電工技術與電子技術課件清華大學

清華大學電機系唐慶玉2003年11月制作盜版剽竊必究清華大學電機系唐慶玉1997年制作如發(fā)現(xiàn)有人剽竊必定追究！第15章可編程邏輯器件（PLD）千島湖風光

千島湖畫面屬唐慶玉個人創(chuàng)作，青山緑水藍天白云，剽竊必究第40-41講1.概述2.PLD的邏輯表示方法和圖形符號3.PLD陣列結(jié)構(gòu)及編程4.復雜可編程邏輯器件(CPLD)只讀存儲器補充分類：（1）掩膜ROM（2）PROM（ProgrammableROM，可編程ROM）（3）EPROM（ErasablePROM，紫外線擦除的PROM）（4）EEPROM（ElectricErasablePROM，電擦除的PROM）或?qū)懗蒃2PROM只讀存儲器（ReadOnlyMemory，ROM）功能：存儲程序或數(shù)據(jù)，掉電后仍保留（1）二極管陣列的掩膜ROM二極管存貯矩陣字地址譯碼器W0W1W2W3A1A0字線位線地址線輸出三態(tài)門D3D2D1D0數(shù)據(jù)線輸出使能OEA1A0W3W2W1W0D3D2D1D0000001

1110010010010110010011001110000011每個單元所存數(shù)據(jù)（2）PROM（熔絲式）電路原理字線位線熔斷絲（3）EPROM電路原理P溝道EPROM結(jié)構(gòu)示意圖（b）EPROM管字線位線+VCC（a）電極PPN基體DSSiO2浮空多晶硅柵P溝道增強型MOS管1.PLD概述PLD—ProgrammableLogicDevices大規(guī)模集成電路，集成了大量的門電路和觸發(fā)器，用戶可編程構(gòu)成所需電路。清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編優(yōu)點：（1）節(jié)省集成芯片的數(shù)量節(jié)省電路板面積，節(jié)省電耗，減少產(chǎn)品體積，降低成本（2）電路保密，不易被他人仿造清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編PLD類型（1）PROM型（ProgrammableROM）（2）PLA型（ProgrammableLogicArray可編程邏輯陣列

）（3）PAL型（

ProgrammableArrayLogic可編程陣列邏輯）（4）GAL型（Generic

ArrayLogic通用陣列邏輯）（5）CPLD型（Complex

PLD）復雜簡單2.PLD的邏輯表示方法及圖形符號(1)PLD的邏輯表示方法固定連接編程連接不連接熔絲（2）PLD的圖形符號緩沖門AAA相當于&1AAAABCY與門AY&BCABCY或門AY1BCABCYAY&B可編程連接或不連接PLD圖形符號（續(xù)）與或門ABCDY多輸入端或門畫法多輸入端與門畫法門電路符號中美對照表&≥11&≥1=1與或非與非或非異或清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編3.PLD陣列結(jié)構(gòu)及編程結(jié)構(gòu):AND邏輯陣列+OR邏輯陣列類型AND陣列OR陣列PROM連接固定可編程（一次性）PLA可編程（一次性）可編程（一次性）PAL可編程（可多次電擦除）連接固定GAL可編程（可多次電擦除）連接固定輸出比PAL增加“可編程輸出邏輯宏單元”使編程更靈活。清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編(1)PROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及編程AND陣列固定OR陣列可編程輸出輸入O2O1O0I2I1I0例1用PROM實現(xiàn)半加器半加器邏輯式F=AB+AB=ABC=ABFCA

B

如何用PROM實現(xiàn)全加器？例2用PROM實現(xiàn)三變量奇數(shù)校驗電路A

B

CYABCY00000011010101101001101011001111真值表清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編(2)PLA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及編程AND陣列可編程OR陣列可編程O2O1O0I2I1I0輸出輸入例3用PLA實現(xiàn)三八譯碼器A2A1A0000只=0Y0001只=0Y1111只=0Y7輸出三八譯碼器真值表……A2A1A0Y0Y1Y7A2A1A0A2A1A0清華大學電機系唐慶玉2003年11月15日編(3)PAL的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及編程（專用輸出結(jié)構(gòu)型）AND陣列可編程OR陣列固定輸出0輸入O0I2I1I0O1輸出1實現(xiàn)組合邏輯電路（GAL結(jié)構(gòu)類似）例4：寫出PAL（GAL）陣列輸出X的表達式英文教材《數(shù)字電子技術》習題選編清華大學電機系唐慶玉2002年9月16日XABCCBA××××××××將此式化簡例5明：Y妹=A紛B+君AC添+B柜C，饒用P疼AL匙（G茂AL漢）陣沒列實榴現(xiàn)該腿式。英文教材《數(shù)字電子技術》習題選編清華大學電機系唐慶玉2002年9月16日XACB××××××××××××例6壯：分污別在陰PR逃OM剃和G觸AL踢陣列孟上畫幸出七嘴段顯斷示譯挨碼器倘邏輯槐電路珍圖Yaabcdefg譯碼器YbYcYdYeYfYgA3A2A1A0七段知顯示也譯碼辜電路時鐘良（可插定義接成輸姨入）七段踢顯示圈譯碼貓電路幫真值勢表十進真制數(shù)A3A2A1A0Ya地Y痰b偵Yc先Y跳d丸Ye妻Y遠f燒Yg顯示捆字形00掘0帖0陸011別1慈1逃11泊0控010吊0究0歐101摘1選0住0馳0莖0孩120哨0翁1拜011狡0必1嚇1紛0棟1碗230瘋0對1臟111艱1陷1而0脈0欠1優(yōu)340庸1幸0觀001役1壩0家0驗1折1五450匆1告0食110股1奇1廊0曲1頂1差56出0芽1黃1奏000事1酬1億1轟1秒1內(nèi)670頭1講1攏111集1飲0夸0礎0銳0期781市0丸0來011響1祥1斯1嫩1莫1侄891久0兇0佛111暫1茂0揀0龜1勸1椅9用真艷值表訴設計頂Ya哲的邏咱輯表菌示式A3A2A1A0Ya000001100010200101

300111

401000

501011

601100701111810001

910011用輸境出為卸1的押項寫禾出與社或表絹達式活，（野不化臉簡）同理頃寫出錄Yb—Yg的邏染輯表衫達式用P碎RO籮M陣田列實豆現(xiàn)七屬段顯捧示譯鹿碼器呀邏輯A3A2A1A0Ya×××××××YbYgA3A2A1A000110100100111101111111000無所謂項當1處理用卡山諾圖粘化簡濱Ya慈的邏載輯表汽示式Y(jié)a=A3+A2A0+A2A1+A2A0

A3A2A1A0Ya000001100010200101

300111

401000

501011

601100701111810001

910011在G徒AL農(nóng)陣列桑上實現(xiàn)案七段琴顯示慌譯碼漫器邏港輯Ya=A3+A2A0+A2A1+A2A0英文教材《數(shù)字電子技術》習題選編清華大學電機系唐慶玉2002年9月16日YaA3A2A1A1A2A3A0A0清華火大學民電機亞系唐委慶玉20枯03扛年1驗1月戀15飛日編(4濃)夜PA標L的狐內(nèi)部鉆結(jié)構(gòu)觀及編價程（寄存內(nèi)器輸圍出結(jié)敢構(gòu)型）功能駐：可塘編程鴨組成量記憶昌、計凡數(shù)、剛移位刑、寄向存等鄉(xiāng)豐時序雨邏輯緊電路I2I1I0反饋信號CLKOE輸出使能三態(tài)輸出DQQDQQ8輸截入8輸徐出固定（G擦AL辛結(jié)構(gòu)韻類似險）(5酬)殿GA汽L的尚內(nèi)部昨結(jié)構(gòu)錄及編銹程GA隊L的棒內(nèi)部睬結(jié)構(gòu)嶺與P耐AL分基本喝一樣疤，只般是在義輸出酸端增串加了鈔“可兆編程塘輸出狹邏輯墓宏單失元”弄，其繭輸出靜狀態(tài)蹄可由炒用戶籠定義勁，這衫樣，糟使編幅程更閉靈活范。GAL16V8I0/CLKI1I2I3I4I5I6I7I8GNDVCCF7F6F5F4F3F2F1F0I9/OE20111012-9腳輸入（固定）1腳泛時鐘障（可喝定義清成輸謹入）11蘆腳光輸出許使能（可朽定義截成輸掩入）12-19腳輸出（也可定義成輸入）I/OOI/O清華挖大學頃電機央系唐堪慶玉20率03巡壽年1位1月某15舟日編例7瘋用口PA巾L（躬或G互AL巷）組錯成二陡位減覺法器CL龜K阻FBFA0漁1漂11矛1灑02兆0譽13止0匯04客1翻1SCLKOE輸出使能FADQQDQQFBQBQAQAQAQBQBSS狀態(tài)顧方程例8算GA到L1采6V洋8型紙GA區(qū)L可潤編程茫邏輯忽器件拳的編籠程方吼法介嘗紹GAL16V8I0/CLKI1I2I3I4I5I6I7I8GNDVCCF7F6F5F4F3F2F1F0I9/OE2011101A0A1A2A3A4A5A6A7A8A11Y6Y5Y4Y3Y2Y1A10A9輸入輸出定義FA喚ST闊M百AP掃G克AL呼編程惱源文機件1：瘡GA遣L1右6V蔥8；型誤號2：拐Lo允gi徑c訴Ga自te擠s；設豆計電圾路名蓬稱3：殃20娃03威.1涂0；日串期4：絡TA餡NG；設蛋計人5：A0A1A2A3A4A5A6A7A8GN博D；1炎-1秘0腳童定義6：碰A9A10Y1Y2Y3Y4Y5Y6A11VCC；1扶1-盲20貌腳定展義Y1=A9A10Y2=A7+A8Y3=A5A6Y4=A3+

A4Y5=A1A2+A1A2Y6=A0A11+A0A117：Y1=A9*A10；邏逗輯運貓算8：Y2=A7+A89：Y3=/A5+/A610判：Y4=/A3*/A411虹：Y5=A1*/A2+終/A1*A212膊：冒Y6=A0*A11+斗/A0*/A1113館：D搬ES陷CR歉IP批TI協(xié)ON；結(jié)猛束4.集復幕雜可請編程擱邏輯放器件切（C遇PL語D）CP翻LD型號璃：A效lt承er哭a蠢EP牢F1仙0K秘10優(yōu)LC扣84甚-4?內(nèi)部舞有6雁00臭0門稿以上皇，可鴉編程顫組成樸各種版組合埋邏輯罷電路出、觸發(fā)罩器、慶寄存藝器、舞計數(shù)百器等項復雜純數(shù)字丙電路?磁速度筋達4傻0M議Hz賴~摔2蛙00師MH鉛z?績84辱引腳毒，其訪中5難9個跑可用偽于I拒/O射引腳?垮可由馬單片皂機或柄PC蔥機控拉制?膜編程佳語言稅：M下AX查+P互LU父S2落9贏.2曲3（1液）特咽性電路繪圖法編程軟件（GraphicEditorfile）數(shù)字硬件描述語法（AHDL描述語法）（2駱）C犬PL殿D實幻玉驗系抄統(tǒng)框垃圖CPLD下載板I/O實驗板RS-232AlteraCPLD芯片：EPF10K10LC84-4串行E2PROM：SE2PROM，8KB按鈕，開關，鍵盤，數(shù)碼管，單脈沖，連續(xù)脈沖清華助大學諸電機授系唐購慶玉20超03夾年1術1月美15搬日編CP殼LD桶下載極板元議件分舌布圖CPLD芯片P01~P42引腳插座P43~P84引腳插座SEEPROM穩(wěn)壓塊RS-232串行接口單片機插座振蕩器清華腫大學稅電機收系唐奮慶玉20渾03匹年1蔑1月肺15界日編I/五O實旺驗板夸元件青分布困圖P55P56P57P58P60P61P62P63P64P65P66P67P69P70P71P72P01P02P03P04P06P07P08P09P34P35P36P37P39P40P41P42SWP1SWP2SWP3SWP41023546798ABDCEF6個七段LED數(shù)碼管3個8位邏輯輸入開關16個邏輯電平檢測LED3個CPLD下載板插座J1J2J316個邏輯電平檢測LED1個57點陣LED顯示器1個米字形LED顯示器44矩陣鍵盤2個連續(xù)可調(diào)脈沖發(fā)生器4個單脈沖按鍵P81P82P83P84清華縫大學猜電機增系唐索慶玉20單03移年1諒1月鏡15趁日編例1北用款繪圖螞法設達計“識投幣扮洗衣斃機電腥路”設計躍思路嗓：投幣側(cè)數(shù)5踢，O增K=削1，洗衣出機啟邪動。只投藍1分謝硬幣記，用串按鍵耕SW潛P1慰模擬憤，按最一次弄投1薦分，隆用三瀉位計剝數(shù)器推Q1CQ1BQ1A表示池；只投扒2分播硬幣進，用商按鍵撈SW四P2魂模擬捕，按踏一次重投2末分，絲式用二住位計廳數(shù)器賓Q2BQ2A表示績；只投證5分破硬幣留，用水按鍵臥SW圾P3逃模擬額，按挎一次餐投5額分，鈔用一強位計印數(shù)器劃Q5表示昂；OK清01分2分5分投幣洗衣機電路投幣盟洗衣臥機電欺路真?zhèn)芍当鞶1CQ1BQ1AQ2BQ2AQ5OK

1011

10011111110101110111111邏輯決表達什式清華憶大學自電機暈系唐黑慶玉20濱03斑年1提1月水15獸日編用繪坦圖法擔設計窗“投隸幣洗勤衣機表電路患”文件東名：柱w秀as鴨h.眠gd練f74健9074咽9074避17東5RE國SE鞋TSW金P3SW緞P2SW消P1OK例2麗用A償HD赤L描妨述語義法和索繪圖民法設哈計電蔥路：灑將沸一個卸2位邀16煮進制浴數(shù)轉(zhuǎn)捐換為艘2位摧10構(gòu)進制孟數(shù)2位16進制數(shù)2位10進制數(shù)00H00D01H01D

0AH10D0BH11D62H98D63H99D2位16進制數(shù)和2位10進制數(shù)的對應關系轉(zhuǎn)換電路真值表8位二進制數(shù)二位BCD碼H7H6…H0DA7DA6…DA0000000000000000000000001000000010000101000010000000010110001000101100010100110000110001110011001將一捷個2變位1慰6進動制數(shù)拉轉(zhuǎn)換屢為2儲位1吩0進面制數(shù)轉(zhuǎn)換電路真值表8位二進制數(shù)二位BCD碼H7H6…H0DA7DA6…DA0000000000000000000000001000000010000101000010000000010110001000101100010100110000110001110011001hc種d.呈sy強m將一慘個2農(nóng)位1豪6進林制數(shù)事轉(zhuǎn)換移為2燦位1監(jiān)0進絕制數(shù)hc遙d.輛sy店mh2cd.sym組合燦邏輯蔬電路組子系銜統(tǒng)將一防個2駁位1變6進意制數(shù)兆轉(zhuǎn)換飲為2房誠位1身0進耐制數(shù)h2cd.sym組合麗邏輯倦電路巖子文削件將一銀個2疲位1漲6進滲制數(shù)撲轉(zhuǎn)換訊為2紛位1喘0進毀制數(shù)h2cd.sym用A傾HD折L描皇述語輕法設芳