数字电路与系统－ppt课件

1、任务时其存储的内容固定不变。只能读出，不能随时写入。任务时其存储的内容固定不变。只能读出，不能随时写入。Read Only Memory8-3 只读存储器只读存储器( ROM ) ROM的分类的分类固定只读存储器固定只读存储器ROM，MROM可编程只读存储器可编程只读存储器PROMProgrammable Read Only Memory紫外线擦除可编程只读存储器紫外线擦除可编程只读存储器UVEPROMUltra Violet Erasable Programmable Read Only Memory电擦除可编程只读存储器电擦除可编程只读存储器E2PROMElectric Erasable

2、Programmable Read Only Memory闪速存储器闪速存储器Flash Memory。 输出输出电路电路存储存储矩阵矩阵字线字线位线位线A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC译译码码器器K: 输出输出控制端控制端W3W0W2W11. 二极管二极管 ROM8-3-1 ROM的根本构造及任务原理的根本构造及任务原理根本组成构造：根本组成构造：地址译码器地址译码器存储矩阵存储矩阵输出电路。输出电路。000101111100110011001001地地 址址A1 A0D3 D2 D1 D0内内 容容A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-V

3、CC译译码码器器K: 输出输出控制端控制端 给出恣意一个给出恣意一个地址码，译码器与地址码，译码器与之对应的字线变为之对应的字线变为高电平，进而从位高电平，进而从位线上便可输出四位线上便可输出四位数字量。数字量。字线字线位线位线图中存储器的内容图中存储器的内容任务原理：任务原理：+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3 字线和位线字线和位线间有间有 MOS 管的管的单元存储单元存储0 2. MOS -ROM 矩阵矩阵 字线和位线间字线和位线间无无 MOS 管的单管的单元存储元存储 1负载管负载管1 0 1 00 1 0 0 MROM的定时关系的定时关系 特点特点: 出厂时全部存储出厂时全部存储

4、 “1，用户可编程改，用户可编程改写一次。写一次。字线字线位位线线熔熔断断丝丝3. 可编程可编程 ROMPROM EPROM: 所存储的信息可以用紫外线照射擦除，重新编程。所存储的信息可以用紫外线照射擦除，重新编程。 EEPROM(E2PROM) : 电可擦除电可擦除PROM8-3-2 可改写可改写PROM8-3-3 ROM的扩展的扩展 低八位低八位低八位低八位高八位高八位高八位高八位地址地址0003FF地址地址4007FF8-3-4 ROM的运用举例的运用举例1. 用于存储固定的公用程序用于存储固定的公用程序2. 利用利用ROM可实现查表或码制变换等功能可实现查表或码制变换等功能 查表功能查

5、表功能 查某个角度的三角函数查某个角度的三角函数 把变量值角度作为地址码，其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对应的函数值作为存放在该地址内的数据，这称为据，这称为 “造表。运用时，根据输造表。运用时，根据输入的地址入的地址(角度角度)，就可在输出端得到所，就可在输出端得到所需的函数值，这就称为需的函数值，这就称为“查表。查表。 码制变换码制变换 把欲变换的编码作为地址，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把最终的目的编码作为相应存储单元中的内容即可。容即可。 实现逻辑函数实例实现逻辑函数实例d0m1，2，4，7d1m1，2，3，7m1，2，

6、 4， 7m1，2，3， 7例例8-3 试用试用PROM实现实现9位位B码至码至BCD码的转换码的转换 b0直通直通例例8-4 ROM在组合逻辑设计中的运用在组合逻辑设计中的运用D3D2D1D0A1A0B1B0 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。 假设要实现mn快速乘法器， PROM的容量至少为2m+nmn位。 例例8-5 试用试用PROM实现字符发生器或字符译码器。实现字符发生器或字符译码器。 字符字符R的显示电路的显示电路D4D3D

7、2D1D0A2A1A00Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7YA0A1A2SACSBS模模7计数器计数器CPW0W1W2W3W4W5W67475 LED点阵点阵D4D3D2D1D01PROM视觉暂留原理动态扫动态扫描描 利用利用ROM存储字库点阵存储字库点阵 早期计算机固体字库早期计算机固体字库CP计数脉冲计数脉冲送示波器送示波器ROMD/A计数器计数器34uoA1A2A0D3D2D1D0D/A01000000000001111111111100000000000000000000001111111111124812963tuo03. ROM 在波形发生器中的运用在波形发生器中的运用实践运用：实践运用

8、：普通数据为普通数据为8位或位或12位位,数据量为几数据量为几KB或更多或更多8-4 可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列 1. PLD衔接的表示法衔接的表示法(a)固定衔接；固定衔接； (b) 编程衔接；编程衔接； (c) 不衔接不衔接8-4-1 PLD电路的表示方法电路的表示方法P=ABCP=0P=AC(a)AAAAENAAAEN(b)A B CPA B CPA B CP(c)(d)(e)( f )2. 根本逻辑门的根本逻辑门的PLD表示法表示法F1A，B=m0，1，3F2A，B=m0，2，3 与与-或阵列图或阵列图或阵列或阵列( (可编程可编程) )与阵列与阵列( (不可编程不可编程) )F1F

9、2(b)ABABAB或阵列或阵列( (可编程可编程) )与阵列与阵列( (不可编程不可编程) )F1F2(a)3阵列表示法阵列表示法4. 简单可编程逻辑器件简单可编程逻辑器件SPLD的的 根本构造和特点根本构造和特点 SPLD的根本构造的根本构造输入输入电路电路输入项输入项与与阵阵列列或或阵阵列列输出输出电路电路乘积项乘积项或项或项输输出出输输入入 四种四种SPLD的构造特点的构造特点器件名器件名与阵列与阵列或阵列或阵列输出电路输出电路PROM固定固定可编程可编程固定固定PLA可编程可编程可编程可编程固定固定PAL可编程可编程固定固定固定固定GAL可编程可编程固定固定可编程可编程 ROM作为作

10、为PLD的缺乏的缺乏芯片的利用率不高芯片的利用率不高 这是由于这是由于ROM中的与阵列是一个固定的全译码中的与阵列是一个固定的全译码阵列，阵列， 每一个乘积项都是一个最小项，只能实现组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，不能进展化简，而实践合逻辑函数的最小项表达式，不能进展化简，而实践上大多数的组合逻辑函数并不需求一切的最小项。因上大多数的组合逻辑函数并不需求一切的最小项。因此，此，ROM在绝大多数场所还是被作为存储器运用。在绝大多数场所还是被作为存储器运用。8-4-2 可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列PLA与阵列、与阵列、 或阵列都可以编程或阵列都可以编程 1 PLA

11、的构造的构造与与阵阵列列或或阵阵列列输输出出 PLA的异或输出构造图的异或输出构造图编程单元编程单元ENSY 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：一个例如：一个16488的的PLA，就表示它有，就表示它有16个输入变量，与阵列有个输入变量，与阵列有48个乘积项，或阵列有个乘积项，或阵列有8个输出端。个输出端。 PLA的种类：组合逻辑的种类：组合逻辑PLA和时序逻辑和时序逻辑PLA。 PLA的输出电路：普通不可编程，但有些型号的的输出电路：普通不可编程，但有些型号的PLA器件在每一个或门器件在每一个或门的输出端

12、添加了一个可编程的异或门，的输出端添加了一个可编程的异或门， 对输出信号的极性进展控制，如以下对输出信号的极性进展控制，如以下图所示。当编程单元为图所示。当编程单元为1时，或阵列输出时，或阵列输出S与经过异或门以后的输出与经过异或门以后的输出Y同相；同相；当编程单元为当编程单元为0不衔接时，不衔接时，S与与Y反相。反相。 例例8-6: 试用组试用组合逻辑合逻辑PLA实现实现从四位自然二进从四位自然二进制代码到格雷码制代码到格雷码的转换。的转换。 自然二进自然二进制码制码格雷码格雷码自然二进自然二进制码制码格雷码格雷码B3B2B1B0G3G2G1G0B3B2B1B0G3G2G1G00 0 0 0

13、0 0 0 01 0 0 01 1 0 00 0 0 10 0 0 11 0 0 11 1 0 10 0 1 00 0 1 11 0 1 01 1 1 10 0 1 10 0 1 01 0 1 11 1 1 00 1 0 00 1 1 01 1 0 01 0 1 00 1 0 10 1 1 11 1 0 11 0 1 10 1 1 00 1 0 11 1 1 01 0 0 10 1 1 10 1 0 01 1 1 11 0 0 02 PLA的运用的运用1PLA在组合逻辑电路中的运用在组合逻辑电路中的运用01010121212323233BBBBGBBBBGBBBBGBG+ += =+ += =

14、+ += = = 关键在于关键在于:求求逻辑函数逻辑函数码制转换的码制转换的PLA阵列阵列B33B B22BB11BB00BG3G2G1G0与阵列与阵列或或阵阵列列01010121212323233BBBBGBBBBGBBBBGBG+=+=+=实现从四位自然二进制代码到格雷码转换的实现从四位自然二进制代码到格雷码转换的PLA阵列。阵列。 2 PLA在时序逻辑设计中的运用在时序逻辑设计中的运用 时序逻辑时序逻辑PLA的构造框图的构造框图与阵列与阵列( (可编程可编程) )或阵列或阵列( (可编程可编程) )触发器触发器可以用组合可以用组合PLA外外接触发器实现。接触发器实现。 【例【例8-7】试

15、用时序逻辑】试用时序逻辑PLA实现具有异步清零和同步置数功实现具有异步清零和同步置数功能的能的3位移位存放器。位移位存放器。 解解 设异步清零信号为设异步清零信号为RD ，低电平有效；同步置数信号为，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，低电平有效；串行输入信号为Din；并行输入信号为；并行输入信号为A、B、C； 时钟信号为时钟信号为CP。 假设触发器为假设触发器为D触发器，那么功能表、次态触发器，那么功能表、次态方程和鼓励方程分别为：方程和鼓励方程分别为： 3位移位存放器功能表位移位存放器功能表RDLDQ1Q2Q3功能功能0000清零清零10ABC置数置数11DinQ1

16、Q2移位移位Q1 Q2 Q3CP 3位右移存放器 RD Din A B C LD2, 1 ,0,1=+iDQnininnnninnQLDCLDDQLDBLDDDLDALDD23121+=+=+=例例8-7的的PLA阵列阵列 ABCDinLDCPRD1DC12DC23DC3Q1Q2Q3 PLA的优缺陷的优缺陷 优点：与、或阵列均优点：与、或阵列均可以编程，运用灵敏。可以编程，运用灵敏。 缺陷：制造工艺复杂，缺陷：制造工艺复杂，芯片运用效率不是很高，芯片运用效率不是很高，只能一次性编程，且缺只能一次性编程，且缺乏高质量的开发工具。乏高质量的开发工具。鼓鼓励励方方程程特点：与阵列可以编程，特点：与阵

17、列可以编程， 或阵列不能编程或阵列不能编程 。 输出电路：普通也不可编程。不同型号的输出电路：普通也不可编程。不同型号的PAL采用不采用不同构造的输出电路。构造如下同构造的输出电路。构造如下: 8-5 可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑PAL 1 公用输出构造公用输出构造 ：输出端只能用作输出信号：输出端只能用作输出信号 公用输出构造中不含触发器，只能用来实现组合电路，输出公用输出构造中不含触发器，只能用来实现组合电路，输出电路是一个电路是一个“或门或或门或“或非门，也有采用互补输出的或门。或非门，也有采用互补输出的或门。采用或非门采用或非门PAL的公用输出构造的公用输出构造IO 2 可编程I/O输

18、入/输出构造：I/O可编程决议 I0I1OEI/O3 存放器输出构造：实现时序电路存放器输出构造：实现时序电路IDQQOECKO*输出有反响输出有反响触发器触发器 4 异或输出构造：实现特殊功能异或输出构造：实现特殊功能 在或阵列输出与触发器之间设置了异或门。属于异或输出构在或阵列输出与触发器之间设置了异或门。属于异或输出构造的造的PAL主要有主要有PAL20X4、PAL20X8、 PAL20X10等。等。DQQOECKOI例例8-8 用用PAL实现逻辑函数实现逻辑函数=)7 , 4 , 3 , 2 , 0(),()7 , 6 , 4 , 3(),(12321231mXXXFmXXXF解：解： 首先对上述逻辑函数进展化简后可得首先对上述逻辑函数进展化简后可得+=+=121223212131XXXXXXFXXXXF PAL的运用的运用或门应有或门应有3个与项个与项PAL应应有有 3 个个输入输入 例例8-8的的PAL阵列阵列X2X1与阵列与阵列( (不可编程不可编程) )F1F2X3与阵列与阵列( (可编程可编程) )+=+=1212232121