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      半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用

      發(fā)布時(shí)間:2024-10-04
      rom除用作存儲(chǔ)器外,還可以用來實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯函數(shù)。實(shí)現(xiàn)的方法很簡(jiǎn)單,只要列出該函數(shù)的真值表,以最小項(xiàng)相或的原則,即可直接畫出存儲(chǔ)矩陣的編程圖。下面舉例說明。
      例1: 用prom構(gòu)成一個(gè)碼型轉(zhuǎn)換器,將四位二進(jìn)制碼 b3b2b1b0 轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼 g3g2g1g0。
      解:1.將b3、b2、b1、b0定為輸入變量,g3、g2、gl、g0定為輸出變量。列出g3、g2、gl、go的真值表。
      2.選用輸入地址和輸出數(shù)據(jù)均為四位的16×4位prom來實(shí)現(xiàn)該碼型轉(zhuǎn)換。
      3.令a3a2a1a0=b3b2b1b0,d3d2d1d0=g3g2g1g0。對(duì)可編程的存儲(chǔ)矩陣(或陣列)進(jìn)行編程,按真值表中g(shù)3、g2、g1、g0的邏輯值,燒斷應(yīng)該存“0”的單元中的熔絲。
      在構(gòu)成較為復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)中,也常常用到存儲(chǔ)器,下面以可編程時(shí)鐘控制器為例來說明存儲(chǔ)器的應(yīng)用。
      例2:設(shè)計(jì)一個(gè)滿足下列要求的可編程時(shí)鐘控制器。
      本題的要求是:
      1.設(shè)計(jì)一個(gè)具有時(shí)、分、秒計(jì)時(shí),6位數(shù)字顯示的時(shí)鐘電路;
      2.具有快速校時(shí)功能;
      3.具有整點(diǎn)音響自動(dòng)報(bào)時(shí);
      4.以時(shí)鐘電路為基礎(chǔ).設(shè)計(jì)作息時(shí)間自動(dòng)打鈴器;
      5.以時(shí)鐘電路為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)工業(yè)順序控制器,用led發(fā)光管的亮與滅模擬執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)要求的工藝過程。
      一、分析設(shè)計(jì)要求,構(gòu)思總體方案
      1.從題目可知該課題的任務(wù)主要有三個(gè)方面。其一是設(shè)計(jì)一個(gè)能以數(shù)字直接顯示的時(shí)鐘電路;其二是用時(shí)鐘信號(hào)控制打鈴器;其三是用時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)一個(gè)工業(yè)過程的時(shí)間順序控制。整個(gè)系統(tǒng)可分成三部分,即時(shí)鐘電路、作息時(shí)間控制電路、順序控制器電路,而時(shí)鐘電路在起控制和主導(dǎo)作用。
      2.時(shí)鐘電路的構(gòu)成方案
      (1)選用中、小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì);
      (2)選用單片時(shí)鐘集成電路構(gòu)成;
      (3)利用其他任何可能引出時(shí)間信號(hào)的數(shù)字鐘、數(shù)字表等。
      3.作息時(shí)間控制器與時(shí)間順序控制器這兩部分電路都是以時(shí)間代碼為輸入信號(hào),經(jīng)譯碼后產(chǎn)生定時(shí)控制信號(hào)去推動(dòng)電鈴或其他控制設(shè)備工作。實(shí)現(xiàn)的電路形式是多種多樣的
      (1)利用集成門電路進(jìn)行設(shè)計(jì);
      (2)選用合適的現(xiàn)成譯碼器;
      (3)用gal芯片進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)譯碼;
      (4)用存儲(chǔ)器完成譯碼的功能。
      4.功放電路
      提供外設(shè)工作的驅(qū)動(dòng)電流與電壓。
      二、確定總體方案
      這里選擇兩種不同方案作具體電路設(shè)計(jì)。
      1.用大規(guī)模時(shí)鐘集成芯片lm8361作時(shí)鐘電路:用存儲(chǔ)器ram6264作譯碼器,設(shè)計(jì)作息時(shí)間自動(dòng)打鈴器。
      2.用中小規(guī)模門電路構(gòu)成時(shí)鐘電路:用ram62256存儲(chǔ)器作譯碼器設(shè)計(jì)可編程時(shí)間順序控制器。
      三、可編程作息時(shí)間控制器的設(shè)計(jì)
      1.單元電路設(shè)計(jì)
      根據(jù)總體方案的分析,分步設(shè)計(jì)各單元電路。
      (1)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)
      時(shí)鐘電路的任務(wù)是產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào),一方面送到數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示,另一方面提供自動(dòng)打鈴電路的存儲(chǔ)器地址信號(hào)。具體的時(shí)鐘電路構(gòu)成方案很多,這里選專用大規(guī)模集成芯片lm8361配接lt667顯示屏構(gòu)成時(shí)鐘電路。圖1所示為電路的連接。
      圖1 lm8361與顯示器的連接
      正點(diǎn)計(jì)時(shí)器的分計(jì)數(shù)器和時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生正點(diǎn)計(jì)時(shí)信號(hào),經(jīng)過譯碼輸出,產(chǎn)生“上午(am)”、“下午(pm)”、“時(shí)”、“分”共23位七段顯示信號(hào),這23條信號(hào)線連接到共陰極顯示屏的對(duì)應(yīng)引腳上,清晰地顯示出電子鐘的運(yùn)行時(shí)間。
      lm3861的輸入端可以分別聯(lián)接七個(gè)開關(guān),分別用來校準(zhǔn)時(shí)、分、秒,鬧鐘預(yù)置,預(yù)置定時(shí)時(shí)間,以及止鬧和暫停等功能。
      (2)作息時(shí)間存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)
      一個(gè)單位的作息時(shí)間制訂之后,要求輸入到作息時(shí)間控制器中保留下來,每當(dāng)時(shí)鐘運(yùn)行到要求響鈴的時(shí)刻,電路自動(dòng)給出響鈴信號(hào)。本設(shè)計(jì)使用ram6264來完成這種功能。
      ①時(shí)鐘電路與存儲(chǔ)器的連接
      將時(shí)鐘電路的時(shí)鐘信號(hào)線與存儲(chǔ)器的地址線相連,而存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線與響鈴裝置相連。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)變化時(shí),即存儲(chǔ)器的地址變化,時(shí)鐘運(yùn)行到某一響鈴時(shí)刻,存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)就會(huì)推動(dòng)響鈴裝置工作,8位數(shù)據(jù)可推動(dòng)8路響鈴裝置。
      ②存儲(chǔ)器編程
      先對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)單元清零,然后,逐個(gè)將作息時(shí)間表全部寫入存儲(chǔ)器。
      (3)輸出電路
      輸出電路是位于輸出電信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的電路,應(yīng)根據(jù)兩者的狀態(tài)要求以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。該電路主要由三片 555定時(shí)器構(gòu)成產(chǎn)生定時(shí)信號(hào),由于兩級(jí)振蕩器選用的rc常數(shù)不同,形成不同的音頻振蕩信號(hào),因此,電路產(chǎn)生不同頻率的音響信號(hào)。mc1413為達(dá)林頓三極管陣列,每片含7路達(dá)林頓管(用uln2803則含8路),輸出電壓最大可達(dá) 50 v,最大集電極電流可達(dá) 500 ma
      2.整機(jī)電路
      在單元電路設(shè)計(jì)完成后,將各部分電路合理擺布,相互連接,構(gòu)成一張布局合理、結(jié)構(gòu)勻稱、閱讀方便及整齊規(guī)范的總原理圖。它是安裝、調(diào)試及維修的依據(jù)。自動(dòng)打鈴電路的總原理圖見圖2。
      圖2 自動(dòng)打鈴電路的總原理圖
      3.安裝調(diào)試
      作為課程設(shè)計(jì),保證可靠性是至關(guān)重要的。普遍現(xiàn)象是安裝完畢后并不按預(yù)定要求動(dòng)作,不少學(xué)生對(duì)此束手無策。這時(shí)可依下列步驟查找。
      ①進(jìn)行錯(cuò)誤定位。
      ②具體錯(cuò)誤的查找。在錯(cuò)誤定位之后,已把問題縮小到某一部分,然后可按下列次序檢查。
      (a)原理圖是否正確;
      (b)接線是否符合圖紙要求,接線有否折斷;
      (c)是否有短路現(xiàn)象;
      (d)是否有開路現(xiàn)象;
      (e)接插點(diǎn)、焊點(diǎn)是否牢靠;
      (f)芯片及元件有否損壞,方向、極性是否正確;
      (g)有否超出元件的負(fù)載能力;
      (h)問題是否來自干擾。
      查出問題后,對(duì)癥下藥予以排除。通電實(shí)驗(yàn)前,最好用萬用表測(cè)試一下電路板上電源的正負(fù)極之間的電阻,確信無短路現(xiàn)象方可通電調(diào)試。
      上述課題在通電正常后,按下列三個(gè)步驟調(diào)試:
      a.ram清零;
      b.編程寫入;
      c.校準(zhǔn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘,觀察自動(dòng)響鈴是否準(zhǔn)確。
      4.總結(jié)設(shè)計(jì)報(bào)告
      總結(jié)設(shè)計(jì)報(bào)告是對(duì)學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)的能力訓(xùn)練。通過寫報(bào)告,不僅將設(shè)計(jì)、組裝及調(diào)試的內(nèi)容全面進(jìn)行總結(jié),而且把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。
      總結(jié)報(bào)告的內(nèi)容包括:課題名稱、任務(wù)與要求、總體方案的構(gòu)思與選定(畫出系統(tǒng)框圖)、單元電路的設(shè)計(jì)(包括元器件選定和參數(shù)計(jì)算)、繪制總原理電路圖(附說明)、組裝調(diào)試的注意事項(xiàng)、列出元器件清單、總結(jié)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及收獲體會(huì)等。
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