【文档说明】第22部分存储器和可编程逻辑器件课件.ppt，共(48)页，1.360 MB，由小橙橙上传

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下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第22章存储器和可编程逻辑器件22.1只读存储器22.1只读存储器22.2随机存取存储器22.2随机存取存储器22.3可编程逻辑器件22.3可编程逻辑器件下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录本章要求本章要求1

.了解ROM,RAM,PROM,EPROM和ROM的结构和工作原理及功能的区别；1.了解ROM,RAM,PROM,EPROM和ROM的结构和工作原理及功能的区别；第22章存储器和可编程逻辑器件2.了解常用可编程

逻辑器件在实际中的应用；2.了解常用可编程逻辑器件在实际中的应用；3.会用可编程逻辑器件构成简单的逻辑函数3.会用可编程逻辑器件构成简单的逻辑函数下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录半导体存储器分类：按功能只读存储器（ROM）

随机存取存储器（RAM）按元件双极型存储器:速度快，功耗大。MOS型存储器：速度较慢，功耗小，集成度高。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1只读存储器22.1.1ROM的结构框图只读存储器（R

OM），它存储的信息是固定不变的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。图22.1.1ROM的结构框图存储输出读出电路存储矩阵地址译码器N×M位线（数据线）字线（选择线）地址输入AN-1A1A0......W0W1WnN-1DM-1D0D1......表示存储容量下一页下一

页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.存储矩阵：由存储单元构成，一个存储单元存储一位二进制数码“1”或“0”。存储器是以字为单位进行存储的。图22.1.1中有N×M个存储单元。2.地址译码器：为了存取的方便

，给每组存储单元以确定的标号，这个标号称为地址。图22.1.1中，W0~WN-1称为字单元的地址选择线，简称字线；地址译码器根据输入的代码从W0~WN-1条字线中选择一条字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。被选中的一组存储单元中的各位数

码经位线D0~DM-1传送到数据输出端。ROM主要结构存储矩阵地址译码器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.2ROM的工作原理图22.1.2二极管ROM电路11A0A1字线位线读出电路地址译码器存储矩阵存储输出地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1存

“1”存“0”下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(1)存储矩阵22.1.2ROM的工作原理1.二极管构成的ROM的工作原理图中的存储矩阵有四条字线和四条位线。共有十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元

。交叉点处接有二极管时,相当于存“1”；交叉点处没有接二极管时，相当于存“0”；如：字线W0与位线有四个交叉点,其中与位线D0和D2交叉处接有二极管。当选中W0(为高电平)字线时，两个二极管导通，使位线D0和D2为“1”,这相当于接有二极管的交叉点存“1”。下一页下

一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.2ROM的工作原理交叉点处没有接二极管处，相当于存“0”；位线D1和D3为“0”,这相当于没接有二极管的交叉点存“0”。ROM的特点：存储单元存“0”还是存“1”是在设计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，即使断开电源，

所存信息也不会消失，所以ROM也称固定存储器。(2)地址译码器图中是一个二极管译码器，两位地址代码A1A0可指定四个不同的地址。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.2ROM的工作原理四个地址的逻辑式分别为：01

0AAW=011AAW=012AAW=013AAW=地址译码器特点：(1)N取一译码：即N条字线中，每次只能选中一条字线。图示电路为四选一译码。(2)最小项译码：n个地址输入变量A0~An最小项的数目为

N=2n。图示电路最小项为四个。地址译码器是一个“与”逻辑阵列下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.2ROM的工作原理表22.1.1最小项译码和N选一译码地址码01AAA0A100011011最小项及编号N选一译

码存储内容W0W1W2W3D0D1D2D3m0m1m2m301AA01AA01AA00010101001010110100010010001110从图22.1.2中可看出：地址译码器是一个“与”逻辑阵

列010AAW=011AAW=012AAW=013AAW=下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.3ROM的阵列图存储矩阵是一个“或”逻辑阵列100WWD+=311WWD+=320WWWD++=2313WWD+=W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1

A0m0W0=A1A0A0A1地址译码器D3D2D1D0图22.1.3简化的ROM存储矩阵阵列图有二极管无二极管下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.双极型晶体管和MOS场效应管构成的存储矩阵图22.1.4双极型存储矩阵存“1”

存“0”D3D2D1D0W2W1W0+UDDW3下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.双极型晶体管和MOS场效应管构成的存储矩阵“1”“0”“0”“0”选中1101D3D2D1D0W2W1W0+UDDW3导通下一页下一页返回返回上一

页上一页退出退出章目录章目录1D31D21D11D0W0W1W2W3负载管+UDD图22.1.5MOS型存储矩阵“1”“0”“0”“0”选中00101101导通下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.ROM构

成的全加器22.1.4ROM的应用举例在数字系统中ROM的应用十分广泛，如组合逻辑、波形变换、字符产生以及计算机的数据和程序存储等。输入变量A——加数B——加数C0——低位进位数输出变量S——本位和C0——向高

位进位数下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.1.4ROM的应用举例ABC0十进制最小项被选中字线最小项编号位线SC00000101001110010111011101234567ABC0ABC0ABAC0AC0BC0BC0ABBC0AC0

BAW0=1W1=1W2=1W3=1W4=1W5=1W6=1W7=1m0m1m2m3m4m5m6m70010100110010111表22.1.2全加器逻辑状态及三变量最小项编码下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录根据表22.1.

2可得：74210000mmmmCBACBACBACBAS+++=+++=76530000mmmmCBACBACBACBAC+++=+++=WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7SCABC

最小项译码器0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA图22.1.6ROM构成的全加器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7SCABC最小项译码器0CBA0C

BA0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA0CBA011选中01如：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.ROM构成的序列脉冲发生器22.1.4ROM的应用举例采用计数器和ROM来实现。例：要产生11000100这一八位序列脉

冲。在脉冲C的作用下，W0~W7依次被选中，从D依次输出01100010DQ0CQ1Q2RD八进制计数器八取一译码器图22.1.7ROM构成的序列脉冲发生器WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7下一页下一页返回

返回上一页上一页退出退出章目录章目录1100010011000CD1234567891011121314工作波形脉冲最小项被选中字线最小项编号位线DQ2Q1Q0000001010011100101110111012

34567W0=1W1=1W2=1W3=1W4=1W5=1W6=1W7=1m0m1m2m3m4m5m6m70C8000二进制数Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0Q2Q1Q0m0W0=1010100

01下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录3.ROM构成的字符发生器22.1.4ROM的应用举例字符发生器常用于显示终端、打印机及其其它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先存储在ROM的存储矩阵中，再以适

当的方式给出地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显示。下面用ROM构成的字符发生器显示字母R来说明其工作原理。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录图22.1.8字符显示原理图(b)WOW1W2W3W4W5W6(a)000001010011100101110D

4D3D2D1D0行译码器A2A1A0读出电路下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录由图可看出该字符显示器由7行5列构成存储矩阵，将字母R的形状分割成若干部分并在相应的单元存入信息“1”。当地址输入由000

~110周期地循环变化时,即可逐行扫描各字线,把字线W0~W7所存储的字母“R”的字形信息从位线D0~D4读出。使显示设备一行行的显示出图22.1.8(b)的字形。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.2随机存取存

储器随机存取存储器（RAM），它能随时从任何一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，也可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单元中。因此也称为读/写存储器。优点：读/写方便缺点：信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信息会随之消失，不利于数据的长期保存。下一页

下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录地址输入An-1A0A1地址译码器存储矩阵数据线读写/控制电路读/写控制(R/W)片选(CS)输入/输出I/O......22.2.1RAM的结构和工作原理图22.2.1RAM的结构框图下一页下一页

返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.存储矩阵：由存储单元构成，一个存储单元存储一位二进制数码“1”或“0”。与ROM不同的是RAM存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外部输入信息，其存储单元必须由具有记忆功能的电路构成。2.地址译码器：也是

N取一译码器。3.读/写控制电路：当R/W=1时，执行读操作，R/W=0时，执行写操作。4.片选控制：当CS=0时，选中该片RAM工作，CS=1时该片RAM不工作。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录

章目录22.2.2RAM芯片简介MOS型RAM静态RAM：管子数目多，功耗大，但只要不断电，信息就永久保存。动态RAM：集成度高，功耗小，但必须定期给电容补充电荷，以防存储信息的丢失。一般情况下，大容量的存储器使用动态RAM；小容量的存储器使用静态RAM。2114静态RAM的外引线排列图

22.2.2。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录9GNDCS8A27A16A05A34A43A52A61I/O0A9A8A7UCC121011141315161718I/O1I/O2I/O3R/W2114RAM图22.2.22114RAM外引线排列图容量：1

024字4位地址线：A9~A0(210=1024)数据线：I/O3~I/O0下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.2.3RAM的扩展图22.2.32114RAM位数扩展将几片的地址端、R/W端、CS端并接

在一起A9…A0R/WCSRAM2114(1)I/O3I/O7I/O6I/O2IO/5I/O1I/O4I/O0A9…A0R/WCSI/O3I/O2RAM2114(2)I/O1I/O0I/O0I/O3I/O2I/O1高四位低四位A9A0R/WCS地址码1.RAM位数的扩展下一页下一页返

回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.RAM字数的扩展A11~A0十二根地址线，组成4096字4位的RAM图22.2.32114RAM字数扩展...RAM21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线译码器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/

O0A11A10A11A10A11A10A9…A0R/WCSA9…A0R/WCSA9…A0R/WCSA9…A0R/WCS下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录图22.2.3用四片2114RAM字数扩展...RAM21114(1)I/

O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线译码器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9…A0R/WCSA9…A0R/WCSA9…A0R/WCSA9…A0R/WCS00选中0下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录

章目录可编程逻辑器件（PLD）它是由用户自行定义功能（编程）的一类逻辑器件的总称。图22.3.1PLD的结构框图输入电路"与"阵列"或"阵列输出电路......22.3可编程逻辑器件下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录P

LD中常用逻辑符号的含义在图(a)中,多个输入端“与”门只用一根输入线表示，称乘积线。输入变量A、B、C的输入线和乘积线的交点有三种情况：(1)黑点“•”表示该点为固定连接点，用户不能改变。(2)叉点“”表示该点为用户定义编程点，出厂时此点是接通的,用户可根据需要断开或保持接通。(3)

既无黑点“•”也无叉点“”时，表示该点是断开的或编程时擦除的，其对应的变量B不是“与”门的输入量。ABC&YY=AC(a)ACB≥1Y(b)Y=A+C1Y(c)Y1=AY2=AAY1Y2图22.3.2PLD阵列中的逻

辑符号下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.3.1可编程只读存储器1.一次编程性只读存储器（PROM）厂家制造PROM时，使存储矩阵（“或”阵列）的所有存储单元的内容全为“1”（或“0”），用户可根据自己的需要自行确定存储单元的内容。图22.3.3由二极管和熔断

丝构成的存储单元熔断丝位线字线存储“1”存储“0”下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录图22.3.4PROM的阵列图A211A11A0&&&&&&&&≥1D2D1≥1D0≥1"或"阵列"与"阵列WOW1W2W3W4W5W6W7固定“与”阵列可编程“或”阵列下

一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例1:图22.3.5是用PROM构成的阶梯波信号发生器，输出电压u0的波形由P图。ROM存储的内容决定。今需生产图22.3.6所示阶梯波信号，试列出PROM的编码表并画出PROM的编程

阵列。说明：图中电子开关由PROM位线电平控制，当D=1时，开关接基准电压-UR;当D=0时，开关接地。解：(1)根据反相加法运算电路可得出阶梯波电压u0)24(8I0I1I2I3uuuu+++−=)248(I0I1I2I30uRRu

R/RuR/RuR/Ru+++−=R0123)24(8UDDDD+++−=下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录u10RR/2u11R/4u12R/8u13A0D0D1A1D2A2D3A3PROM二进制计

数器C–URRR2–+∞△++-u0RD电子开关图22.3.5用PROM构成阶梯波发生器uO102345678910111213141516C4UR8UR图22.3.6阶梯波下一页下一页返回返回上一页上一页

退出退出章目录章目录uoC01234567A0表22.3.1PROM的编程表91011128A1A2A3D0D1D2D3000001000001010100100110001101110100100001010111011001100111010110000100

100100111010001010110001110000004UR5UR6UR7UR8UR7UR6UR5UR4UR2UR1UR03UR(2)由电压u0的关系式及其波形列出PROM的编程表下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1111m151110m141101m13110

0m121011m111010m101001m91000m80111m70110m60101m50100m40011m30010m20001m10000m0A3A2A1A0D3D2D1D0地址译码器图22.3.7PROM阵

列图(3)由PROM编程表画出PROM的编程阵列图下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例2:试用PROM产生一组逻辑函数。CAY=0CBAY=1DCBDCBADCBAY++=2解：(1)

由于PROM的地址译码器是固定的最小项“与”阵列，所以需将Y0~Y2各式化为最小项形式。76320)()()(mmmmDCBACDBADBCABCDADDCBADDBCABBCAY+++=+++=+++=+=下一页下一页返回返回上一

页上一页退出退出章目录章目录13121)(mmDCBADCBADDCABY+=+=+=1410762)(mmmmDBCADABCBCDADCBAAADBCBCDADCBAY+++=+++=+++=(3)由Y0~Y2最小项画出PROM的编程阵列图下一页下一页返回

返回上一页上一页退出退出章目录章目录图22.3.8用PROM产生一组逻辑函数固定“与”阵列DCBAA11B1C1DY0Y1Y2m2m3m6m7m10m12m13m14可编程“或”阵列1312mm+下一页下一页返回返回上一页上一页退出

退出章目录章目录2.可改写型只读存储器(EPROM）PROM只能一次编程，而EPROM则可多次擦去并重新写入新内容。擦除方法：在EPROM器件外壳上有透明的石英窗口，用紫外线（或X射线）照射，即可完成擦除操作。3.电可改型只读存储器(EEPROM）尽管EPROM能实现擦除重写的目

的，但由于紫外线照射时间和照度均有一定要求，擦除的速度也比较慢，为此，又产生了EEPROM。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.3.2可编程逻辑阵列（PLA）PLA与PROM的结构相似，其区别在于PLA译码器部分也可由用户自己编程。1A21A11A0&&

&&&&≥1D2D1≥1D0≥1图22.3.9PLA阵列图可编程“或”阵列可编程“与”阵列下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例3:试用PLA产生例2的一组逻辑函数。CAY=0CBAY=1DCBDCBADCBAY++=2解：(1)由于PLA的“

与”阵列和“或”阵列均可编程。因此，需将Y0~Y2的“与或”逻辑函数式化简，然后分别对其“与”阵列和“或”阵列进行编程。CAY=0CBAY=1BCADACDBCADABCBCDADCBAAADBCBCDADCBAY+=+++=+++=)(2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出

章目录章目录图22.3.10用PLA产生一组逻辑函数1A1B1C1DY0Y1Y2可编程“与”阵列与PROM阵列的编程相比PLA的编程简捷得多可编程“与”阵列下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录22.3.3通用阵列逻辑（GAL）通用阵

列逻辑（GAL）是一种可多次编程、可电擦除的通用逻辑器件，它具有功能很强的可编程的输出级，能灵活地改变工作模式。GAL既能用作组合逻辑器件，也能时序逻辑器件；其输出引脚既能用作输出端，也能配置成输入端。此外，它还可以设置加密位。由于G

AL芯片内部电路结构复杂，具体分析从略。