半导体存储器的应用

ROM除用作存储器外，还可以用来实现各种组合逻辑函数。实现的方法很简单，只要列出该函数的真值表，以最小项相或的原则，即可直接画出存储矩阵的编程图。下面举例说明。

例1： 用PROM构成一个码型转换器，将四位二进制码 B₃B₂B₁B₀ 转换成循环码 G₃G₂G₁G₀。
解：1．将B₃、B₂、B₁、B₀定为输入变量，G₃、G₂、G_l、G₀定为输出变量。列出G₃、G₂、G_l、G_O的真值表。
2．选用输入地址和输出数据均为四位的16×4位PROM来实现该码型转换。
3．令A₃A₂A₁A₀＝B₃B₂B₁B₀，D₃D₂D₁D₀＝G₃G₂G₁G₀。对可编程的存储矩阵(或阵列)进行编程，按真值表中G₃、G₂、G₁、G₀的逻辑值，烧断应该存“0”的单元中的熔丝。

在构成较为复杂的数字系统中，也常常用到存储器，下面以可编程时钟控制器为例来说明存储器的应用。
例2：设计一个满足下列要求的可编程时钟控制器。
本题的要求是：
1．设计一个具有时、分、秒计时，6位数字显示的时钟电路；
2．具有快速校时功能；
3．具有整点音响自动报时；
4．以时钟电路为基础．设计作息时间自动打铃器；
5．以时钟电路为基础设计一个工业顺序控制器，用LED发光管的亮与灭模拟执行机构的动作，实现要求的工艺过程。
一、分析设计要求，构思总体方案
1．从题目可知该课题的任务主要有三个方面。其一是设计一个能以数字直接显示的时钟电路；其二是用时钟信号控制打铃器；其三是用时钟信号实现一个工业过程的时间顺序控制。整个系统可分成三部分，即时钟电路、作息时间控制电路、顺序控制器电路，而时钟电路在起控制和主导作用。
2．时钟电路的构成方案
（1）选用中、小规模集成芯片设计；
（2）选用单片时钟集成电路构成；
（3）利用其他任何可能引出时间信号的数字钟、数字表等。
3．作息时间控制器与时间顺序控制器这两部分电路都是以时间代码为输入信号，经译码后产生定时控制信号去推动电铃或其他控制设备工作。实现的电路形式是多种多样的
（1）利用集成门电路进行设计；
（2）选用合适的现成译码器；
（3）用GAL芯片进行编程，实现译码；
（4）用存储器完成译码的功能。
4．功放电路
提供外设工作的驱动电流与电压。
二、确定总体方案
这里选择两种不同方案作具体电路设计。
1．用大规模时钟集成芯片LM8361作时钟电路：用存储器RAM6264作译码器，设计作息时间自动打铃器。
2．用中小规模门电路构成时钟电路：用RAM62256存储器作译码器设计可编程时间顺序控制器。
三、可编程作息时间控制器的设计
1．单元电路设计
根据总体方案的分析，分步设计各单元电路。
（1）时钟电路设计
时钟电路的任务是产生实时时钟信号，一方面送到数字显示器进行显示，另一方面提供自动打铃电路的存储器地址信号。具体的时钟电路构成方案很多，这里选专用大规模集成芯片LM8361配接LT667显示屏构成时钟电路。图1所示为电路的连接。

图1 LM8361与显示器的连接

正点计时器的分计数器和时计数器产生正点计时信号，经过译码输出，产生“上午（AM）”、“下午（PM）”、“时”、“分”共23位七段显示信号，这23条信号线连接到共阴极显示屏的对应引脚上，清晰地显示出电子钟的运行时间。
LM3861的输入端可以分别联接七个开关，分别用来校准时、分、秒，闹钟预置，预置定时时间，以及止闹和暂停等功能。
（2）作息时间存储电路设计
一个单位的作息时间制订之后，要求输入到作息时间控制器中保留下来，每当时钟运行到要求响铃的时刻，电路自动给出响铃信号。本设计使用RAM6264来完成这种功能。
①时钟电路与存储器的连接
将时钟电路的时钟信号线与存储器的地址线相连，而存储器的数据线与响铃装置相连。当时钟信号变化时，即存储器的地址变化，时钟运行到某一响铃时刻，存储器输出的数据就会推动响铃装置工作，8位数据可推动8路响铃装置。
②存储器编程
先对整个存储单元清零，然后，逐个将作息时间表全部写入存储器。
（3）输出电路
输出电路是位于输出电信号与执行机构之间的电路，应根据两者的状态要求以及执行机构的功率要求进行设计。该电路主要由三片 555定时器构成产生定时信号，由于两级振荡器选用的RC常数不同，形成不同的音频振荡信号，因此，电路产生不同频率的音响信号。（http://www.gdzrlj.com/版权所有）MC1413为达林顿三极管阵列，每片含7路达林顿管（用ULN2803则含8路），输出电压最大可达 50 V，最大集电极电流可达 500 mA

2．整机电路
在单元电路设计完成后，将各部分电路合理摆布，相互连接，构成一张布局合理、结构匀称、阅读方便及整齐规范的总原理图。它是安装、调试及维修的依据。自动打铃电路的总原理图见图2。

图2 自动打铃电路的总原理图

3．安装调试
作为课程设计，保证可靠性是至关重要的。普遍现象是安装完毕后并不按预定要求动作，不少学生对此束手无策。这时可依下列步骤查找。
①进行错误定位。
②具体错误的查找。在错误定位之后，已把问题缩小到某一部分，然后可按下列次序检查。

（A）原理图是否正确；
（B）接线是否符合图纸要求，接线有否折断；
（C）是否有短路现象；
（D）是否有开路现象；
（E）接插点、焊点是否牢靠；
（F）芯片及元件有否损坏，方向、极性是否正确；
（G）有否超出元件的负载能力；
（H）问题是否来自干扰。

查出问题后，对症下药予以排除。通电实验前，最好用万用表测试一下电路板上电源的正负极之间的电阻，确信无短路现象方可通电调试。
上述课题在通电正常后，按下列三个步骤调试：
a．RAM清零；
b．编程写入；
c．校准实时时钟，观察自动响铃是否准确。

4．总结设计报告
总结设计报告是对学生写科学论文和科研总结的能力训练。通过写报告，不仅将设计、组装及调试的内容全面进行总结，而且把实践内容上升到理论高度。
总结报告的内容包括：课题名称、任务与要求、总体方案的构思与选定（画出系统框图）、单元电路的设计（包括元器件选定和参数计算）、绘制总原理电路图（附说明）、组装调试的注意事项、列出元器件清单、总结设计方案的优缺点以及收获体会等。