数电机逻课件13教案12adc

1、数字电路与系统设计基础数字电路与系统设计基础吴键雄学院吴键雄学院13级级2014.12（第十二次课） 测验评述用用ROMROM设计一个电梯入口处的上下符号显设计一个电梯入口处的上下符号显示装置示装置 显示器件为显示器件为7 710LED10LED点阵点阵ROMROM采用采用1k1k8 8的集成的集成PROMPROM工作要求：平时不亮，在电梯工作要求：平时不亮，在电梯 门开期间显示电梯运行的方向门开期间显示电梯运行的方向系统提供以下控制信号：开门信号系统提供以下控制信号：开门信号KSKS，关门信号关门信号KE,KE,方向信号方向信号FXFX设计要求：设计要求：1.ROM1.ROM中的编程数据（码

2、点）中的编程数据（码点） 2. 2.电路的结构框图电路的结构框图 3. 3.控制过程与关键器件的工作状控制过程与关键器件的工作状态。态。 * *4.4.若要求用闪烁方式显示（每秒若要求用闪烁方式显示（每秒显示显示2 2次，电路如何设计？次，电路如何设计？7 710LED10LED点阵点阵n其工作类似一个其工作类似一个ROMROM数 据扫描地址a b c d e f g0123456789&a b c d e f ga b c d e f g01ROMROM的应用的应用nROMROM的输出是点阵的数据输入。中间必须有的输出是点阵的数据输入。中间必须有MBRMBR做缓冲做缓冲nROMROM

3、的地址输入必须与点阵扫描的规律相配合，的地址输入必须与点阵扫描的规律相配合，即按地址取出的数据必须加在点阵的对应的即按地址取出的数据必须加在点阵的对应的行上行上 ROM M B R M A R选择电路选择电路n一，一，ROMROM的电路结构的电路结构n 对时序逻辑电路状态的要求对时序逻辑电路状态的要求无，只要无，只要循环扫描执行循环扫描执行n 输出数据位数输出数据位数77位，存储器为位，存储器为1k1k8 8，只余只余1 1位可作地址修改使用位可作地址修改使用n 有人只用有人只用5 5位，剩余位，剩余3 3位做其他控制用，可。位做其他控制用，可。n 存储器有存储器有1k1k单元，点阵扫描单元，

4、点阵扫描1 1次只需次只需1010个单个单元，数量足够。元，数量足够。n所以选择图所以选择图6.196.19为佳。为佳。n ROM输出输出O11O10O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0O11O10O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0A9 A8A3A2A1A0 地地址址计计数数器器O11O10O9O11O10O9O8O8和和O2O1O0O2O1O0是是当存储器地当存储器地址需要不按址需要不按计数规律运计数规律运行时使用，行时使用，前者送入变前者送入变更的地址，更的地址，后者送入变后者送入变更的条件。更的条件。本设计无需本设计无需使用。使用。O11O10O9O11O10O9O8O8和和O

5、2O1O0O2O1O0是是当存储器地当存储器地址需要不按址需要不按计数规律运计数规律运行时使用，行时使用，前者送入变前者送入变更的地址，更的地址，后者送入变后者送入变更的条件。更的条件。本设计无需本设计无需使用。使用。 ROM输出输出O11O10O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0O11O10O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0A9 A8A3A2A1A0 地地址址计计数数器器CP地址通常选地址通常选A0A3A0A3，其他，其他A4A9A4A9输入端应接地，此时输入端应接地，此时可使用的单元为可使用的单元为 ，如选其他地址，如，如选其他地址，如A9A6A9A6，则其他输入端必须接地，否则

6、因每个数据包，则其他输入端必须接地，否则因每个数据包含含6464个单元，如个单元，如10011001包含包含1001000000100111111110010000001001111111，会，会造成混乱。造成混乱。n二，地址计数器（代替二，地址计数器（代替MAR)MAR)选择选择n 点阵扫描点阵扫描1 1次为次为1010状态，可定义为状态，可定义为0909，故选，故选择择7416074160。使其反复运行。使其反复运行。n三，点阵显示控制三，点阵显示控制KSKS亮，亮，KEKE灭，因为灭，因为KSKS和和KEKE都是短促的按键信号（宽都是短促的按键信号（宽1 1个时钟周期的个时钟周期的脉冲）

7、，而开门时间很长，脉冲），而开门时间很长， 故必须用基本触发器产生，故必须用基本触发器产生， 令令KSKS为为S S，KEKE为为R R 即可。即可。n输出输出KMKM可控制点阵的电源。可控制点阵的电源。n也可控制地址计数器的清零端，使电梯门关时，也可控制地址计数器的清零端，使电梯门关时，计数器为计数器为00000000状态，点阵不发光。状态，点阵不发光。n还可以作为还可以作为A5A5的输入信号，但有关单元数据为的输入信号，但有关单元数据为0 0。n SRKSKEKSKBKM&KSKEKSKE1D C11KSKE1D C1RVcc n三，箭头的方向显示三，箭头的方向显示n 用用FXFX

8、作为作为ROMROM的地址的地址A4A4输入，当输入，当FXFX为为0 0时，时，地址是地址是00000010010000001001，其输出按箭头的一个方，其输出按箭头的一个方向排列，当向排列，当FXFX为为1 1时，地址是时，地址是10000110011000011001，其，其输出按箭头的另一个方向排列。输出按箭头的另一个方向排列。n FX FX通常为电平信号，如是脉冲信号，也要通常为电平信号，如是脉冲信号，也要用触发器加以展宽。用触发器加以展宽。n四，其他电路四，其他电路n 在在MARMAR与点阵扫描输入之间应接与点阵扫描输入之间应接4 4线线- 10- 10线线译码器。译码器。n R

9、OMROM中数据中数据n00000 0000000 01110 0000000n00001 0011100 01111 0000000n00010 0010100 10000 0000000n00011 0010100 10001 0001000n00100 0010100 10010 0010100n00101 0010100 10011 0110110n00110 0110110 10100 0010100n00111 0010100 10101 0010100n01000 0001000 10110 0010100n01001 0000000 10111 0010100n01010 00

10、00000 11000 0011100n01011 0000000 11001 0000000n01100 0000000 11010 0000000n01101 0000000 11011 0000000总框图总框图 ROMEN M B RMAR 74160CR BIN/DEC543210FXSRKSKE&f1Sf1SROMROM中数据中数据n000000 0000000 001110 0000000 n000001 0011100 001111 0000000 n000010 0010100 010000 0000000 100000 0000000n000011 0010100

11、010001 0001000 100001 0000000n000100 0010100 010010 0010100 n000101 0010100 010011 0110110 101001 0000000n000110 0110110 010100 0010100 n000111 0010100 010101 0010100n001000 0001000 010110 0010100 110000 0000000n001001 0000000 010111 0010100 110001 0000000n001010 0000000 011000 0011100 n001011 00000

12、00 011001 0000000 111001 0000000n001100 0000000 011010 0000000 n001101 0000000 011011 0000000另另 ROMEN M B RMAR 74190MCR BIN/DEC43210FXSRKSKEf1S&f1S另一种控制方法另一种控制方法另一种控制方法另一种控制方法存储器控制不存储器控制不变化，让点阵的扫描方向改变。变化，让点阵的扫描方向改变。n点阵扫描电路用双向移位寄存器制作环形计点阵扫描电路用双向移位寄存器制作环形计数器，在数器，在FXFX信号的控制下，使其移位方向改信号的控制下，使其移位方向改变。

13、但点阵的扫描系统必须相适配变。但点阵的扫描系统必须相适配: :n1010位环形计数器位环形计数器, ,可能比译码器电路复杂可能比译码器电路复杂n点阵扫描电路用可逆计数器（点阵扫描电路用可逆计数器（up-downup-down计数器计数器，如，如190190）加）加4-104-10线译码器制作。在线译码器制作。在FXFX信号的信号的控制下，使其计数方式改变。控制下，使其计数方式改变。n多用了一个计数器。多用了一个计数器。环形计数器环形计数器移位寄存器的应用移位寄存器的应用预置为预置为10001000，则运行规律为，则运行规律为1000-0100-00100100-0

14、010-0001-1000其功能与模其功能与模4 4 计数器加计数器加2-42-4译码器译码器相同。相同。用用1010位移存构成位移存构成1010位环形计数器位环形计数器问题：与存储器地址扫描计数器必须同步问题：与存储器地址扫描计数器必须同步方法：用计数器的进（借）位输出使环形方法：用计数器的进（借）位输出使环形计数器置初值计数器置初值 ROMEN M B RMAR 74190MCR CO 43210FXSRKSKE&f1Sf1S环形计数器环形计数器CR大家设计的情况大家设计的情况n1.1.大多数人没有考虑点阵的扫描与驱动。没有大多数人没有考虑点阵的扫描与驱动。没有在地址计数器与点阵扫

15、描输入端加译码器在地址计数器与点阵扫描输入端加译码器n2.2.对对LEDLED点阵理解错误点阵理解错误n ROM ROM输出用输出用7 7个双向移位寄存器控制点阵，个双向移位寄存器控制点阵，FXFX控制移存的移位方向。控制移存的移位方向。n 考虑合理但不符合点阵的扫描方式考虑合理但不符合点阵的扫描方式n3.3.地址计数器用可逆计数器，但与点阵的链接地址计数器用可逆计数器，但与点阵的链接不变，达不到换向的目的不变，达不到换向的目的n每个移存控制每个移存控制1010只只LEDLED，耗，耗用器材多用器材多7 7倍倍n移位移位1010个周期应停止移位个周期应停止移位，显示一个稳定的图形，显示一个稳定

16、的图形，否则图形在滚动，如频率否则图形在滚动，如频率较低（如较低（如1Hz)1Hz)也可以，若也可以，若频率较高则一片糊涂频率较高则一片糊涂n ROMn4.4.对按键信号的特点不清楚，按键只是短时间对按键信号的特点不清楚，按键只是短时间的触碰，如采用同步化电路则只有的触碰，如采用同步化电路则只有1 1个时钟周个时钟周期，而开门时间通常在期，而开门时间通常在1 1分钟左右，所以不能分钟左右，所以不能以以KS=1KS=1的时间作为开门时间，的时间作为开门时间，n5.5.将将KSKS与与KEKE相或后去控制扫描计数器，虽然也相或后去控制扫描计数器，虽然也能控制，但可能会得到相反的结果（能控制，但可能

17、会得到相反的结果（KE-1KE-1开门开门，KS=1KS=1关门）关门） 学习总结第五章nRAMRAM的基本存储原理的基本存储原理n 基本结构（结构、译码方式）基本结构（结构、译码方式）n 基本单元（基本单元（DRAMDRAM、SRAMSRAM，特点），特点）n存储器应用设计存储器应用设计n 设计的思想，结构设计的思想，结构n存储器的层次结构存储器的层次结构n 存储器的主要矛盾存储器的主要矛盾n 层次化结构的基本思想，命中率的概念层次化结构的基本思想，命中率的概念n 自学检查n什么是终端？它有哪些形式？什么是终端？它有哪些形式？n外部设备，人机界面外部设备，人机界面n什么是哑终端？有哪些哑终什

18、么是哑终端？有哪些哑终端？端？7.17.1数字开关输入数字开关输入n什么是同步化？为什么要同步化？什么是同步化？为什么要同步化？n解读图解读图7.37.3n8 8个触发器起什么作用个触发器起什么作用? ?n为什么要安排延迟网络？为什么要安排延迟网络？n为什么用或门启动？为什么用或门启动？n延迟网络后面的触发器起什么作延迟网络后面的触发器起什么作用用? ?n复位信号的作用是什么复位信号的作用是什么? ?应在何应在何时加上来？时加上来？解读图解读图7.77.7小键盘输入小键盘输入n小键盘的输入编码与大键盘有何区别？小键盘的输入编码与大键盘有何区别？扫描输入扫描输入( (出）出）n扫描输入方式的特点

19、是什么？在生活当扫描输入方式的特点是什么？在生活当中哪些地方使用了扫描输入方式中哪些地方使用了扫描输入方式? ?n像素大小与分辨率、成本的关系如何？像素大小与分辨率、成本的关系如何？应当如何合理地选择应当如何合理地选择防抖动措施防抖动措施n现代使用的防开关抖动的措施为什么能现代使用的防开关抖动的措施为什么能防开关抖动？防开关抖动？n其应用条件是什么其应用条件是什么? ?n传感器的作用是什么？通常的传感器与传感器的作用是什么？通常的传感器与数字系统之间还需要加什么环节？为什数字系统之间还需要加什么环节？为什么？么？7.27.2nD/A D/A 与与 A/D A/D 的定义与用途？的定义与用途？n

20、D/AD/A译码器译码器nA/DA/D编码器编码器nviAviA与与N(DO)N(DO)成正比成正比线性线性nN(DI) N(DI) 与与voAvoA成正比成正比线性线性D/AD/A的框图与数学模型的框图与数学模型n数模转换的输入有几条？输出有几条？数模转换的输入有几条？输出有几条？对一般的对一般的D/AD/A转换而言，其输入输出符转换而言，其输入输出符合什么规律合什么规律( (数学模型）？数学模型）？ #/D0D1 Dn-1voAVoA Di2n-1 0n一般一般DACDAC电路的转换原理是什电路的转换原理是什么？么？ 用输入的二进制代码控制开关网络（解码网络），从而将基准电压按一定方式切换

21、到输出端，达到转换的目的。 解读图解读图6.156.15（开关树方案）（开关树方案）n1.1.电阻串的作用？电阻的个数？电阻串的作用？电阻的个数？n2.2.如何转换？输入为如何转换？输入为101101，输出是多少？，输出是多少？n3.3.电路的优缺点？电路的优缺点？n4.4.影响输出误差的因素？影响输出误差的因素？ 用分压的方法将基准电压源分成了若干个基准电压，然后再用开关切换。n试考虑开关树试考虑开关树D/AD/A方案中输出电方案中输出电压的精度与哪些因素有关？压的精度与哪些因素有关？ 基准电压基准电压（电压源)开关 （其接通电阻、电压不 为0；断开电阻非无穷大） 解读图解读图6.166.1

22、6（权电流方案）（权电流方案） +-Vo = k (v+ - v- )V+V-vo(1)(1)输入阻抗输入阻抗=(2)(2)输出阻抗输出阻抗=0=0(3)(3)放大倍数放大倍数=VI R(3), V+ = V-(3), V+ = V-V-V-接地，接地， V+ V+ 虚地虚地 IR = V/R IR = V/RRfIR(1), Ii = 0(1), Ii = 0IRIR全部流入全部流入RfRf IRf = IRf = IRIRIRf(2), VOi = 0 - RfIR(2), VOi = 0 - RfIR = - RfIR= - RfIR1. 1.求和放大器求和放大器n权电流权电流D/AD/

23、A方案的基本原理是什方案的基本原理是什么？和实际电路（么？和实际电路（T T形解码网络形解码网络）及优缺点。）及优缺点。 用输入数码控制各权电流开关，将与 1 码元相对应的权电流切入到求和放大器输入端，相加并转换成电压解读图解读图6.176.17（权电流方案）（权电流方案）n1. 1.转换原理转换原理n2. 2.开关方式开关方式 可否？为什么？可否？为什么？n3. 3.转换精度与哪些因素有关？转换精度与哪些因素有关？n4. 4.开关接通电阻是否影响转换精度？开关接通电阻是否影响转换精度？n5. 5.输出电容对输出电容对VOVO的影响如何？的影响如何？ 解读图解读图6.176.17（对照图（对照

24、图6.166.16）n1. 1.各支路电流是如何分配的？各支路电流是如何分配的？n2. 2.与理想权电流网络的区别？与理想权电流网络的区别？n权电流权电流D/AD/A方案的转换精度与方案的转换精度与哪些因素有关？哪些因素有关？电流源精度（电源、电阻）电流源精度（电源、电阻）开关？开关？求和放大器求和放大器n电流激励电流激励不受开关影响精度高无电压充放电过程速度高n数模转换有那些主要技术指数模转换有那些主要技术指标？如何定义？标？如何定义？n数模转换的分辨力是怎样定数模转换的分辨力是怎样定义的，为什么？义的，为什么？n常见常见A/DA/D转换方案转换方案n 原原 理理 性性 能能 应用场合应用场

25、合 n并行比较并行比较n逐次逼近逐次逼近n双双 积积 分分性能主要从速度、成本、分辨率等性能主要从速度、成本、分辨率等角度去讨论角度去讨论分辨力用来衡量分辨力用来衡量D/AD/A的什么性能的什么性能？D/AD/A的相对分辨力等于何值的相对分辨力等于何值？为什么？为什么？ n模数转换的过程分哪四步？每模数转换的过程分哪四步？每一步的含义，如何？一步的含义，如何？ 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1n抽样保持的基本原理是什么？抽样保持的基本原理是什么？电路的基本结构如何？电路的基本结构如何？n 模数转换基本原理是什么？有模数转换基本原理是什么？有哪些主要的技术指标？哪些主要的技术指标？

26、 量化误差与其它误差的区别何在？量化误差与其它误差的区别何在？量化误差与量化方式之间的关系量化误差与量化方式之间的关系如何？如何？nADCADC的基本思想在于比较和测量（双的基本思想在于比较和测量（双积分）积分）ADCADC的基本思想的基本思想在于比较在于比较n并行比较型并行比较型 7 6 5 4 3 2 1 0n并行转换并行转换A/DA/D的基本原理是的基本原理是什么？什么？用刻度尺量物之长度刻度尺 如何量？量的结果？所需的结果？被量物 用刻度尺量物之长度刻度尺 电阻网络如何量？与每个刻度同时比较量的结果？特殊码所需的结果？二进制码被量物 模拟电压n并行比较并行比较A/DA/D中的编码器的任

27、中的编码器的任务是什么？（输入是什么码务是什么？（输入是什么码？输出是什么码？）？输出是什么码？） n设计一个设计一个3 3位并行转换位并行转换A/DA/D的的编码电路。编码电路。n 图图6.20所示电路采用的是所示电路采用的是哪一种量化方式？如要变哪一种量化方式？如要变为另一种量化方式，电路为另一种量化方式，电路上应作什么处理？上应作什么处理？n逐次逼近型逐次逼近型n逐次逼近逐次逼近A/DA/D的基本原理是的基本原理是什么？什么？搜索用天平称物体重量用天平称物体重量0 0 0 0用天平称物体重量0 0 0 0 1 0 0 0用天平称物体重量0 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0用天平称

28、物体重量0 0 0 0 1 0 0 00 1 0 00 1 1 0用天平称物体重量0 0 0 0 1 0 0 00 1 0 00 1 1 00 1 1 1用天平称物体重量0 0 0 0 1 0 0 00 1 0 00 1 1 00 1 1 10 1 1 0l天平天平l砝码砝码l测量原则测量原则比较器寄存器的各个位先放一个砝码试探，根据试探结果确定该砝码的去留，从高到低依次进行。2分法？分法？图图6.216.21图图6.246.24所示逐次逼近所示逐次逼近A/DA/D采用的哪一种量化方式？如采用的哪一种量化方式？如要变为另一种量化方式，应作要变为另一种量化方式，应作什么处理？其波形图有何变化什么处理？其波形图有何变化双积分基本思想双积分基本思想比较和测量比较和测量n双积分双积分A/DA/D转换的基本原理是什转换的基本原理是什么？么？VTV-TV-F积分器积分器过零比过零比较器较器计数器计数器主门控制器控制器时基时基转转换换基基准准电电压压ViDo -+RViVoCIIVo = 0 (1/C)i dt = 0 (1/C)It= - (1/C)(V/R) t = - V t/RC电压转换成时间的方法电压转换成时间的方法积分积分对不同Vt,积分到达同样电压的时间与Vt成反比对同一Vt，积分的结果与积分时间成正比VoVott00viAt ttoovB vC