thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 3

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
103
lượt xem
39
download

thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bộ nhớ bán dẫn Đối vơi các thiết bị số, khả năng chứa đựng được dữ liệu là một yêu cầu quan trọng. Chẳng hạn trong máy tính chỉ phép toán phải được lưu trữ ngay trong máy. Còn trong các thiết bị điều khiển số thì lệnh điều kiện phải được lưu trữ để thực hiện dần theo một trình tự nào đó. Vì vậy, bộ nhớ là một phần không thể thiếu của các thiết bị số. Thông thường thông tin hay dữ liệu được tạo thành từ một đơn vị cơ bản gọi tắt là từ (word)....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: thiết kế Mạch báo giờ dùng EPROM, chương 3

  1. Chöông III: Boä nhôù baùn daãn Ñoái vôi caùc thieát bò soá, khaû naêng chöùa ñöïng ñöôïc döõ lieäu laø moät yeâu caàu quan troïng. Chaúng haïn trong maùy tính chæ pheùp toaùn phaûi ñöôïc löu tröõ ngay trong maùy. Coøn trong caùc thieát bò ñieàu khieån soá thì leänh ñieàu kieän phaûi ñöôïc löu tröõ ñeå thöïc hieän daàn theo moät trình töï naøo ñoù. Vì vaäy, boä nhôù laø moät phaàn khoâng theå thieáu cuûa caùc thieát bò soá. Thoâng thöôøng thoâng tin hay döõ lieäu ñöôïc taïo thaønh töø moät ñôn vò cô baûn goïi taét laø töø (word). Töø moät chieàu daøi nhaát ñònh tuyø theo loaïi maùy, chaúng haïn 16 bit, 32 bit, 64 bit. Töø laø moät thaønh phaàn cô baûn nhaát. Caùc boä phaän cô baûn cuûa thieát bò thöôùng ñöôïc truyeàn ñi hay nhaân vaøo nguyeân moät töø hay nhieàu töø chöù khoâng nhaân vaøi bit cuûa töø. Tuy nhieân, vì töø ñöôïc taïo thaønh töø nhaeàu bit neân ñôn vò cô baûn cuûa boä nhôù chính laø ñôn vò nhôù löu tröõ ñöôïc 1 bit. Khi so saùnh caùc boä nhôù ngöôøi ta thöôøng chuù yù ñeán caùc thoâng soá kyõ thuaät sau:  Dung löôïng (capacity): dung löôïng hay dung löôïng nhôù laø khoái löôïng thoâng tin hay döõ lieäu coù theå löu tröõ ñöôïc trong boä nhôù. Ñeå xaùc ñònh ñöôïc dung löôïng ngöôøi ta duøng ñôn vò laø soá bit, hoaëc kiloâbit, hoaëc megabit, dung löôïng lieân quan tröïc tieáp ñeán giaù thaønh. Giaù thaønh naøy ñöôïc ñaùnh giaù theo tieâu chuaån: chi phí/bit.  Thôøi gian thaâm nhaäp: (access time): thôøi gian naøy goàm coù hai phaàn: Thöù nhaát laø thôøi gian caàn thieát ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa töø (thôøi gian tìm töø) trong boä nhôù. Vaø thöù hai laø phaàn thôøi gian caàn thieát ñeå laáy töø ra khoûi boä nhôù. thôøi gian thaâm nhaäp laø thoâng soá quan
  2. troïng cuûa boä nhôù, neáu noù keùo daøi thì noù laøm giaûm khaû naêng laøm vieäc cuûa thieát bò. Caùc thuaät ngöõ cuûa boä nhôù.  Memory cell: laø moät oâ nhôù duøng ñeå löu tröõ moät bit döõ lieäu (0 hoaëc 1) thöôøng laø 1 FF.  Memory word: laø moät oâ nhôù coù theå löu tröõ nhieàu bit döõ lieäu: coù theå laø 8, 16, 32 bit.  Byte: laø moät thuaät ngöõ ñaëc bieät duøng ñeå chæ moät döõ lieäu 8 bit.  Capacity: laø dung löôïng cuûa boä nhôù duøng ñeå xaùc ñòng xem coù bao nhieâu bit coù theå löu tröõ trong moät boä nhôù ñaëc bieät hoaëc caû heä thoáng nhôù.  Address: laø con soá ñeå phaân bieät oâ nhôù naøy vôùi oâ nhôù khaùc. Moãi moät byte döõ lieäu löu trong oâ nhôù ñeàu coù moät ñiaï chæ duy nhaát, maø ñiaï chæ naøy duøng heä thoáng soá nhò phaân ñeå bieåu dieån.  Read operation: laø quaù trình ñoïc döõ lieäu hay laáy döõ lieäu ra töø boä nhôù.  Write operation: laø quaù trình ghi döõ lieäu hay caát döõ lieäu vaøo boä nhôù.  Access time: laø thôøi gian truy xuaát, ñöôïc tính töø luùc boä nhôù nhaän ñiaï chæ cho ñeán khi döõ lieäu xuaát hieän ôû ngoõ ra.  Random Access Memory (RAM): laø boä nhôù maø baát kyø oâ nhôù naøo cuõng coù theå truy xuaát deã daøng vaø thôøi gian truy xuaát cho taát caû caùc oâ nhôù laø nhö nhau.  Read Only Memory (ROM): laø loaïi boä nhôù ñöôïc tieát keá cho caùc öùng duïng caàn tyû leä ñoïc döõ lieäu raát cao.
  3.  Statie Memory: boä nhôù tónh laø loaïi boä nhôù maø döõ lieäu ñöôïc löu vaãn coøn khi caáp ñieän maø khoâng caàn ga laïi döõ lieäu.  Dynamie Memory: boä nhôù ñoäng laø loaïi boä nhôù maø döõ lieäu seõ maát ngay caû khi coøn caáp ñieän tröø khi phaûi ghi laïi döõ lieäu vaøo boä nhôù, quaù trình naøy goïi laø quaù trình laøm töôi boä nhôù.  Hoaït ñoäng cuûa boä nhôù: Nhaän ñiaï chæ ñeå löïa choïn ñuùng oâ nhôù caàn truy xuaát. Nhaän tín hieäu ñieàu khieån ñeå thöïc hieän vieäc truy xuaát döõ lieäu: coù nghóa laø nhaän döõ lieäu vaøo hay gôûi döõ lieäu ra. Nhaän döõ lieäu ñeå löu tröõ vaøo oâ nhôù khi thöïc hieän chöùc naêng ghi. Gôûi döõ lieäu ra khi thöïc hieän chöùc naêng ñoïc. Kieåm tra tín hieäu cho pheùp ñeå bieát boä nhôù naøy ñöôïc pheùp truy xuaát hay khoâng. Vôùi caùc hoaït ñoäng nhö treân, do ñoù boä nhôù bao goàm caùc ñöôøng tín hieäu ñöôïc trình baøy ôû hình veõ sau ñaây, cho boä nhôù coù dung löôïng 32 x 4bit. A4 I3 I2 I1 I0 A3 Address Input A2 32x4bit A1 A0 O3 O2 O1 O1
  4. Thaät ra ñeå tieát kieäm, ngöôøi ta duøng ngaõ ra chung cho I/O. Do kích thöôùc cuûa töø döõ lieäu laø 4 bit neân coù 4 ngoõ döõ lieäu vaøo I3, I2, I1, I0 vaø 4 ngoõ döõ lieäu ra O3, O2$ O1, O0. Khi döõ lieäu vaøo boä nhôù thì döõ lieäu ñöôïc ñöa ñeán ngoõ vaøo I3, I2, I1, I0. Khi muoán ñoïc döõ lieäu thì boä nhôù töø döõ lieäu seõ xuaát hieän taïi caùc ngoõ O3, O2, O1, O0. Caùc ngoõ döõ lieäu vaøo, ra ñöôïc tích hôïp laïi ñeå giaûm bôùt kích thöôùc cuûa boä nhô.ù  Caùc ngoõ vaøo ñòa chæ: Ñòa chæ cuûa boä nhôù söû duïng heä thoáng nhò phaân. Vôùi boä nhôù naøy chæ coù 32 oâ nhôù seõ duøng 5 bit ñòa chæ A4, A3, A2, A1, A0. Seõ cho 32 traïng thaùi khaùc nhau töông öùng vôùi 32 oâ nhôù khaùc nhau. Ngoõ vaøo read/write duøng ñeå xaùc ñònh cheá ñoä ñoïc döõ lieäu ra hoaëc ghi döõ vaøo cuûa boä nhôù. Nhieàu boä nhôù chia laøm hai ngoõ vaøo rieâng bieät, moät cho hoaït ñoäng ñoïc, moät cho hoaït ñoäng ghi, khi söû duïng cuøng moät ngoõ vaøo R/W thì ñoïc döõ lieäu ra khi chaân R/W = 1 vaø ghi döõ lieäu vaøo khi chaân R/W = 0. Ngoõ vaøo cho pheùp ( Memory Enabel): trong moät heä thoáng nhôù seõ duøng nhieàu boä nhôù, ñeå truy xuaát döõ lieäu töø boä nhôù naøo thì chæ coù boä nhôù ñoù ñöôïc pheùp, coøn caùc boä nhôù khaùc khoâng ñöôïc pheùp ñeå traùnh söï truy caäp sai veà döõ lieäu. Boä nhôù RAM (Random Access Memory). Ram laø boä nhôù coù theå ñoïc, vieát ñöôïc vaø coù khaû naêng truy xuaát ngaãu nhieân raát thuaän lôïi trong vieäc thay ñoåi chöông trình. Nhöng khuyeát ñieåm cuûa Ram laø khoâng löu tröõ ñöôïc döõ lieäu khi nguoàn cung caáp bò giaùn ñoaïn. Boä nhôù naøy chæ thích hôïp trong caùc tröôøng hôïp chöông trình caàn thay ñoåi thöôøng xuyeân, coù theå
  5. naïp xuaát trong maïch moät caùch deã daøng. Thöôøng noù laøm nhieäm vuï tính toaùn, lyù luaän, saép xeáp chöù khoâng theå löu tröõ thoâng tin laâu daøi.  Caùc loaïi nhôù RAM: Ram tónh ( Statie Ram - Sram). Do caáu truùc teá baøo nhôù trong Ram tónh laø caù Flip - Flop neân döõ lieäu khi naïp vaøo Ram luoân ôû traïng thaùi ôûn ñònh. Döõ lieäu naøy vaãn toàn taïi trong Ram neáu khoâng bò maát ñieän. RAM ñoäng (Danamic Ram - Dram). Ram ñoäng coù caáu taïo teá baøo nhôù gioáng nhö moät ñieän dung baåm sinh, maø tuï ñieän luoân bò maát ñieän theo thôøi gian, neân ñeå döõ lieäu trong Ram toàn taïi lieân tuïc, ngöôøi ta phaûi lieân tuïc naïp laïi döõ lieäu cho Ram. Hieän töôïng naøy goïi laø laøm töôii Ram. Truy xuaát Chôø truy xuaát SRAM Chôø truy xuaát DRAM Truy xuaát SRAM: thôøi gian truy xuaát nhanh hôn nhöng dung löôïng seõ hôn DRAM. Boä nhôù ROM (Read Ondy Memory). ROM laø boä nhôù chæ ñoïc chöù khoâng theå vieát döõ lieäu môùi vaøo baát cöù khi naøo ta muoán. Nghóa laø boä nhôù naøy ñöôïc thieât keá ñeå löu tröõ caùc döõ lieäu coá ñònh. Ñoái vôùi boä nhôù ROM, döõ lieäu trong Rom gaén lieàn vôùi quùa tränh cheá taïo ROM. Quaù trình ñöa döõ lieäu vaøo ROM goïi laø laäp trình cho ROM, nhieàu ROM chæ cho pheùp laäp trình moät laàn, caùc ROM
  6. sau naøy cho pheùp laäp trình nhieàu laàn, tröôùc khi naïp döõ lieäu môùi phaûi xoaù döõ lieäu cuõ. Caùc loaïi ROM:  Masleed Programable ROM (MRom): thöôøng goïi laø ROM maët naï, ñaây laø loaïi ROM chæ saûn xuaát theo ñôn ñaët haøng vì chæ laäp trình ñöôïc moät laàn duy nhaát vaø chöông trình ñöôïc caøi saün trong quaù trình cheá taïo, ví duï nhö: TMS 47256, TMS 47C256…  Programable ROM (P.ROM): Rom chæ ñöôïc laäp trình moät laàn khoâng theå xoaù vaø naïp laïi. Ví duï nhö: TMS47P256, TMS.47186…  Exasable Programable ROM (EPROM): EPROM coù theå laäp trình bôûi ngöôøi duøng, coù theå xoaù vaø laäp trình laïi nhieàu laàn. Ñeå xoaù döõ lieäu trong ROM phaûi duøng aùnh saùng tia cöïc tím. Ñeå laäp trình cho PROM phaûi duøng maïch naïp EPROM. Ho EPROM coù heä soá laø 27xxx vaø nhieàu maõ khaùc.  Electrically Exasable Programable ROM (EEPROM) EPROM coù 2 ñieåm baát tieän Phaûi laáy EPROM ra khoûi Socket ñeå xoaù vaø laäp trình laïi khi muoán thay ñoåi chöông trình. Khi muoán thay ñoåi döõ lieäu cuûa moät boä nhôù thì phaûi xoaù döõ lieäu cuûa oâ nhôù ñoù, nhöng khi duøng aùnh saùng tia cöïc tím thì taát caû döõ lieäu trong EPROM bò xoaù saïch vaø phaûi naïp laïi toaøn boä döõ lieäu. Chính vì theá maø caùc nhaø cheá taïo ñaõ caûi tieán EPROM thaønh EEPROM ñeå coù theå xoaù vaø laäp trình caùc oâ nhôù moät caùch ñoäc laäp. Hoï EEPROM coù maõ soá laø 28xxx.  Khaûo saùt EPROM hoï 27xxx:
  7. EPROM 2716 coù dung löôïng 2 Kbyte Sô ñoà chaân Sô ñoà logic A7 Vcc A6 A8 A0 A5 A9 A1 D0 A4 2716 Vpp A2 D1 A3 OE\ A3 D2 A4 A2 A10 A5 D3 A1 CE\ A6 D4 A7 A0 D7 D5 A8 D0 D6 A9 D6 D1 D5 A1 0 D7 D2 D4 CE\ GND D3 OE\ Vpp EPROM 2716 coù 11 ñöôøng ñòa chæ vaø 8 ñöôøng döõ lieäu neân dung löôïng cuûa 2716 laø 2048 byte döõ lieäu hay 2 Kbyte. Coù 2 ngoõ vaøo cung caáp nguoàn Vec vaø Vpp, ngoõ vaøo Vcc luoân noái vôùi nguoàn + 5V, ngoõ vaøo Vpp ñöôïc noái tôùi +5V khi EPROM ñang laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoïc döõ lieäu vaø noái tôùi 25V khi laäp trình cho EPROM (Vpp thay ñoåi tuyø theo töøng loaïi EPROM). EPROM 2716 coù thôøi gian truy xuaát laø 150ns. Hai ngoõ vaøo ñieàu khieån. OE\: ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån boä ñeäm (outputbuffer) ñeå cho pheùp döõ lieäu cuûa EPROM xuaát ra ngoaøi hay khoâng. CE\: laø ngoõ vaøo cho pheùp coù 2 chöùc naêng: Khi hoaït ñoäng bình thöôøng CE\ laø tín hieäu cho pheùp, ñeå ñgïc döõ lieäu töø EPRom, CE\ phaûi ôû möùc thaáp ñeå maïch ñieän beân trong löïa choïn döõ lieäu vaø chuyeån noù ñeán out put buffer keát hôïp vôùi tín hieäu cho pheùp OE ôû möùc thaáp thì döõ lieäu môùi xuaát ôû caùc ngoõ ra D0 - D7.
  8. Khi CE\: ôû möùc cao thì EPROM ôû traïng thaùi chôø (standby). Coâng suaát tieâu taùn ôû traïng thaùi EPRom ñoïc döõ lieäu 525mw vaø ôû traïng thaùi chôø laø 132mw neân CE\ ñöôïc goïi laø ngoõ vaøo ñieàu khieån coâng suaát. Ngoõ vaøo OE\ ñöôïc xem laø ngoõ cho pheùp ñoïc döõ lieäu. EPROM 2732: EPROM 2732 coù dung löôïng 4 Kbyte. Baûng traïng thaùi laøm vieäc cuûa EPROM 2732 Mode CE\ OE\ - Vpp Vcc Out put Read VIL VCC +5V Dout Standby VIH Don’t +5V High Case Z Program VIL Vpp +5V Din Program VIL VIL +5V Dout verify Program VIH Vpp +5V High inhibit Z EPROM 2764 coù dung löôïng 8 Kbyte Sô ñoà chaân Sô ñoà logic Vpp Vcc A12 PRM\ A0 A1 D0 A7 NC A2 A6 2764 A8 A3 A4 D1 A5 A5 D2 A9 A6 A4 A11 A7 A8 D3 A3 OE\ A9 A10 D4 A2 A10 A11 A12 D5 A1 CE\ D6 A0 D7 CE\ D7 D0 D6 OE\ D1 D5 PRM\ D2 D4 GND Vpp D3
  9. Baûng traïng thaùi laøm vieäc Mode OE PGM Vpp Vcc Out put \ Read VIL x x Vcc " Dout Standby VI4 x VIL Vcc " High Z Program VIL x VIL Vpp " Dm Program VIL VIL VI4 Vpp " Dout verify Program VI4 x x Vpp High Z inhibit Caùc EPROM coù dung löôïng lôùn khaùc nhö 27128, 27256… Giaûn ñoà truy xuaát ROM Address Input Old address Data output valid tACC CE New address \ tOE High Z Data output t0 t1 t2 t3
  10. A. THIEÁT KEÁ Sô ñoà khoái: Khoái ñieàu khieån Khoái hieån Hieån thò thò Khoái ñeäm Hieån thò thöù Khoái choïn Boä nhôù giôø Boä nhôù ngaøy Boä ñeám ngaøy Khoái giaûi maõ giôø Khoái giaûi maõ ngaøy Khoái ñieàu chænh Khoái dao ñoäng vaø chia xung Khoái nguoàn
Đồng bộ tài khoản