【文章內(nèi)容簡介】 最低成本和最小功耗。這些器件采用新的查表(LUT)體系，使其裸片尺寸僅為同樣工藝器件的1/4。 MAX II系列和上一代MAX產(chǎn)品相比，成本降低了一半，功耗只有其1/10，同時保持MAX系列原有的瞬態(tài)啟動、單芯片、非易失性和易用性。新的系列器件容量翻了兩番，性能是上一代MAX CPLD的兩倍多，使消費類、通信、工業(yè)和計算機產(chǎn)品的設計者能夠采用MAX II系列器件代替昂貴和不夠靈活的小型ASIC和ASSP。MAX II系列器件的主要特征有：（1）成本優(yōu)化的架構(gòu)：新型MAX II CPLD架構(gòu)包括基于LUT的LAB陣列、非易失性Flash存儲模塊和JTAG控制電路；（2）低功耗：MAX II器件是動態(tài)功耗較低的CPLD；（3）高性能：MAX II器件支持高達300MHz的內(nèi)部時鐘，可為用戶提供更高的系統(tǒng)級性能。通過改善布線結(jié)構(gòu)管腳間的延時與其他同容量的CPLD相比大大降低；（4）用戶Flash存儲器：MAX II CPLD內(nèi)的用戶Flash存儲器是一個為8K比特，用戶可訪問且可編程的Flash存儲器塊，可用于用戶自己定義的數(shù)據(jù)；（5）實時在系統(tǒng)可編程能力（ISP）：MAX II器件支持實時在系統(tǒng)可編程，允許用戶編程正在工作的器件；（6）靈活的多電壓Multi Volt內(nèi)核 ：MAX II架構(gòu)支持Multi Volt，；（7）JATG翻譯器：MAX II CPLD具有一種被稱為JATG翻譯器的功能，這種功能允許通過MAX II器件執(zhí)行定制的JTAG指令，配置單板上不兼容JTAG協(xié)議的器件，從而簡化了單板管理；(8) I/O能力：MAX II CPLD的I/O能力加強了其易用性和系統(tǒng)集成能力。MAX II系列器件的可以在Quartus II軟件中通過VHDL語言進行編程、調(diào)試和仿真。 電源控制模塊設計電源控制模塊是對實現(xiàn)多媒體教室中各種設備的電源進行集中控制。本模塊的設計采用了自動控制系統(tǒng)設計中弱電技術的思想，把模塊分為弱電部分和強電部分兩塊，兩部分之間用繼電器連接進行控制。電源模塊的結(jié)構(gòu)如圖41所示。圖41電源控制模塊原理方框圖 電源控制模塊的工作原理是當總電源控制器接收到控制面板上的電源“開/關”信號時，總電源控制繼電器KM會得電或失電，從而使得KM進行相應的動作以此來控制整個系統(tǒng)電源的通斷。當總電源打開后，電源控制器才能對接收到的多媒體教室內(nèi)各種設備的電源控制信號進行二級控制，這些信號經(jīng)過CPLD的處理后使得二級控制信號所對應的設備的繼電器（KM1KM4）得電或失電，從而實現(xiàn)對多媒體教室中各種設備的電源控制。電源控制器的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖42所示。圖42 電源控制器電路圖 由圖42可知，我們是用基本RS觸發(fā)器對各種信號進行采集和處理?；綬S觸發(fā)器是具有記憶功能的二進制信息存儲器件，是構(gòu)成多種時序電路的最基本邏輯單元?；綬S觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即0和1，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，同時基本RS觸發(fā)器還能夠防止按鍵的抖動。基本RS觸發(fā)器的VHDL代碼如附錄A所示。電路圖中的3個與門的作用是實現(xiàn)總電源對各種設備電源的二級控制功能。按設計要求，只要打開總電源，各種視音頻設備的供電電路就應該工作，所以繼電器KM和KM1實際是一個繼電器。電源控制模塊的邏輯仿真圖如圖43所示。圖43電源控制器仿真圖電源控制模塊強電部分的原理框圖如下圖所示圖44電源控制模塊強電部分原理框圖 環(huán)境控制模塊設計本文中的環(huán)境控制模塊主要是指對電動屏幕實現(xiàn)升、降、停的控制，其依然采用弱電技術的思路分兩塊進行設計。其工作原理是當環(huán)境控制器接受到控制面板上電動屏幕欄內(nèi)升、降、停的控制信號后，在CPLD內(nèi)對接受到的信號進行處理并輸出，使得相應繼電器KM（總開關，停），KM1（電動機正轉(zhuǎn)，升）KM2（電動機反轉(zhuǎn)，降）得電或失電，從而使得屏幕在電機的帶動下上升、下降或停止。環(huán)境控制模塊的原理方框圖如圖45所示。圖45電動屏幕的控制模塊原理方框圖1. 電動屏幕弱電控制部分設計電動屏幕弱電控制部分的電路圖如下圖所示。圖46電動屏幕弱電控制器電路圖我們?nèi)杂没綬S觸發(fā)器對控制面板上電機控制欄內(nèi)的“正、反、?！钡目刂菩盘栠M行采集和處理。電路圖46中的第二個基本RS觸發(fā)器（控制KM）置1后需要復位，因此在第二個基本RS觸發(fā)器的R端用了一個或門，既兩個輸入信號TurnOn和TurnOver都可以使輸出信號KM置0，它的作用是當電機停止后（KM＝1），環(huán)境控制器再接受到升降命令時電機可再次運行，若在KM＝1后不將其復位（KM＝0）則會使得電機在停止后無法再次啟動。KM控制輸出端的非門和KMKM2控制輸出端兩個與門的作用是當按下停止按鈕后，無論電機在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)都要停止動作。電動屏幕控制器的邏輯仿真圖如圖47所示，其控制功能表如表41所示。圖47電動屏幕控制器（弱點部分）仿真圖電動屏幕控制信號（輸入）電動屏幕進行相應動作升（電機正轉(zhuǎn)）降（電機反轉(zhuǎn)）停KM1KM2KM3000000001001010010011001100100101001110禁止（0）禁止（0）0111001表41電動屏幕弱電控制功能表 電動屏幕強電部分控制采用了電機正反?？刂浦械幕ユi設計，這樣設計可以避免電機正反轉(zhuǎn)切換時而導致的電機損壞，例如，當電機在正轉(zhuǎn)時，若接收到反轉(zhuǎn)的控制信號，則電機的控制線路會先將電機正向電壓斷開后再接入反向電壓，反之亦然。電動屏幕強電部分的原理圖如圖48所示，其工作原理當繼電器KM1得電時，受KM1控制的兩個常開觸點閉合，電機M正向通電后正轉(zhuǎn)，屏幕在電機的帶動下上升；當繼電器KM2得電時，受KM2控制的兩個常開觸點閉合，電機M反向通電后反轉(zhuǎn)，屏幕在電機的帶動下下降；當繼電器KM得電時，受KM控制的一個常閉觸電打開，電機控制電路斷電，電機M停止，既屏幕停止動作。圖48電動屏幕強電部分原理圖 視音頻切換模塊設計視音頻切換模塊的作用是通過接收控制面板上多媒體設備節(jié)目源選擇欄內(nèi)的各種多媒體設備的控制信號，經(jīng)過CPLD處理后，輸出選擇控制信號所對應的多媒體設備的視頻信號和音頻信號。其原理圖如圖49所示。圖49視音頻切換控制模塊原理方框圖視音頻切換模塊的工作原理是視音頻切換控制器接受到各種多媒體設備選擇信號后，對這些選擇信號進行處理后輸出到視頻信號切換選擇器和音頻信號切換選擇器，視頻信號切換選擇器和音頻信號切換選擇器再根據(jù)處理過的多媒體設備選擇信號選擇一種多媒體設備的視頻和音頻信號進行輸出。視頻信號輸出后通過視頻處理電路分別輸出到投影儀和監(jiān)視器。音頻信號輸出后經(jīng)過聲道切換和音量控制器處理輸出到AV功放。圖49中的視頻處理器選擇可以選擇MAXIM公司生產(chǎn)的四路視頻緩沖器MAX497CPE。MAX497CPE具有對四路視頻信號進行分配放大的功能，其應用電路簡單、穩(wěn)定可靠。其內(nèi)部原理圖和引腳圖如圖410所示，因為只用到兩路視頻信號輸出，所以剩下的兩路視頻緩沖器可以在以后多媒體教室要進行系統(tǒng)擴展時再使用。圖410路視頻緩沖器MAX497CPE內(nèi)部原理圖根據(jù)視音頻切換模塊的工作原理可以把其再細分為視音頻切換控制器和視音頻切換選擇器兩塊進行分別設計。1. 視音頻切換控制器設計 視音頻切換控制器的原理圖如下圖所示，其主要是由編碼器和譯碼器組成的。圖411視音頻切換控制器原理框圖視音頻選擇控制器的工作原理是視音頻切換控制器對輸入的六路多媒體設備（多媒體計算機、筆記本電腦、實物視頻展示臺、影碟機、錄像機、卡座）的選擇信號通過優(yōu)先編碼器編碼后產(chǎn)生三位的二進制編碼，這三位二進制編碼再通過地址鎖存器處理后輸出。視音頻控制器的電路圖如圖412所示。圖412視音頻切換控制器電路圖圖412中我們用CPLD內(nèi)的74LS148對六種媒體設備的選擇輸入信號進行編碼，74LS18是8線3線優(yōu)先編碼器，