第4编编程器件 03.docx

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第4编编程器件03

*

第四编编程器件

*编程确定功能（设计灵活，开发期短，可靠性好，集成度高）

器件发展：

离散→集成→编程

第十三章可编程逻辑器件（PLD）

（ProgrammableLogicDevice，侧重于逻辑运算）

§13.1PLD简介

基本结构：

与阵、或阵、重构

发展过程：

PROM→PAL、GAL→FPGA、CPLD

PLD简化表示图

（每一个输入地址，对应一个输出数据。

如：

A=011，D=0101。

且输出可编程）

PROM基本结构

PAL基本结构

CPLD结构示意图

编程步骤：

①、编辑（逻辑式，真值表，原理图）

②、编译等（代码，仿真，适配等）

③、下载（烧片子）

§13.2逻辑基础

一、基本公式

①、x+0=x,x0=0,x+1=1,x1=x基本关系

x+=1,x=0,x+x=x,xx=x

②、x+xy=x,x（x+y）=x吸收关系

x+y=x+y,x（+y）=xy

[*证：

x+y=x+xy+y=x+y]

③、与或关系

[*证：

由真值表即可证明。

]

④、xa+b+ab=xa+b包含关系

（x+a）（+b）（a+b）=（x+a）（+b）

[*证：

xa+b+ab=xa+b+（x+）ab=xa+xab+b+ab=xa+b]

若一等式成立，则其对偶式也成立（即0←→1，与←→或）。

任一逻辑函数，均可写成“积之和”或“和之积”的形式。

二、化简方法

①、公式法

例：

（包含）

（吸收）

②、卡诺图法

真值表→F=1∑

（1）项+0∑（0）项,（相邻合并化简，即得最简形式）

*注意：

相邻变一，圈1选大，不可漏1，利用边角。

（圈子越大，抵消越多。

）

例：

卡诺图法化简示意

§13.3PLD应用举例

PLD应用广泛。

一、GAL应用一例

将一片GAL定义为6种基本逻辑门。

①、引脚图

基本逻辑门GAL16V8引脚定义

②、源程序

逻辑设计输入文件（CUPLInputFile）：

/*pinsdefinition：

*/

pin[19,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12]=[A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L];

pin[18,17,16,15,14,13]=[U,V,W,X,Y,Z];

/*logicequations：

*/

U=A&B;

V=C#D;

W=!

（E&F）;

X=!

（G#H）;

Y=I$J;/*Y=（I& !

J）#（ !

I&J）*/

Z=!

（K$L）;/*Z=（K& L）#（ !

K&!

L）*/

测试仿真文件（CUPLSimulationFile）：

/*orderstatement：

*/

order：

A,B,%1,U,%2,C,D,%1,V,%2,E,F,%1,W,%2,

G,H,%1,X,%2,I,J,%1,Y,%2,K,L,%1,Z,%2;

vectors：

/*ABUCDVEFWGHXIJYKLZ*/

00Lxxxxxxxxxxxxxxx/*testANDgate*/

01Lxxxxxxxxxxxxxxx

11Hxxxxxxxxxxxxxxx

xxx00Lxxxxxxxxxxxx/*testORgate*/

xxx01Hxxxxxxxxxxxx

xxx11Hxxxxxxxxxxxx

xxxxxx00Hxxxxxxxxx/*testNANDgate*/

xxxxxx01Hxxxxxxxxx

xxxxxx11Lxxxxxxxxx

xxxxxxxxx00Hxxxxxx/*testNORgate*/

xxxxxxxxx01Lxxxxxx

xxxxxxxxx10Lxxxxxx

xxxxxxxxxxxx00Lxxx/*testXORgate*/

xxxxxxxxxxxx01Hxxx

xxxxxxxxxxxx10Hxxx

xxxxxxxxxxxxxxx00H/*testXNORgate*/

xxxxxxxxxxxxxxx01L

xxxxxxxxxxxxxxx11H

③、熔断图

GAL16V8逻辑图的熔断位置示意图

二、PAL应用一例

PAL用于CRT控制电路。

（参看书上）

PLD应用设计一般步骤：

①、引脚图、电路图、时序图；（图）

②、真值表、卡诺图、逻辑式；（式）

③、源程序、编译仿真、下载。

（程）

▲习题七

1、PLD的典型结构通常包括哪几个组成部分？

2、化简下述逻辑关系，并用PLD简化符号画出其“与或”阵列图。

第十四章可编程控制器（PLC）

（ProgrammableLogicController，ProgrammableController，侧重于控制过程）

§14.1PLC的工作原理

概述：

PLC：

可编程控制装置。

（分类：

①、按点数：

小型，中型，大型；②、按结构：

整体式，模块式）

特点：

可靠性高，通用性强，编程简单，维护方便等。

应用：

开关控制，过程控制，位置控制，监控系统等。

发展：

大型化（速度、容量），多样化（品种、语言），智能化，网络化。

硬件组成：

（类似于计算机结构，参看书上）

PLC基本结构示意图

编程语言：

梯形图语言、语句表语言等。

梯形图（状态逻辑图，直观形象）语句表（字符表达式，灵活易输入）

工作过程：

循环扫描

PLC的扫描过程

§14.2PLC应用设计

一般步骤：

（明确要求、制定方案，）配置硬件、分配编号，程序设计、调试运行。

编程方法：

1、开关控制（即启动与停止控制）

（关断优先）启停控制（启动优先）启停控制

2、连锁控制（即各运动之间的相互控制）

条件连锁控制（A为B的条件）制约连锁控制（A与B相互制约）

顺序控制为连锁控制的组合。

3、参量控制（即过程参量参与控制）

位置控制速度控制

*梯形图变换的一般原则：

左沉右轻，上沉下轻。

（使逻辑关系更清晰，便于编程及检查）

PLC梯形图变换一例

§14.3PLC应用举例

PLC应用极为广泛，如开关逻辑控制、闭环过程控制、模拟量控制等等。

一、交通灯控制

交通信号灯示意图交通信号灯状态图（时序图）

PLC交通灯控制接线图PLC交通灯控制梯形图

PLC交通灯控制语句表：

步序指令器件号

0LDIY3；时间设定指令

1ANDX0

2ANIT4

3OUTT0

4K25

5LDT0

6OUTT4

7K30

………

28LDIT0；亮灯控制指令

29ANIY3

30ANDX0

31OUTY2

32LDT0

33OUTY6

………

二、冲压机控制

基本步骤：

系统工作流程图→冲压动作时序图→PLC控制程序（梯形图及语句表）

▲习题八

1、PLC梯形图与语句表语言各有何特点?

2、画出联锁控制和参量控制的梯形图各一个,并简述其控制原理。

▲考试事宜：

考试：

2010.06.03.（周四），7-8节，4教-301、302，闭卷

答疑：

2010.06.01.（周二），08:

00-09:

40，4教-302

考试内容：

器件的结构特性、基本应用等，简答题为主（形式类似于习题）。