多功能数字钟设计与可编程逻辑器件原理

该资源是关于可编程逻辑器件的课程资料，包含39张PPT，主要讲解了可编程逻辑器件的基本结构、类型以及在数字系统设计中的应用，特别是通过一个多功能数字钟的设计实验来实践这些理论知识。 正文: 本课程主要介绍了可编程逻辑器件（PLD），它是电子工程领域中一种重要的集成电路，可以灵活地配置和重新编程以实现不同的数字逻辑功能。PLD的使用极大地简化了数字系统设计，减少了硬件组件的数量，降低了功耗，并提高了系统的可靠性。 首先，课程提到了实验十一——多功能数字钟的设计。这个实验旨在让学生掌握如何利用PLD实现一个具备计数显示、清零和校时功能的数字钟。计数显示部分包括60进制的分钟和秒钟以及24进制的小时，所有这些都使用二位数码管进行十进制显示。清零功能允许用户通过复位键将所有显示重置为0。校时功能则通过小时校准键、分钟校准键和秒校准键实现相应的递增循环。 在理论部分，课程详细讲解了PLD的基本结构，包括两种主要的结构形式：“与-或”阵列结构和查找表结构。前者由可编程的“与阵列”和“或阵列”组成，其中“与阵列”和“或阵列”的连接状态可以通过编程来确定，从而实现不同的逻辑功能。后者则依赖于查找表（LUT），即使用RAM存储器存储预定义的逻辑函数，通过逻辑输入地址来访问存储内容，实现逻辑运算。 课程还介绍了不同类型的PLD，包括简单可编程逻辑器件（SPLD）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。SPLD通常适用于简单的逻辑功能，而CPLD和FPGA则能够处理更复杂的逻辑设计，FPGA更是因其高度可配置性和大规模集成度而广泛应用于各种高级系统设计中。 在输出电路部分，课程讨论了如何根据需要选择不同的输出方式，如直接输出、三态输出、寄存输出，以及如何通过反馈实现时序逻辑电路。 此外，课程通过实例展示了如何设计全加器、模6同步计数器和十进制异步计数器，进一步解释了“与-或”阵列结构和查找表结构在实际逻辑设计中的应用。 最后，课程还提及了PLD的编程技术，包括一次性编程和可重复编程的器件。一次性编程的PLD一旦编程就不能更改，而可重复编程的PLD如CPLD和FPGA则允许用户多次修改和更新设计。 总结起来，这份资源深入浅出地讲解了可编程逻辑器件的基本原理、结构、类型以及在数字系统设计中的应用，对于学习数字逻辑和嵌入式系统设计的学生来说是非常有价值的参考资料。