數(shù)字電子技術(shù)第九章的(徐麗香-第二版)課件

1、91半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述 第9單元 大規(guī)模集成電路及其應(yīng)用 93 只讀存儲(chǔ)器 94 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 95可編程邏輯器件（PLD）簡(jiǎn)介 96 大規(guī)模集成電路的綜合應(yīng)用 退 出9.2 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 通常這一單元的學(xué)習(xí)，可以掌握的知識(shí)有：1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的類(lèi)型。2RAM和ROM的特點(diǎn)。3掌握RAM和ROM的運(yùn)用方法。學(xué)習(xí)要求存儲(chǔ)器用以存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的器件。1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類(lèi) ：根據(jù)使用功能的不同，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為兩大類(lèi)：（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）也叫做讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器。既能方便地讀出所存數(shù)據(jù)，又能隨時(shí)寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。RAM的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)易失，即一旦掉電，所存的數(shù)據(jù)全部丟失。（2）只讀存儲(chǔ)器（R

2、OM）。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)因斷電而消失，即具有非易失性。根據(jù)輸入/輸出方式來(lái)分，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為兩大類(lèi)：串行和并行。91半導(dǎo)體存儲(chǔ)器概述 2存儲(chǔ)器的主要指標(biāo) （1）存儲(chǔ)器的容量：存儲(chǔ)器的容量=2nm(bit)n：地址線總數(shù)， 2n 稱(chēng)為字線數(shù)。m每一地址單元存儲(chǔ)m位二值數(shù)，又稱(chēng)為位線數(shù)。8位為一字節(jié)， 210=1024=1K, 220=1024K=1M, 230=1024M=1G例：11根地址線，8根數(shù)據(jù)線（8位輸出），容量為2118=16Kb=2KB(2)存取時(shí)間接收到尋址信號(hào)到讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)為止。922 存儲(chǔ)器的工作原理 以一個(gè)224的存儲(chǔ)器為例進(jìn)行說(shuō)明。它有二根地址線A1、A0，四根數(shù)據(jù)線D3

3、 D0。二根地址線有四種地址組合，假設(shè)對(duì)應(yīng)輸出數(shù)據(jù)如表。 存儲(chǔ)器的模擬結(jié)構(gòu)如圖存儲(chǔ)器MD3D2D1D0A1A0存儲(chǔ)器寫(xiě)操作時(shí)序圖 1掩膜存儲(chǔ)器.廠家把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，用戶(hù)無(wú)法進(jìn)行任何修改。2一次性可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM） 。出廠時(shí)，存儲(chǔ)內(nèi)容全為1（或全為0），用戶(hù)可根據(jù)自己的需要編程，但只能編程一次。93 只讀存儲(chǔ)器 按照數(shù)據(jù)寫(xiě)入方式特點(diǎn)不同，ROM可分為以下幾種：931 常用ROM介紹 3紫外線可擦除EPROM(Ultraviolet PROM) 。其內(nèi)容可通過(guò)紫外線照射而被擦除，可多次編程。4電可擦E2PROM（Electrically PROM ，簡(jiǎn)稱(chēng)E2PROM） ?？捎秒姴脸?，

4、并且擦除的速度要快的多（一般為毫秒數(shù)量級(jí)）。E2PROM的電擦除過(guò)程就是改寫(xiě)過(guò)程，它具有ROM的非易失性，又具備類(lèi)似RAM的功能，可以隨時(shí)改寫(xiě)（可重復(fù)擦寫(xiě)1萬(wàn)次以上）。5快閃存儲(chǔ)器（Flash Memory）.也是采用浮柵型MOS管，存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的擦除和寫(xiě)入是分開(kāi)進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫(xiě)入方式與EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/寫(xiě)入100次以上?？刹脸删幊蘎OM932 應(yīng)用舉例 1.用于查表的表格 數(shù)學(xué)運(yùn)算是數(shù)控裝置和數(shù)字系統(tǒng)中需要經(jīng)常進(jìn)行的操作，如果事先把要用到的基本函數(shù)變量在一定范圍內(nèi)的取值和相應(yīng)的函數(shù)取值列成表格，寫(xiě)入只讀存儲(chǔ)器中，則在需要時(shí)只要給出規(guī)定“地址”就可以快速地得到相應(yīng)的函數(shù)值。

5、這種ROM，實(shí)際上已經(jīng)成為函數(shù)運(yùn)算表電路。 存儲(chǔ)器很經(jīng)常用于當(dāng)作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的表格，因?yàn)檩斎氲刂?，就可輸出存?chǔ)在該地址單元的數(shù)據(jù)輸出。 2實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù) 3字符顯示 字符發(fā)生器常用于顯示終端、打印機(jī)及其他一些數(shù)字裝置。將各種字母、數(shù)字等字符事先存儲(chǔ)在ROM的存儲(chǔ)矩陣中，再以適當(dāng)方式給出地址碼，某個(gè)字符就能讀出，并驅(qū)動(dòng)顯示器進(jìn)行顯示 下圖用ROM構(gòu)成字母“T”的原理。 94 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM RAM的優(yōu)點(diǎn)：讀、寫(xiě)方便，使用靈活；缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)易失（即一旦停電以后所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將隨之丟失）。 分類(lèi)：靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器應(yīng)用：靜態(tài)存儲(chǔ)器由于速度快可用于計(jì)算機(jī)的顯卡的內(nèi)存，動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器容量大用于計(jì)算機(jī)的內(nèi)

6、存條。1靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM） 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器是有自保持功能的RAM。 右圖是典型的六管靜態(tài)存儲(chǔ)單元。它的特點(diǎn)是存儲(chǔ)單元有自保持功能，功耗高，成本高。 3SRAM6264簡(jiǎn)介 6264是雙列直插CMOS靜態(tài)RAM。右圖所示是其外引線圖，它的外接線和存儲(chǔ)器同為8K8位的E2PROM2864的引線結(jié)構(gòu)非常相似。 95可編程邏輯器件（PLD）簡(jiǎn)介 可編程邏輯器件（Programmable Logic Device，簡(jiǎn)稱(chēng)PLD）是一種半定制性質(zhì)的專(zhuān)用集成電路，用戶(hù)在使用前可對(duì)它進(jìn)行編程，自行配置各種邏輯功能。 951 概述PLD的基本結(jié)構(gòu)可編程邏輯器件的分類(lèi)可編程邏輯陣列（Programmable

7、 Logic Array ，縮寫(xiě)為PLA）、可編程陣列邏輯（ Programmable Array Logic，縮寫(xiě)為PAL）、通用陣列邏輯（Generic Array Logic，縮寫(xiě)為GAL）、復(fù)雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device ，縮寫(xiě)為CPLD）等類(lèi)型。 952 PLD器件的描述規(guī)則 其中“”表示已由生產(chǎn)廠家連接好，不可編程，“”表示可編程連接，用戶(hù)可以在編程是將不需要的“”去掉 PLD與、或門(mén)表示方法 PLD連接點(diǎn)表示符號(hào) 邏輯門(mén)電路與PLD電路比較示意圖 953 PLD的開(kāi)發(fā)環(huán)境 PLD的開(kāi)發(fā)需要在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的支持下進(jìn)行。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的硬

8、件部分由計(jì)算機(jī)和編程器組成，軟件部分由專(zhuān)用的編程語(yǔ)言和相應(yīng)的編程軟件構(gòu)成。 普通PLD器件的開(kāi)發(fā)通常包括邏輯設(shè)計(jì)、選擇器件和編寫(xiě)關(guān)于器件編程信息的標(biāo)準(zhǔn)格式文件（JEDEC文件），然后把它JEDGC文件下載到編程器，對(duì)器件進(jìn)行編程，編程完成后還要進(jìn)行邏輯功能測(cè)試，測(cè)試通過(guò)的器件再插入印刷板使用。 第四代PLD可以在線編程。想一想：如果要學(xué)習(xí)PLD的應(yīng)用，應(yīng)如何進(jìn)行？ （1）時(shí)鐘發(fā)生器 CD4060是14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，只要配與2MHz晶振就可以產(chǎn)生2MHz的脈沖信號(hào)，它自帶計(jì)數(shù)分頻器，可以得到f=2MHz/2n(n=410，12，13，14)輸出不同頻率的信號(hào)。用4分頻時(shí)，f=2MHz/24

9、=125000Hz的輸出。 （2）地址計(jì)數(shù)器的組成 12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74HC4040有Q0Q11位輸出，其中只選Q0Q9輸出端連到E2PROM的地址A0A9，一個(gè)完整波形的地址空間（000H3FFH） 。存儲(chǔ)器三位高地址A10A12 選波形。（4）數(shù)據(jù)鎖存器 74HC574鎖存器的引腳圖和功能表如圖所示。加入鎖存器的作用是在存儲(chǔ)器從地址有效到數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間間隔內(nèi)避免對(duì)后級(jí)轉(zhuǎn)換的影響。（5）D/A轉(zhuǎn)換 D/A轉(zhuǎn)換是將74HC374輸出的數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào) D/A轉(zhuǎn)換示意圖： 通過(guò)調(diào)節(jié)電位器W改變輸出幅度，通過(guò)選取14級(jí)計(jì)數(shù)器(4060)的不同輸出可以改變輸出波形的頻率。交直流輸出波形 (6

10、)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)器的敷據(jù)設(shè)計(jì)與DA轉(zhuǎn)換精度和輸出波形形狀有關(guān)。 設(shè)輸出波形為右圖所示的正弦波形時(shí)，可以把波形分成四個(gè)區(qū)間090，90180，180270，270360。962 霓虹燈控制電路 振蕩分頻電路，輸出信號(hào)作為存儲(chǔ)器的地址信號(hào)存儲(chǔ)器芯片，存儲(chǔ)控制燈變化的程序?qū)嶒?yàn)本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo) 本單元主要介紹存儲(chǔ)二值數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）。只讀存儲(chǔ)器在斷電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器分為：1、掩膜ROM；2、一次可編程ROM（OTPROM）；3、可擦除可編程ROM（EPROM）。而可擦除可編程ROM又分為紫外線可擦除EPROM、E2PROM和快閃存儲(chǔ)器。隨機(jī)存儲(chǔ)

11、器存、取非常方便，但它的數(shù)據(jù)在斷電時(shí)會(huì)丟失。隨機(jī)存儲(chǔ)器可以分為靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。靜態(tài)存儲(chǔ)器適用于一些要求存儲(chǔ)速度快的場(chǎng)合，而動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器適用于存儲(chǔ)量大的場(chǎng)合。本單元還簡(jiǎn)介了通用陣列邏輯的一些基本知識(shí).注意：所有存儲(chǔ)器的外接線都是由電源線、數(shù)據(jù)線、地址線和控制線構(gòu)成。不同芯片的控制線引線名稱(chēng)可能有所不同，功能基本相同。 本單元學(xué)習(xí)指導(dǎo) 實(shí)驗(yàn)九 霓虹燈控制電路 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）理解存儲(chǔ)器各引腳的功能。掌握集成電路2864的使用方法。（2）掌握存儲(chǔ)器的有關(guān)地址、數(shù)據(jù)和信號(hào)傳送等概念。（3）掌握編程器的使用。 二實(shí)驗(yàn)儀器及材料 8K8位E2PROM 2864 （或2K8位E2PROM 2816）（一塊）內(nèi)含振蕩器的14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4060 （一塊）按鍵開(kāi)關(guān) （1個(gè)）電容 1uF（1個(gè)） 0.01uF（1個(gè)）電阻 470（8個(gè)） 1k（2個(gè)） 10k（2個(gè)）1M（1個(gè)） 三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 按電路圖連接好霓虹燈控制電路的電路圖。 利用專(zhuān)用編程器編程后寫(xiě)入到存儲(chǔ)器中，然后安裝到電路中。電路工作時(shí)只進(jìn)行讀出不寫(xiě)入。指示燈的變化規(guī)律由老師和學(xué)生一定約定，然后利用編程器編程，再寫(xiě)入2864之中。寫(xiě)好程序的芯片插入到電路相應(yīng)位置的底座上，加上電源。電路即開(kāi)始工作。 四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1如果使用281