基于可编程逻辑器件单稳态电路设计与实现

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1、石油仪器2011年第25卷第6期PETR0LEUMINSTRUMENTS·计算机与通讯·基于可编程逻辑器件单稳态电路的设计与实现韩彬王坤宁周宁侠余坤(中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司陕西西安)摘要：针对常规硬件电路实现单稳态功能，存在电路复杂、灵活性差的问题，所提出新的解决方案。文章就中子寿命地面仪中解码电路的设计，提出采用可编程逻辑器件来实现的设计思想，从硬件及软件两个方面描述此电路的设计方法，并给出了VHDL软件设计的实例。经时序仿真及实际使用验证，基于可编程器件的单稳态电路设计，大幅提高单稳态电路关于脉冲宽度、精度及稳定性的要求，具有控制灵活、使用方便的优点。关键词：

2、可编程器件；单稳态；VHDL；时序仿真；Ahera中图法分类号：TP331．1文献标识码：B文章编号：1004—9134(2011)06—0075—020引言1电路设计在电路设计中，常使用单稳态电路完成整形、延Altera公司为可编程逻辑器件的领导者，其产品时、窄脉冲展宽等功能，通常使用元件74LS123、一直在业界占有重要地位。本设计使用Altera公司的74LS221等集成单稳态芯片来实现【、2J。目前使用的EPM7128元件，实现中子寿命地面仪解码电路中，单中子寿命地面仪中解码电路，就使用了74LS123和稳态电路脉冲展宽功能。EPM7128作为Altera公司推74LS22

3、1元件实现窄脉冲展宽功能。出的一款经典可编程逻辑器件，具有高容量、高性能、无论采用哪种元件，都由外围的R、C阻容元件决功耗低、成本低的优点，得到了广泛的应用，而且其电定定时时间。由于每一个阻容元件具有不同的参数误源部分及I／0端口使用+5V标准，便于和外围的11’L差，以及受外围温度影响较大，导致单稳态电路定时精元件接口对接，这样对现有箱体不做大的改动情况下，度低且稳定性较差，工作的可靠性不高；同时，定时时迅速实现设计要求，加快设计进度_4J。间由外围阻容元件决定，一旦外围电路固定，较难改变和通常的硬件电路设计不同，可编程逻辑器件设定时时间，缺少灵活性；此外，这种单稳态电路结构复计

4、的重点是软件部分，即所谓硬件设计软件化，使用软杂，占用电路板面积大，无法做到集成化、小型化_3]。件编程来实现硬件电路功能。本设计采用Altera公司针对单稳态电路目前现状，有必要选择一种新的方法的QuansII设计软件，使用VHDL语言编程。但是，取代当前电路。常见的单片机C语言编程是单步串行工作的，是串行随着电子技术特别是数字集成电路技术的迅猛发语句，而VHDL语言描述的对象是硬件电路，上电后，展，可编程逻辑器件的逻辑容量和工作速度不断提高，所有硬件电路同时工作，故VHDL是并行语句。使用产品价格越来越低，得到了广泛应用。利用可编程逻VHDL编程，不能按照纯软件的设计思想，而要

5、按照描辑器件替代目前的单稳态集成电路，可以有效提高单述电路的思想，也就是说，使用VHDL编程对应得是稳态电路关于脉冲宽度、精度和温度稳定性方面的要一个个硬件电路。因此，每编写完成一段程序以后，生求，还大幅减小电路面积，提高集成度。可编程逻辑器成的是什么电路，具有什么样的功能，都要做到心中有件采用VHDL(VeryHighSpeedHardwareDescription数[5、。Language超高速硬件描述语言)描述，硬件设计软件故此，基于可编程逻辑器件的单稳态电路，其软件化，具有极强的灵活性。设计思想就是把一个电路合理的分解为几个电路，从第一作者简介：韩彬，男，1972年生，工程

6、师，1996年毕业于江汉石油学院仪器专业，现在中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司从事工作。邮编：710068石油仪器PETROLEUMINsTRUMENTS2011年12月而实现单稳态电路功能，而对外围电路来说，只需把对2验证应的管脚连接起来即可。基于CPLD器件，使用VHDL语言，采用模块化设QuartetsII是Ahera公司新推出的设计软件，具有计理念实现的单稳态电路如图1所示。整个电路有三输入、综合、布局布线、下载等功能，还具有时序仿真功个管脚，分别为系统时钟输入端CLK、脉冲信号输入能。通过时序仿真功能，可以观察输出信号是否满足端Pin、脉冲信号输出端Pout。其内

7、部电路分解为边沿设计要求，验证电路设计是否正确；通过时序仿真功检测电路、使能信号产生电路、计数器及信号输出电路能，可以及时发现设计中的错误，从而大大缩短设计时等四个电路。间，提高设计的可靠性，这也是可编程逻辑器件最大的优点之一。使用Qua~psII设计软件，其生成的时序仿真波形如图3所示。-一⋯1⋯0N，，’蛙2。毋L521D⋯r母⋯d图1CPLD内部电路分解图_T_··_⋯’J⋯··T“⋯⋯l“ntt’p‘k-t书『。～⋯CPLD内部电路工作过程如图2所示，脉冲信号