Ứng dụng vi mạch số lập trình

Ứng dụng vi mạch số lập trình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRƯƠNG PHƯỚC TOÀN LỚP : 95KĐĐ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TRẦN VĂN TRỌNG TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 3- 2000 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 1 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA T/P HCM Độc lập – Tự do – hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Trương Phước Toàn Lớp : 95KĐĐ Ngành : Kỹ thuật Điện – Điện tử 1 . Tên đề tài : ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH 2 . Các số liệu ban đầu : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 . Nội dung phần thuyết minh tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 2 4 . Các bản vẽ: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5 . Giáo viên hướng dẫn : TRẦN VĂN TRỌNG. 6 . Ngày giao nhiệm vụ : 13/12/1999 7 . Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/2/2000 Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày tháng năm 2000 Trần Văn Trọng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 3 BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Trương Phước Toàn Lớp : 95KĐĐ Ngành : Kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài : ỨNG DỤNG VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH Nội dung đồ án : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn Trần Văn Trọng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên phản biện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 6 LỜI MỞ ĐẦU Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lónh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng các mạch điều khiển được lắp ráp từ các linh kiện rời như kích thước mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy và công suất tiêu thụ thấp . Ngày nay lónh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bò, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ điện tử . nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn. Đề tài ứng dụng vi mạch số lập trình rất phong phú đa dạng, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp. Do tài liệu tham khảo tiếng việt hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tiễn còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Rất mong được nhận những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân tình, quý báu của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên. Tháng 2 năm 1999 Trương Phước Toàn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 7 LỜI CẢM TẠ Con xin tỏ lòng biết ơn vô hạn đến ba mẹ và gia đình, những người thân yêu nhất, đã hết lòng dạy dỗ cho con ăn học nên người. Con xin tỏ lòng biết ơn đến thầy hướng dẫn TRẦN VĂN TRỌNG đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu và tạo điều kiện cho em trong thời gian qua. Em xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Điện - Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật đã hết lòng dạy dỗ em trong thời gian học ở trường. Xin cảm ơn các bạn cùng khoá đã tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành tốt luận văn này. Sinh viên thực hiện Trương Phước Toàn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 8 MỤC LỤC Trang PHẦN I LÝ THUYẾT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 CHƯƠNGI GIỚI THIỆU CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN . . . . . . . . . . . 2 I/ CỔNG LOGIC VÀ (AND) ,HOẶC (OR) ,KHÔNG (NOT) . . . . . . . . 2 1/ Cổng logic VÀ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2/ Cổng logic HOẶC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3/ Cổng logic KHÔNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 II/ CỔNG LOGIC KHÔNG-VÀ (NAND) ,KHÔNG-HOẶC (NOR). . . . . 4 1/ Cổng NAND. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2/ Cổng NOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 III/ CỔNG LOGIC EXOR ,EXNOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1/Cổng EXOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2/Cổng EXNOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 IV/ BIẾN ĐỔI CÁC HÀM QUAN HỆ RA HÀM LOGIC NAND, NOR . 6 CHƯƠNG II MẠCH LOGIC TỔ HP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 I/ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA MẠCH TỔ HP . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 II/ PHƯƠNG PHÁP BIỂU THỊ VÀ PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG LOGIC 8 III/ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LOGIC MẠCH TỔ HP . . . . . . . . . . . .9 1/ Phân tích yêu cầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 2/ Lập bảng sự thật . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 3/ Tiến hành đơn giản hóa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . . . . .12 1/ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . 12 2/ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC HỌ VI MẠCH LẬP TRÌNH . . . .16 3/ CÁC PHẦN MÈM HỔ TR CỦA PLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4/ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SYNARYO . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 PHẦN II THI CÔNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 PHẦN III KẾT LUẬN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 9 PHẦN I LÝ THUYẾT [...]... để bảo vệ ngắn mạch Sơ đồ mạch trong hình 3.4 là một ví dự đơn giản của họ vi mạch mảng logic lập trình trường Nếu vi mạch do công ty chế tạo đã được lập trình bằng công đoạn mặt nạ với công nghệ lưỡng cực thì chương trtình cố đònh không thay đổi được Do đó vi mạch này được gọi là PLA Nếu vi mạch được sản xuất để người sử dụng có thể lập trình thì gọi là FPLA Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 27... số lập trình Trang 19 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG CHƯƠNG III VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH I/ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH Trước thời kỳ vi mạch số lập trình (Programmable Logic Device) ra đời, thiết kế logic số truyền thống thì bao gồm nhiều vi mạch TTL loại MSI và SSI kết hợp lại để tạo ra các hàm logic mong muốn Những nhà thiết kế dựa vào những sách tra cứu các vi mạch số để... vi mạch 20 chân) và PAL được xem là họ vi mạch đại diện cho họ vi mạch số lập trình Ngoài ra các công ty chế tạo PAL có chọn lựa trong vi c ký hiệu các số trên một vi mạch Điều này cung cấp cho người sử dụng những thông tin cần thiết có liên quan đến ứng dụng của vi mạch Các ký hiệu trong vi c đánh số của họ PAL nói chung bao gồm 2 số đếm được tách rời nhau bởi 1 hay 2 ký tự Số đần tiên trong tên vi. .. 3.6 Sơ đồ logic của FPGA PLS151 Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 31 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP I3 GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG I2 I1 I0 Mảng OR Mảng AND O3 O2 O1 O0 Hình 3.7 Sơ đồ logic của PAL Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 32 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG 1 19 2 18 3 17 4 16 5 15 6 14 7 13 8 12 11 9 Hình 3.8 Sơ đồ logic của PAL16L8 Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 33 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP... tương ứng ta ghi một dấu chéo "  ", thường sử dụng các trạng thái đánh dấu chéo để tối thiểu hoá hàm logic Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 18 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : TRẦN VĂN TRỌNG 3/ Tiến hành tối thiểu hoá Nếu số biến số tương đối ít thì có thể dùng phương pháp hình vẽ Nếu số biến số tương đối nhiều, khi đó không tiện dùng phương pháp hình vẽ,thì dùng phương pháp đại số Ứng dụng vi mạch số lập. .. các vi mạch logic tiêu chuẩn Vì vậy, Birkner có điều kiện hơn trong vi c tìm hiểu PLA và công nhận những ưu điểm của mạch logic lập trình nhưng đồng thời ông cũng nhận ra khuyết điểm của PLA là có hai mảng lập trình Sau đó, Birkner đã đưa ra khái niệm mới về vi mạch số lập trình, vi mạch này cũng tương tự FLA nhưng thay vì có hai mảng lập trình thì PAL (Programmable Array Logic ) chỉ có một mảng AND lập. .. 1 Họ vi mạch PROM (Progammable Read Only Memory) PROM gọi là bộ nhớ chỉ đọc lập trình được Đây là họ vi mạch đầu tiên được sử dụng như là những vi mạch số lập trình theo quan điểm của vi mạch số Cấu trúc của PROM rất đơn giản bao gồm một mảng tế bào nhớ với những đường điạ chỉ ngỏ vào và nhũng đường dữ liệu ngỏ ra Số đường điạ chỉ và dữ liệu cho biết ma trận nhớ của PROM Một PROM đơn giản được trình. .. quyết được vô số những vấn đề thiết kế nhờ vào nhiều họ PLD khác nhau Những họ vi mạch này có cấu trúc và công nghệ chế tạo khác nhau, do đó chúng có những đặc điểm riêng để ứng dụng vào nhiều lónh vực trong công ngiệp Mặc khác người thiết kế còn quan tâm đến các thông số kỹ thuật của vi mạch như tốc độ, công suất tiêu thụ, nguồn cung cấp và công cụ hỗ trợ để lập trình Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang... của PAL và đồng ý sản xuất Vi mạch đầu tiên thuộc họ PAL được phổ biến là PAL 16L8, PAL 16R4, PAL 16R6, PAL 16R8 Các vi mạch này có thời gian truyền trì hoãn 35ns Mỗi vi mạch có 8 ngõ ra và 16 ngõ vào, trong đó ký tự L trong ký hiệu của vi mạch biểu thò 8 tổ hợp ngỏ ra tác động ở mức thấp, ký tự R cho biết có 4, 6 hay 8 thanh ghi ở ngỏ ra tương ứng Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 20 LUẬN VĂN TỐT... để tìm hiểu các thông số kỹ thuật, sau đó mới quyết đònh sử dụng các vi mạch số cần thiết cho yêu cầu thiết kế của họ Điều bất lợi của vi c thiết kế này là trong một board sử dụng nhiều vi mạch, do đó khi sửa chữa thì gặp nhiều khó khăn Vào năm 1975,công ty SIGNETICS đã giới thiệu vi mạch số lập trình không có bộ nhớ đầu tiên 82S100 (hiện nay là PLS100) gọi là mảng logic lập trình trường (FieldProgrammable . Ứng dụng vi mạch số lập trình Trang 16 CHƯƠNG II MẠCH LOGIC TỔ HP I/ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA MẠCH TỔ HP. Trong mạch số, mạch tổ. 11 CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . . . . .12 1/ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI MẠCH SỐ LẬP TRÌNH . . . . . . 12