项重要的计算机技术，这一技术在单片机中得到了充分的继承。Cpu 在面对多项任务，但是由于资源有限，有可能出现资源竞争的局面，即多个任务来 争夺一个 CPU。而中断技术就是解决资源竞争的有效方法。采用中断技术可以使多 项任务共享一个资源，所以中断技术实质上就是一种资源共享技术。在单片机中， 中断技术主要用于实时控制。所谓实时控制，就是要求计算机能及时地响应被控对 象提出的分析，计算和控制等请求，使被控对象保持在最佳工作状态，以达到预定 的控制效果。由于这些控制参量的请求都是随机发出的，而且要求单片机必须作出 快速响应并及时处理，因此，只有靠中断技术才能实现。 中断源中断源 (1)外中断 外中断是由外部信号引起的，共有 2 个，即外部中断“0”和外部中断“1” 。它们的 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 8 页 装 订 线 请求信号通过引脚引入。）（和）（ 3 . 313.20 PINTPINT 外部的中断请求方式有两种，即电平方式和脉冲方式。可以通过有关位进行设 置 电平方式的中断请求是低电平有效。只要单片机在中断请求引入端 上采样到有效的低电平时，就激活外部中断。而脉冲方式则）（或）（ 3 . 313.20 PINTPINT 是脉冲的后沿负跳有效。因此在这种方式下，CPU 的两个相邻机器周期对中断请求 引入端进行采样中，如果前一次为高电平，后一次为低电平，即为：有效中断请求。 因此在这种中断请求信号方式下，中断请求信号的高电平状态和低电平状态都应该 至少维持一个机器周期，以确保电平变化能被单片机采样到。 (2) 定时中断 定时中断是为了满足定时或计数的需要而设置的。为此，在单片机芯片内部有 两个定时器/计数器，以对其中的计数结构进行技术的方法，来实现定时或技术功能。 当计数结构发生溢出的时候，即表明计数时间到或计数值已满，这就是以计数溢出 信号作为中断请求，去置位一个溢出标志位，作为单片机接受中断请求的标志。由 于这种中断请求是在单片机芯片内部发生的，因此，无需在芯片上设置引入端。 (3) 串行中断 串行中断是为串行数据传送的需要而设置的。每当串行口接收或发送完一组串 行数据时，产生一个中断请求。 中断控制中断控制 这里所说的中断控制时指提供给用户使用的中断控制手段，实际上就是一些寄 存器。在 MCS-51 单片机中，用于此目的的控制器共有 4 个，即定时器控制寄存器， 中断允许控制寄存器，中断优先控制器以及串行控制寄存器。这 4 个寄存器都属于 专用寄存器之列。 定时器控制寄存器（定时器控制寄存器（TCON） 该寄存器用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出。寄存器地址 88H，位 地址(8FH88H)。寄存器的内容以及位地址表如下 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H 位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 这个寄存器既有定时器/计数器的定时控制功能又有中断控制功能，其中中断有 关的控制有 6 位。 （1.） IE0 和 IE1发出外部中断请求 CPU 采样到（或）端出现有效的中断请求后，IE0（或 IE1）位由硬件置 0 INT 1 INT “1”在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清“0” 。 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 9 页 装 订 线 (2)IT0 和 IT1-外部中断请求出发方式控制位 IT0(IT1)=1 脉冲触发方式，后沿负跳有效。 IT1(IT0)0 电平触发方式，低电平有效。 此位由软件置“1”或清“0” (3)TF0 和 TF1-计数溢出标志位 当计数器产生计数溢出时，相应的溢出标志位由硬件置“1” ，当转向中断服务 时，再由硬件自动清“0” ，计数溢出标志位的使用用两种情况，采用中断方式是， 作中断请求标志位来使用。采用查询状态位使用。 串行口控制控制寄存器（串行口控制控制寄存器（SCON） (1)中断允许控制寄存器(IE) 寄存器地址 0A8H，位地址 0AFH0A8H，寄存器的内容以及位地址表示如下： 位地址0A8H0AEH0ADH0ACH0ABH0AAH0A9H0A8H 位符号EA/ESET1EX1ET0EX0 其中与中断有关的控制位共 6 位。 EA中断允许总控制所有中断 EA0 中断总禁止，禁止所有中断。 EA1 中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断允许控制位进行设置。 (2) EX0 和 EX1外部中断允许控制位 EX0（EX1）0 禁止外中断 EX0（EX1）1 允许外中断 (3) ET0 和 ET1 定时/计数中断允许控制位 ET0( ET1) =0 禁止定时（或计数）中断 ET0( ET1) =1 允许定时（或计数）中断 (4) ES-串行中断允许控制位 ES= 0 禁止串行中断 ES= 1 允许串行中断 MCS51 通过中断允许控制寄存器对中断的开放实行两级控制。即以 EA 位作 为总控制位，以各中断源的中断允许位作为分控制位。MCS51 单片机复位， （IE）00H，因此中断系统处于禁止状态。单片机再中断响应后不会自动关闭中 断。因此在转中断服务程序后，应根据需要使用有关指令禁止中断。即以软件方式 关闭中断。 中断优先级控制器中断优先级控制器(IP) MCS51 的中断优先级控制简单。通过中断优先级寄存器（IP）进行设定，IP 寄存器地址 0B8H，位地址为 0BFH0B8H。寄存器的内容及位地址表示如下： 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 10 页 装 订 线 位地址0BFH0BEH0BDH0BCH0BBH0BAH0B9H0B8H 位符号/PSPT1PX1PT0PX0 其中： PX0外部中断 0 优先级设定位 PT0定时中断 0 优先级设定位 PX1外部中断 1 优先级设定位 PT1定时中断 1 优先级设定位 PS串行中断优先级设定位。 为“0”的位优先级为低；为“1”的位优先级为高。 中断优先级控制原则和控制逻辑中断优先级控制原则和控制逻辑 中断优先级是为中断嵌套服务，因为 MCS51 具有两级优先级，因此它也就 具备两级中断服务嵌套的功能。其中，中断优先级的控制原则是：优先级高的中断 服务可以打断优先级低的服务程序，从而实现中断嵌套。如果一个中断请已经被响 应，则同级的其它中断服务将被禁止。即同级不能嵌套。如果同级的多个中断请求 同时出现，则按 CPU 查询的次序确定哪个中断请求被响应。查询次序：外部中断 0定时中断 0外部中断 1定时中断 1串行中断。 1.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器 在单片机的控制应用中,定时是必不可少的,可供选择的定时方法有: (1) 软件定时 软件定时是靠执行一个循环程序以进行的时间延迟.软件定时的特点是时间精确， 且不需外加硬件电路。但软件定时要占用 CPU，增加 CPU 开销，因此软件定时的 时间不易太长。此外，软件定时方法在某些情况下无法使用。 (2) 硬件定时 对于时间较长的定时，常使用硬件电路完成。硬件定时方法的特点是定时功能 全部由硬件电路完成，不占 CPU 时间。但需通过改变电路中的元件参数来调节定时 时间，在使用上不过灵活，方便。 (3) 可编程定时器定时 这种定时的方法是对通过系统时钟脉冲的计数来实现。计数值通过程序设定， 改变计数值，也就改变了定时时间，使用起来即方便，又灵活。此外，由于采用计 数方法实现，因此，可编程定时器都兼有计数的功能，可以对外来脉冲进行计数。 单片机应用中，定时与计数的需求较多，为了使用方便并增加单片机的功能， 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 11 页 装 订 线 就干脆把定时电路集成在芯片中，成为定时器/计数器。MCS51 内部就有两个定 时器/计数器。 定时器定时器/计数器的定时和计数功能计数器的定时和计数功能 作为基本组成内容，MCS51 单片机共有 2 个可编程的定时器/计数器，分别 称定时器/计数器和定时器/计数器 1。它们都是 16 位加法计数结构，分别由 TH0(地 址是 8CH)和 TL0（地址是 8AH）及 TH1（地址是 8DH）和 TL1（地址是 8BH）l 两 个 8 位计数器组成。这 4 个计数器均属专用寄存器之列。 计数功能计数功能 所谓计数是指对外部时间进行计数。外部时间的发生以输入脉冲表示，因此计 数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。MCS51 芯片有 T0 （ ） 和 T1（ 4 . 3 p ）两个信号的引脚，分别是两个计数器的计数输入端。外部输入的脉冲在负跳 5 . 3 p 变时有效，进行计数器加 1（加法计数） 。 定时功能定时功能 定时功能也是通过计数器的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机的 内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。也就是每个机器周期计数器加 1，由于 一个机器周期等于 12 个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的 1/12。如果单片 机采用 12MHZ 晶体，则计数器频率为 1Mhz,即每微妙计数器加 1。这样不但可以根 据计数器计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。 定时器控制寄存器（定时器控制寄存器（TCON） TCON 寄存器既参与中断控制又参与定时控制 (1) TF0 和 TF1计数溢出标志位 当计数器计数溢出（计满）时，该位值“1” ；使用查询方式时，此位作为状态 位提供查询，但是此时的查询有效后，应以软件方法及时将该位清零，使用中断方 法时，此位作中断标志位，在转向中断服务程序时，由硬件自动清“0“。 (2) TR0 和 TR1定时器运行控制位 TR(TR1)0 停止定时器、计数器工作 TR(TR1)1 启动定时器、计数器工作 该位根据需要以软件方法使其置“1“或清”0“ 工作方式控制寄存器（工作方式控制寄存器（TMOD） TMOD 寄存器是一个专用寄存器，用于设定两个定时器/计数器的工作方式，但 是 TMOD 不能位寻址。只能用字节传送指令设置其内容。 位序B7B6B5B4B3B2B1B0 位符号GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 12 页 装 订 线 定时器/计数器 1 定时器/计数器 2 4 位一组的结构使它不能位寻址，一定义就是 4 位。从寄存器的位格式中可以 看到，它的低半字节定义定时器/计数器 0，高半字节定义定时器/计数器 1 其中： (1)GATE门控位 GATE0 以运行控制位 TR 启动定时器 GATE1 以外中断控制位（，或）启动定时器( 1 INT 0 INT (2)定时方式或计数方式选择位TC / 0 定时工作方式TC / 1 计数工作方式TC / (3) M1M0工作方式选择位 M1M000 方式 0 M1M001 方式 1 M1M010 方式 2 M1M0=11 方式 3 中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器(IE) (1).EA中断允许总控制位 (2)ET0 和 ET1定时/计数中断允许控制位 ET0（ET1）0 禁止定时/计数中断 ET0（ET1）1 允许定时/计数中断 定时器的工作方式定时器的工作方式 MCS51 的定时器、计数器共有四种 4 种工作方式 (1)方式 0 方式 0 是 13 位计数结构的工作方式，其计数器又 TH0 全部 8 位和 TL0 的低 5 构成。TL0 的高 3 位弃之不用。0 方式下，定时时间的计算公式为： （计数初值）*晶振周期*12 或 （计数初值）*机器周期 13 2 13 2 (2)方式 1 方式 1 是 16 位计数结构的工作方式，计数器由 TH0 全部 8 位和 TL0 全部 8 位 构成。其逻辑电路和工作情况与方式 0 完全相同。所不同的只是组成计数器的位数。 MCS-51 单片机计数的范围 ：1-65536 （计数初值）*晶振周期*12 或（计数初值）*机器周期 16 2 16 2 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 13 页 装 订 线 从图 1 可知”开关K1 闭合方向由 C/T 控制，以确定是定时或计数，而”开关 “K2 能否闭合由 TR0,GATE 和 INT0 共同控制，其允许定时计数器的工作条件为: TR01I 当 GATE = 0 时，由 TR0 控制定时计数器 T0 的启动与停止;当 GATE1 时， 由 TR0 和 INTO 共同控制定时计数器 T0 的启动与停止.由此假定 GATE1,TR0=1， 则定时计数器的启动和停止完全由 intn0 引脚输人电平直接控制。 （3）方式 2 方式 2 具有自动重新加载功能即：自动加载计数初值，因此方式 2 是自动重新 加载工作方式。在这种工作方式下，把 16 位计数器分为两部分，即以TL 作为计 数器，以 TH 作为预置寄存器，初始化把计数初值分别装入 TL 和 TH。当计数溢出 后，不是像前两种工作方式都通过软件方法，而是由预置寄存器 TH 以硬件方法自 动给出计数器 TL，重新加载，变软件加载为硬件加载。 （4）方式 3 在方式 3 下定时器/计数器 0 在工作方式 3 下，定时器/计数器 0 被拆成两个独立的 8 位计数器（TL0 和 TH0，其中 TL0 既可以计数使用，又可以定时使用，定时其/计数器的各控制位和引 脚信号全归它使用。 工作方式 3 下的定时器/计数器 如果定时器/计数器 1 只能工作在方式 0，方式 1 或 2 因为它的运行控制位 TR1 及计数器溢出标志位 TF1 已经被定时器/计数器 0 借用。 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 14 页 装 订 线 第二章第二章 可编程逻辑器件的原理介绍可编程逻辑器件的原理介绍 2.12.1 发展概述发展概述 自 20 世纪 60 年代以来，数字集成电路已经历了 SSI，MSI 到 LSI，VLSI的发 展过程。20 世纪 90 年代以来，由于新的 EDA 工具不断出现，使设计者可以直接设 计出系设计所需要的专用集成电路，从而给电子系统的设计带来了革命性的变化。 专用集成电路（ASIC-Application Specific Intergrated Circiut）是指专门为某一应用 领域或为专门用户需要而设计，制造的 LSI（大规模集成电路）或 VLSI 电路。它可 以将某些专用或电子系统设计在一个芯片上，构成单片集成系统。ASIC 可分为数字 ASIC 和模拟 ASIC，数字 ASIC 又分为全定制和半定制两种。 可编程逻辑器件（PLDProgrammable Logic Device）是 ASIC 的一个重要的 分支。PLD 是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户可以通过对器件编 程使之实现所需要的逻辑功能。PLD 是用户可以配置的逻辑器件，它的成本比较低。 使用灵活，设计周期短。而且可靠性高。承担风险小，因而得到很快的普遍应用发 展迅速。 20 世纪 80 年代末，Lattice 公司提出了系统可编程技术后，相继出现一系列具备在 系统可编程能力复杂可编程逻辑器件（CPLDComplex PLD）CPLD 在 EPLD 的基 础上发展起来。采用了工艺制作，增加了内部的连线，改进了内部结构体CMOSE 2 系，因而比 EPLD 性能更好。设计更加灵活。其发展也非常迅速。20 世纪，90 年代 以后高密度 PLD 在生产工艺，器件个编程和测试技术等方面都有了非速的发展。 2.22.2 可编程逻辑器件的分类可编程逻辑器件的分类 按密度分： 毕业设计（论文）报告纸 共 68 页 第 15 页 装 订 线 可编程逻辑器件从集成密度上分为：低密度可编程器件（LDPLD）和高密度可 编程逻辑器件（HDPLD）两类。LDPLD主要指早期发展起来的 PLD，它包括 PROM，PLA,PAL 和 GAL 四种。其密度一般小于 700 门/片。 （门：是指 PLD 等效 门） 按编程方式分类 可编程逻辑器件编程方式可分为两类：一类一次性编程（One Time Programable, 简 OPT）另一类是可多次编程器件。OPT 器件只允许对器件编程一次。编程后不能 修改。其优点是集成密度高，工作频率和可靠性高，抗干扰性强。可多次编程器件 的优点是可多次修改设计，特别适合于系统样机的研制。 可编程逻辑器件的编程信息均存储在可编程元件中。根据各种可编程元件的结 构及编程方式，可编程逻辑器件通常又分为四类： 采用一次性编程的熔丝（FUSE）和反熔丝（Antifuse）元件的可编程逻辑器件。 采用紫外线擦除，电可编程元件，即采用 EPROM，UVCMOS 工艺结构的可编程器 件。 采用电擦除，电可编程元件。一种是，一种是采用快闪存储单元(Flash PROME 2 Memory)的结构 的可编程器件。 基于静态存储器 SRAM 的结构的编程器件。 2.32.