電工技術(shù)下教學第22章存儲器和可編程邏輯器

1、電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,第22章 存儲器和可編程邏輯器件,22.1 只讀存儲器,22.2 隨機存取存儲器,22.3 可編程邏輯器件,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,本章要求,1.了解ROM, RAM, PROM, EPROM和ROM 的結(jié)構(gòu)和工作原理及功能的區(qū)別；,第22章 存儲器和可編程邏輯器件,2.了解常用可編程邏輯器件在實際中的應(yīng)用；,3. 會用可編程邏輯器件構(gòu)成簡單的邏輯函數(shù),電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,半導體存儲器分類：,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1 只讀存儲器,22.1.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖,只讀存儲器

2、（ROM） ，它存儲的信息是固定不變的。工作時，只能讀出信息，不能隨時寫入信息。,圖22.1.1 ROM的結(jié)構(gòu)框圖,表示存 儲容量,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,1.存儲矩陣：由存儲單元構(gòu)成，一個存儲單元存儲一位二進制數(shù)碼“1”或“0”。存儲器是以字為單位進行存儲的。圖22.1.1中有NM個存儲單元。,2.地址譯碼器：為了存取的方便，給每組存儲單元以確定的標號，這個標號稱為地址。圖22.1.1中，W0WN-1稱為字單元的地址選擇線，簡稱字線；地址譯碼器根據(jù)輸入的代碼從W0WN-1條字線中選擇一條字線，確定與地址代碼相對應(yīng)的一組存儲單元位置。被選中的一組存儲單元中的各位數(shù)碼經(jīng)位線

3、D0DM-1傳送到數(shù)據(jù)輸出端。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1.2 ROM的工作原理,圖22.1.2二極管 ROM電路,存“1”,存“0”,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,(1) 存儲矩陣,22.1.2 ROM的工作原理,1. 二極管構(gòu)成的ROM的工作原理,如：字線W0與位線有四個交叉點, 其中與位線D0和D2交叉處接有二極管。當選中W0(為高電平)字線時，兩個二極管導通，使位線D0和D2為“1”, 這相當于接有二極管的交叉點存“1”。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,交叉點處沒有接二極管處，相當于存“0”；位線D1和D3為“0”, 這相當于

4、沒接有二極管的交叉點存“0”。,ROM的特點：存儲單元存“0”還是存“1”是在設(shè)計和制造時已確定，不能改變；而且存入信息后，即使斷開電源，所存信息也不會消失，所以ROM也稱固定存儲器。,(2) 地址譯碼器,圖中是一個二極管譯碼器，兩位地址代碼A1A0可指定四個不同的地址。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1.2 ROM的工作原理,四個地址的邏輯式分別為：,地址譯碼器特點：,(1) N取一譯碼：即N條字線中，每次只能選中一條字線。圖示電路為四選一譯碼。,(2)最小項譯碼：n個地址輸入變量A0An最小項的數(shù)目為N=2n。圖示電路最小項為四個。,地址譯碼器是一個“與”邏輯陣列,電

5、工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1.2 ROM的工作原理,從圖22.1.2中可看出：,地址譯碼器是一個“與”邏輯陣列,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1.3 ROM的陣列圖,存儲矩陣是一個“或”邏輯陣列,圖22.1.3 簡化的 ROM存儲矩陣陣列圖,有二極管,無二極管,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,1. ROM構(gòu)成的全加器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,在數(shù)字系統(tǒng)中ROM的應(yīng)用十分廣泛，如組合邏輯、波形變換、字符產(chǎn)生以及計算機的數(shù)據(jù)和程序存儲等。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,表22.1.2

6、全加器邏輯狀態(tài)及三變量最小項編碼,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,根據(jù)表22.1.2可得：,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,WO,m0,W1,m1,W2,m2,W3,m3,W4,m4,W5,m5,W6,m6,W7,m7,S,C,A,B,C,最,小,項,譯,碼,器,選中,如：,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,2. ROM構(gòu)成的序列脈沖發(fā)生器,采用計數(shù)器和ROM來實現(xiàn)。,例：要產(chǎn)生11000100這一八位序列脈沖。,在脈沖C的作用下，W0 W7依次被選中，從D依次輸出01100010,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,工作波形,電工技術(shù)下教學第

7、22章 存儲器和可編程邏輯器,3. ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器,22.1.4 ROM的應(yīng)用舉例,字符發(fā)生器常用于顯示終端、打印機及其其它一些數(shù)字裝置。將各種字母、數(shù)字等字符事先存儲在ROM的存儲矩陣中，再以適當?shù)姆绞浇o出地址碼，某個字符就能讀出來，并驅(qū)動顯示器顯示。,下面用ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器顯示字母R來說明其工作原理。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.1.8 字符顯示原理圖,(b),電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,由圖可看出該字符顯示器由7行5 列構(gòu)成存儲矩陣，將字母R的形狀分割成若干部分并在相應(yīng)的單元存入信息“1”。當?shù)刂份斎胗?000110周期地循環(huán)變化

8、時, 即可逐行掃描各字線, 把字線W0 W7所存儲的字母“R”的字形信息從位線D0 D4讀出。使顯示設(shè)備一行行的顯示出圖22.1.8(b)的字形。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.2 隨機存取存儲器,隨機存取存儲器（RAM） ，它能隨時從任何一個指定地址的存儲單元中取出（讀出）信息，也可隨時將信息存入（寫入）任何一個指定的地址單元中。因此也稱為讀/寫存儲器。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)和工作原理,圖22.2.1 RAM的結(jié)構(gòu)框圖,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,1. 存儲矩陣：由存儲單元構(gòu)成，一個存儲單元存儲一位二

9、進制數(shù)碼“1”或“0”。與ROM不同的是RAM存儲單元的數(shù)據(jù)不是預先固定的，而是取決于外部輸入信息，其存儲單元必須由具有記憶功能的電路構(gòu)成。,2. 地址譯碼器：也是N取一譯碼器。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.2.2 RAM芯片簡介,MOS型RAM,動態(tài)RAM：集成度高，功耗小，但必須定期給電容補充電荷，以防存儲信息的丟失。,一般情況下，大容量的存儲器使用動態(tài)RAM；小容量的存儲器使用靜態(tài)RAM。2114靜態(tài)RAM的外引線排列圖22.2.2。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.2.2 2114RAM外引線排列圖,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏

10、輯器,22.2.3 RAM的擴展,圖22.2.3 2114RAM位數(shù)擴展,1. RAM位數(shù)的擴展,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,2. RAM字數(shù)的擴展,A11 A0十二根地址線，組成4096字4位的RAM,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.2.3 用四片2114RAM字數(shù)擴展,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,可編程邏輯器件（PLD）它是由用戶自行定義功能（編程）的一類邏輯器件的總稱。,22.3 可編程邏輯器件,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,PLD中常用邏輯符號的含義,在圖(a)中, 多個輸入端“與”門只用一根輸入線表示，稱乘積線

11、。輸入變量A、B、C的輸入線和乘積線的交點有三種情況：(1)黑點“”表示該點為固定連接點，用戶不能改變。(2)叉點“”表示該點為用戶定義編程點，出廠時此點是接通的, 用戶可根據(jù)需要斷開或保持接通。(3)既無黑點“”也無叉點“”時，表示該點是斷開的或編程時擦除的，其對應(yīng)的變量B不是“與”門的輸入量。,圖22.3.2 PLD陣列中的邏輯符號,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.3.1 可編程只讀存儲器,1.一次編程性只讀存儲器（PROM）,廠家制造PROM時，使存儲矩陣（“或”陣列）的所有存儲單元的內(nèi)容全為“1”（或“0”），用戶可根據(jù)自己的需要自行確定存儲單元的內(nèi)容。,圖22.3

12、.3 由二極管和熔斷絲構(gòu)成的存儲單元,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.3.4 PROM的陣列圖,固定“與” 陣列,可編程“或” 陣列,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,例1: 試用PROM產(chǎn)生一組邏輯函數(shù)。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,(3)由Y0 Y2最小項畫出PROM的編程陣列圖,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.3.8 用PROM 產(chǎn)生一組邏輯函數(shù),固定“與” 陣列,可編程“或” 陣列,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.3.3 可編程邏輯陣列（PLA）,PLA與PROM的結(jié)構(gòu)相似，其區(qū)別在于PLA譯

13、碼器部分也可由用戶自己編程。,圖22.3.9 PLA陣列圖,可編程“或” 陣列,可編程“與” 陣列,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,例2 : 試用PLA產(chǎn)生例2的一組邏輯函數(shù)。,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,圖22.3.10 用PLA產(chǎn)生一組邏輯函數(shù),可編程“與” 陣列,與PROM陣列的編程相比PLA的編程簡捷得多,可編程“與” 陣列,電工技術(shù)下教學第22章 存儲器和可編程邏輯器,22.3.4 可編程陣列邏輯（PAL）,可編程陣列邏輯（PAL）的基本結(jié)構(gòu)與PLA相似，也是由與陣列和或陣列組成。但有2點不同：1、PAL的或陣列是固定的，不用編程；2、PAL的兩個基本邏輯陣列之外，它的輸出端還備有不