第二篇数字电子技术基础第一章数字电路和系统
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其硬件结构产生影响，它的工作速度一般较低； ➢标准逻辑器件
使用方便、价格便宜，但其规模一般较小，一个数字系统往往 要用几十片甚至上百片标准逻辑器件来完成； ➢半定制、全定制ASIC
产品开发需要半导体厂家参与，周期长、费用高，其开发不可 能普及； ➢PLD器件 （1）逻辑功能可编程。（2）器件规模很大。（3）工作速度很高。 （4）使用相对复杂。
➢常见HDL语言：ABEL－HDL语言、VHDL语言、Verilog语言
➢HDL语言描述方法：逻辑方程、高级语言、真值表、状态图描述等
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集成电子技术基础教程
❖ 逻辑功能的硬件语言描述
例：如一个四位二进制数A4A3A2A1，试设计一个判断电路，当四位二进 制数大于等于2，小于等于10时，输出为“1”，其它为逻辑“0”。 解： ➢（一）用传统设计方法：
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➢关键字
关键字又称保留标识符，它代表某种处理功能。
CASE
DEVICE
ELSE
ENABLE
ENDCASE
ENDWITH
EQUATIONS
FLAG
GOTO
IF
IN
ISTYPE
MACRO
MODULE
NODE
PIN
STATE_DIAGRAM TEST_VECTORS THEN
“定义输入信号
Z PIN；
“定义输出信号
A=[A4..A1]；
“定义集合
EQUATIONS
“表示以下用逻辑方程描述功能
WHEN((A>=2)&(A<=10)) THEN Z=1； “逻辑功能描述
ELSE Z=0；
TEST-VECTORS（A–>Z)
“以下是测试矢量部分
0 –>0；1 –>0；2 –>1；3 –>1；
➢ABEL语言描述的仿真波形如下：
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二．ABEL语言介绍
❖ ABEL的语法规定
➢合法字符集
a~z (26个小写英文字母) A~Z (26个大写英文字母) 0~9 (10个数字字符) space(空格符) tab(制表符) ～ ！＠ ＃ ＄ ％ ＾ ＆ ＊ （ ） - _= ＋ ＼ ｜ ［ ］｛ ｝ ; ‘ : “,＜＞.｀／?
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PLD器件基础及开发系统介绍
一．可编程逻辑器件基础 二．ABEL语言介绍 三．ispEXPERT System介绍
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一． 可编程逻辑器件基础
❖ 集成逻辑器件的分类
单片机系列（例，MCS51/96系列）
各种含CPU的微处理器
高级微处理器（例，INTEL80286，TI8000等） 数字信号处理器（例，TMS320系列）
例如，对逻辑函数 Z (A, B) AB AB ， 用PLD表示法连接后的完整逻辑图如图 所示。
A
1
1 B
&
& ≥1
Z
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❖ 用PLD设计数字逻辑电路的方法
➢传统设计方法：设计要求→真值表→函数表达式→化简或变换→ 电路图
➢现代设计方法：设计要求→用HDL语言描述功能→编译、化简和 仿真→逻辑综合→下载到可编程器件
数字器件
标准逻辑器件
各种门电路（例，与非门、或非门等） 常用中规模集成电路（例，计数器） 存储器（例，RAM、ROM、EPROM等 全定制产品
专用数字集成电路ASIC
半定制产品 可编程逻辑器件（PLD）
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❖ 集成逻辑器件的特点
➢含CPU的微处理器 在时钟脉冲作用下不断执行用户的软件程序，用户编程并不对
共计９６个 ASCII码字符
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➢标识符 标识符是由标识器件、器件引脚、节点、集合、
输入／输出信号等的合法字符串组成。
标识符必须以字母或下划线开始； 标识符最长不能超过31个字符； 除第一个字符外，标识符可以包含大写字母，小写 字母，数字及下划线，但不允许出现空格； 标识符与大小写字母有关； 关键字不能用作标识符。
➢注释段 注释是对源文件的进一步解释，注释段以双引号开始，以另一个双
引号或换行符结束。
例
MODULE Basic_logic “gives the module a name”
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➢数的表示 可用二进制、八进制、十进制和十六进制来表示。
进制数
二进制 八进制 十进制 十六进制
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集成电子技术基Байду номын сангаас教程
❖ PLD的基本结构
➢输入电路产生输入变量的原变量和反变量 ➢与阵列产生输入变量的与项（乘积项） ➢或阵列对乘积项有选择地进行或运算 ➢输出电路产生输出信号，提供反馈信号
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❖ PLD的工作原理
➢在数字电路的设计中，输出总可以用“与或”形式 的逻辑函数来表示，从而用若干与门和或门就可以实 现这个逻辑函数。而PLD器件内部电路的核心就是与阵 列和或阵列，因此可以用来实现任意函数。
4 –>1；5 –>1；6 –>1；7 –>1；
8 –>1；9 –>1；10 –>1；11 –>0；
12 –>0；13 –>0；14 –>0；15 –>0；
END
“模块结束
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➢经ABEL语言编译器编译后的简化式子如下：
Z (!A3 & A2&!A1# A4&!A3&!A2#! A4 & A3#! A4 & A2);
TITLE
TRUTH_TABLE WITH
END FUSES LIBRARY STATE
注意 与标识别符不同，关键字不区分大小写！
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➢字符串
字符串是包含在单引号内的合法字符序列，通常用于标题语句、标 记语句以及管脚和节点说明语句。
例
TITLE ’1 bit full adder’；
1. 真值表（略） 2. 逻辑式（略） 3. 化简，得：
Z A4 A2 A4 A3 A4 A3 A2 A3 A2 A1 4. 电路图（略）
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➢（二）用ABEL—HDL语言描述如下：
MODULE decode
“定义设计模块名为decode
A4，A3，A2，A1 PIN；
基数
2 8 10 16
表记符 例如 十进制数
^B ^B1010 10
^O
^O12
10
^D(缺省) ^D15
15
^H
^HF
15
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➢常量
常量用来表示值不变的量。常量可以分为：一般常量和特殊常量。
特殊常量 .C. .F. .K. .P. .X. .Z.
使用方便、价格便宜，但其规模一般较小，一个数字系统往往 要用几十片甚至上百片标准逻辑器件来完成； ➢半定制、全定制ASIC
产品开发需要半导体厂家参与，周期长、费用高，其开发不可 能普及； ➢PLD器件 （1）逻辑功能可编程。（2）器件规模很大。（3）工作速度很高。 （4）使用相对复杂。
➢常见HDL语言：ABEL－HDL语言、VHDL语言、Verilog语言
➢HDL语言描述方法：逻辑方程、高级语言、真值表、状态图描述等
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❖ 逻辑功能的硬件语言描述
例：如一个四位二进制数A4A3A2A1，试设计一个判断电路，当四位二进 制数大于等于2，小于等于10时，输出为“1”，其它为逻辑“0”。 解： ➢（一）用传统设计方法：
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➢关键字
关键字又称保留标识符，它代表某种处理功能。
CASE
DEVICE
ELSE
ENABLE
ENDCASE
ENDWITH
EQUATIONS
FLAG
GOTO
IF
IN
ISTYPE
MACRO
MODULE
NODE
PIN
STATE_DIAGRAM TEST_VECTORS THEN
“定义输入信号
Z PIN；
“定义输出信号
A=[A4..A1]；
“定义集合
EQUATIONS
“表示以下用逻辑方程描述功能
WHEN((A>=2)&(A<=10)) THEN Z=1； “逻辑功能描述
ELSE Z=0；
TEST-VECTORS（A–>Z)
“以下是测试矢量部分
0 –>0；1 –>0；2 –>1；3 –>1；
➢ABEL语言描述的仿真波形如下：
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二．ABEL语言介绍
❖ ABEL的语法规定
➢合法字符集
a~z (26个小写英文字母) A~Z (26个大写英文字母) 0~9 (10个数字字符) space(空格符) tab(制表符) ～ ！＠ ＃ ＄ ％ ＾ ＆ ＊ （ ） - _= ＋ ＼ ｜ ［ ］｛ ｝ ; ‘ : “,＜＞.｀／?
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一．可编程逻辑器件基础 二．ABEL语言介绍 三．ispEXPERT System介绍
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一． 可编程逻辑器件基础
❖ 集成逻辑器件的分类
单片机系列（例，MCS51/96系列）
各种含CPU的微处理器
高级微处理器（例，INTEL80286，TI8000等） 数字信号处理器（例，TMS320系列）
例如，对逻辑函数 Z (A, B) AB AB ， 用PLD表示法连接后的完整逻辑图如图 所示。
A
1
1 B
&
& ≥1
Z
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❖ 用PLD设计数字逻辑电路的方法
➢传统设计方法：设计要求→真值表→函数表达式→化简或变换→ 电路图
➢现代设计方法：设计要求→用HDL语言描述功能→编译、化简和 仿真→逻辑综合→下载到可编程器件
数字器件
标准逻辑器件
各种门电路（例，与非门、或非门等） 常用中规模集成电路（例，计数器） 存储器（例，RAM、ROM、EPROM等 全定制产品
专用数字集成电路ASIC
半定制产品 可编程逻辑器件（PLD）
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❖ 集成逻辑器件的特点
➢含CPU的微处理器 在时钟脉冲作用下不断执行用户的软件程序，用户编程并不对
共计９６个 ASCII码字符
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➢标识符 标识符是由标识器件、器件引脚、节点、集合、
输入／输出信号等的合法字符串组成。
标识符必须以字母或下划线开始； 标识符最长不能超过31个字符； 除第一个字符外，标识符可以包含大写字母，小写 字母，数字及下划线，但不允许出现空格； 标识符与大小写字母有关； 关键字不能用作标识符。
➢注释段 注释是对源文件的进一步解释，注释段以双引号开始，以另一个双
引号或换行符结束。
例
MODULE Basic_logic “gives the module a name”
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➢数的表示 可用二进制、八进制、十进制和十六进制来表示。
进制数
二进制 八进制 十进制 十六进制
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❖ PLD的基本结构
➢输入电路产生输入变量的原变量和反变量 ➢与阵列产生输入变量的与项（乘积项） ➢或阵列对乘积项有选择地进行或运算 ➢输出电路产生输出信号，提供反馈信号
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❖ PLD的工作原理
➢在数字电路的设计中，输出总可以用“与或”形式 的逻辑函数来表示，从而用若干与门和或门就可以实 现这个逻辑函数。而PLD器件内部电路的核心就是与阵 列和或阵列，因此可以用来实现任意函数。
4 –>1；5 –>1；6 –>1；7 –>1；
8 –>1；9 –>1；10 –>1；11 –>0；
12 –>0；13 –>0；14 –>0；15 –>0；
END
“模块结束
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➢经ABEL语言编译器编译后的简化式子如下：
Z (!A3 & A2&!A1# A4&!A3&!A2#! A4 & A3#! A4 & A2);
TITLE
TRUTH_TABLE WITH
END FUSES LIBRARY STATE
注意 与标识别符不同，关键字不区分大小写！
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➢字符串
字符串是包含在单引号内的合法字符序列，通常用于标题语句、标 记语句以及管脚和节点说明语句。
例
TITLE ’1 bit full adder’；
1. 真值表（略） 2. 逻辑式（略） 3. 化简，得：
Z A4 A2 A4 A3 A4 A3 A2 A3 A2 A1 4. 电路图（略）
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➢（二）用ABEL—HDL语言描述如下：
MODULE decode
“定义设计模块名为decode
A4，A3，A2，A1 PIN；
基数
2 8 10 16
表记符 例如 十进制数
^B ^B1010 10
^O
^O12
10
^D(缺省) ^D15
15
^H
^HF
15
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➢常量
常量用来表示值不变的量。常量可以分为：一般常量和特殊常量。
特殊常量 .C. .F. .K. .P. .X. .Z.