Каков принцип работы на микрокалькуляторе

Принцип работы калькулятора как восьми разрядного сумматора-вычитателя

Рассмотрим работу сумматоров 2.1 и 2.2 после вывода информации на четыре индикатора, схемы из пункта 2.3. Сумматор 2.1 складывает единицы, отправляя информацию через преобразователь 4.1 на первый индикатор, перенос десятков при складывании единиц отправляется на сумматоры 3.3 для последующего суммирования. Десятки складываются в группе сумматоров 3.2, отправляются в преобразователь 4.2 и суммируются в сумматорах 3.3 с переносом после суммирования единиц, отправляются через преобразователь 4.3 на индикаторы. Сотня напрямую отправляется после преобразователя 4.2 на индикаторы, для учета переноса значения с единиц сотня также отправляется с переноса значения последнего сумматора группы 3.3, через преобразователь 4.3.

При отнимании значений индикаторов необходимо включить переключатель «-n» (сверху), после чего активируются элементы исключающее ИЛИ. После перевода всех значений в обратный код они складываются, после посылаются на индикаторы как и со сложением. При вычитании малых значений (9-1) создается перенос единицы, который передается через блок Р1 или Р2, таймер нужен для исключения зацикливания сигнала при перезаполнении сумматора (1.1111). а также подается единица на реле 1.1 или 1.2, которое делает инверсию сигнала и подает его сразу на индикаторы. Вместо реле можно было использовать исключающее ИЛИ, как на входе сумматоров, но из-за незнания теории была переделана группа элементов исключающих ИЛИ 2.1 и 2.2 в реле.

На реле подаются одинаковые значения, а выводятся при нуле на входе S на нижние выходы, при S=1 активируются инверсные верхние выходы. Под реле находится «3 исключающее ИЛИ».

Схема не работает, если вводить вычитаемое без десятков, и оно будет больше значения единиц у уменьшаемого(82-05=83, т. е. 5>3). Кажется, для этого нужно поработать над блоком 3.3.

Рисунок 1 — «Возможно улучшенная версия калькулятора 2.0»

В следующий раз нужно подойти более обдуманно. Набравшись теоретических знаний пришел такой проект, но возможны изменения.

Клавиатура 0-9. Принцип работы вывода двух десятичных чисел на индикатор.

Обзор работы схемы

Рисунок 2.1 — Схема работы клавиатуры 0-9

При подаче положительного сигнала на блок «1», сигнал преобразуется в восьми битный, складывается при помощи 4ИЛИ и отправляется на JK-триггер для переключения сигнала управления реле «2» и отправляется на вход реле, входы реле подключены друг к другу параллельно.

В первом случае, когда на вход реле S подан сигнал «0», записывается первая цифра в индикатор, т.е. работает первая группа выводов. Подается необходимый сигнал на ЗУ индикатора, и переключаются выводы на Т-триггерах «3».Система из таймеров необходима для подачи положительного сигнала, только после обнуления триггеров. Далее сигнал через дешифратор сигнал поступает на индикатор.

При положительном сигнале «1» на вход реле S, работает вторая группа выводов реле, сигнал сразу поступает на Т-триггеры «4».

При второй подаче сигнала через реле на выходы «1» срабатывает схема обнуления «5» двух индикаторов, через элемент 4ИЛИ подается положительный сигнал на элемент 3И «6», это означает, что записывается первая цифра, также на элемент 3И «6» через буфер и таймер «5» для задержки сигнала подаются положительные сигнала с выходов JK-триггера.

При нажатии на клавишу ноль «7», подается сигнал на JK-триггер для перехода на следующий индикатор и на логический элемент 2И, при положительном выходе JK-триггера Q, обнуляется группа Т-триггеров «3». При положительном инверсном выходе Q` JK-триггера, обнуляется «4» группа Т-триггеров.

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

7.7. Микрокалькуляторы

В последние годы широкое распространение получили неболь­шие по размерам вычислительные устройства для цифровой обра­ботки информации, так называемые микрокалькуляторы. Рассмот­рим их структуру и порядок работы на примере микрокалькулято­ра БЗ — 18А.

В состав устройства (рис. 7.23, рис. 7.24) входят: большая инте­гральная микросхема (БИС), индикатор для отображения проме­жуточных и окончательных результатов, клавишное устройство для ввода информации, источник питания.

БИС содержит следующие функ­циональные узлы:

устройство ввода — вывода, пред­назначенное для приема информации с клавишного устройства и выдачи ин­формации на индикатор;

арифметико-логическое устройство (АЛУ), обеспечивающее выполнение математических операций над числами;

постоянное запоминающее устрой­ство (ПЗУ), используемое для хране­ния микропрограмм выполнения всех вычислительных функций (сложения, вычитания, умножения, деления, опре­деления тригонометрических функций, логарифмов и т. п.) и функций управ­ления (ввод данных и команд, вывод результатов, защита от дребезга кон­тактов, нажатия одновременно двух клавиш и т. п.);

Рис. 7.23. Внешний вид микрокалькулятора БЗ-18А

оперативное запоминающее устрой­ство (ОЗУ), служащее для хранения чисел, которые участвуют в вычислени­ях, а также промежуточных результа­тов;

Рис. 7.24. Структурная схема микрокалькулятора БЗ-18А

генератор опорной частоты, предназначенный для выработки синхронизирующих сигналов; .

устройство управления (УУ), формирующее последовательность сигналов, которые координируют работу всех элементов БИС.

Рассмотрим последовательность работы микрокалькулятора на примере выполнения сложения двух чисел.

Пои подаче питания специальный триггер подготавливает ПЗУ к выдаче микрокоманд на приведение всех элементов в исходное состояние Через 100 — 500 мс начинает выполняться микропрограмма, которая обеспечивает подготовку ОЗУ и УУ к работе. Следующая микропрограмма производит опрос клавишного устройства и выдачу информации на индикатор. Если ни одна из клавиш не на­жата, на индикаторе будет высвечиваться только 0 и точка.

Вычисление начинается с введения первого числа. Оно вводит­ся в десятичном коде последовательно, начиная со старшего разря­да При нажатии на клавишу в УУ срабатывает соответствующий триггер который фиксирует нажатие клавиши. Информация пере­дается в ОЗУ и отображается на индикаторе. В процессе ввода цифр обеспечивается задержка начала следующей микропрограммы по вводу числа и его кодированию во избежание сбоев в работе в результате дребезга контактов.

При нажатии клавиши, соответствующей действию (сложению), которое должно быть выполнено с введенными числами, эта коман­да запоминается в ОЗУ и оно подготавливается к принятию сле­дующего числа. Последнее вводится и запоминается аналогично первому и также высвечивается на индикаторе.

При нажатии клавиши, соответствующей выдаче результата, начинает выполняться микропрограмма сложения. Вычисления осуществляются в АЛУ. Результат поступает в ОЗУ и отображается на индикаторе. Ранее записанная в ОЗУ информация стирается.

Выполняемые функции

Габаритные разме­ры, мм

Доп. функция

Операции с памятью

Про­грамми­рова­ние

Тип инди­катора

емая мощность

155х78X28

п+, п —

100X66,5X1°. 5

+ (нет 10 x )

п+ , п — п +х 2 , хп

+ (нет 10 x )

доп. регистр памяти

+ (кет arc)

2 доп. регистра памяти

г — р, п |[(||)]|, n!

n+, n — , n~, n_x, n< — >х

n+, n — , n+х 2

+ (нет arc)

x 2 , п, е ix

1 В соотв. с прогр.

х 2 , п, е ix

В соотв. с прогр.

Аналогично выполняются и другие вычислительные операции, однако объем их может быть значительно большим. Вычисление тригонометрических, логарифмических и подобных функций произ­водится с помощью микропрограмм, которые хранятся в ПЗУ.

Время вычисления зависит от сложности операции. Например, сложение двух восьмиразрядных чисел осуществляется примерно за 0,05 с, а вычисление arctg x — за 3 с.

Микрокалькулятор БЗ-18А реализован на базе БИС К145ИП12 и выполняет четыре арифметических действия, вычисление функций 1/х, х -2 , lп х, lg x, е x , 10 х , x y , sin x, cos x, tgx, arcsinx, arccos x, arctg x (угол может быть задан в градусах и радианах), операции с числом я, обмен чисел на индикаторе и в рабочем регистре («») или в регистре памяти («х< — >п»), использование памяти для суммирования или вычитания числа на индикаторе («п+», «п~») или суммирование квадрата числа на индикаторе («п + ») и еще ряд дополнительных действий. Для сокращения числа клавиш совмещают две операции на одной клавише с общим управлением перехода от основных к дополнительным операциям.

Число рабочих разрядов — восемь. Операции с десятичными дробями ведутся с плавающей запятой: при вводе десятичной дроби запятая ставится в нужном месте, а затем ее положение опреде- ляется автоматически.

По назначению отечественные микрокалькуляторы можно разде­лить на три группы в соответствии с функциональными возможно­стями: 1) для выполнения несложных операций (арифметические действия, вычисления 1/х, Х -2 , %, некоторые операции с памятью); 2) для выполнения инженерных и научно-технических расчетов без программирования (арифметические действия, вычисление ряда функций, операции с памятью); 3) для выполнения инженерных и научно-технических расчетов с возможностью использовать програм-мдрование.

К первой группе относятся микрокалькуляторы БЗ-04, БЗ-14М, БЗ-23, БЗ-24Г; БЗ-26Л, БЗ-30, БЗ-39, СЗ-07, СЗ-22, СЗ-27, СЗ-33 и др. Ко второй группе относится рассмотренный микрокалькуля­тор БЗ-18А, а также его модификации БЗ-18, БЗ-18М и еще ряд подобных устройств (БЗ-19М, БЗ-36, БЗ-37, СЗ-15 и т. п.). У наибо­лее совершенных микрокалькуляторов второй группы, например, СЗ-15, БЗ-36, предусмотрено выполнение операций в скобках |(11)|, что значительно облегчает проведение вычислений, нахож­дение факториала (n!) (БЗ-36) и ряд дополнительных функций. К третьей группе относятся микрокалькуляторы БЗ-21, БЗ-34 и др. Одной из особенностей микрокалькуляторов рассматриваемой группы является увеличение объема памяти. Если в БИС микрокалькуля­торов для простейших и научно-технических расчетов без програм­мирования имеется два — четыре регистра памяти, то в БЗ-21 их 14. Кроме двух основных регистров в этом микрокалькуляторе есть еще семь дополнительных, предназначенных для хранения исходных данных и промежуточных результатов, а также дополнительное ОЗУ из шести ячеек памяти, которое вместе с одним из основных оперативных регистров образует замкнутое кольцо из семи реги­стров. Объем памяти в БЗ-21 сопоставим с объемом памяти у пер­вых образцов стационарных ЭВМ.

Число элемен­тов на кристалле

Uвых,В

Рпотр- Вт

Увеличение объема и гибкости памяти в БИС программируе­мых микрокалькуляторов позволяет записывать несколько десятков отдельных команд — шагов и выполнять такие логические операции, как условный и безусловный переход, использование подпрограммы и т. д. В БЗ-21 число шагов вводимой пользователем программы составляет 60, в БЗ-34 — 98.

Отечественная промышленность выпускает несколько типов на­стольных калькуляторов, например «Искра-125», у которой имеются более широкие возможности программирования, поскольку объем памяти, отводимой под программу и ОЗУ, достигает 1024 кбайт.

Параметры ряда отечественных микрокалькуляторов приведены в табл. 7.2.

Элементная база микрокалькуляторов — БИС, построенные на МДП-транзисторах. Наиболее широко используют МДП-транзисто-ры с р-каналом и особенно комплементарные структуры.

В отечественных микрокалькуляторах широко применяют микро­схемы серии 145. Различные микрокалькуляторы содержат в своем составе одну или несколько микросхем. Например, БЗ-04 построен на шести микросхемах: К145АП1А (формирователь импульсов). К145АФ1 (селектор цифр), К145ПП1А (устройство управления) — обеспечивают работу устройства индикации, К145ИП1 А — выпол­няет арифметические и логические операции, преобразование инфор­мации в двоично-десятичный код, а также в код, необходимый для устройства индикации, К145ИП2А — регистр памяти, К145ПН1 — преобразователь напряжения.

Параметры указанных микросхем приведены в табл. 7.3.

В состав микрокалькулятора БЗ-21 входят три микросхемы К145ИК501 (502, 503) — оперативное устройство, ПЗУ которого запрограммировано на выполнение различных функций согласно исполнению; К145ИР1 — динамический регистр сдвига на 1024/1008 бит; К165ГФ2 — четырехфазный генератор импульсов. Указанные микросхемы содержат соответственно 9800, 6167 и 188 элементов на кристалле.

Микрокалькуляторы БЗ-23, БЗ-24Г, БЗ-37 построены на двух микросхемах: К145ИП11 (К145ИП7 для БЗ-37) — АЛУ с памятью и устройствами управления; К145КГ1 — устройство согласования с индикатором на светодиодах, выполненное на биполярных тран­зисторах.

Ряд микрокалькуляторов, например БЗ-18А, БЗ-36, построен на одной микросхеме. БИС микрокалькулятора БЗ-18А К145ИП12 содержит 16 тыс. транзисторов, резисторов и конденсаторов. Эти элементы соединены с помощью 25 тыс. соединительных линий. Все элементы и соединения размещены на кристалле размером .5×5,2 мм, установленном в керамическом корпусе. БИС микрокаль­кулятора БЗ-36 (К145ИП15) содержит 18 тыс. транзисторных струк­тур, выполненных по р-МДП-технологии на кристалле 5,2×5,5 мм.

Число разрядов индикаторного табло в микрокалькуляторах составляет 9 — 12. Один из разрядов — служебный. Он используется лля индикации отрицательного знака числа, а также может слу­жить для сигнализации о переполнении рабочих регистров и раз­ряде источников питания.

Дальнейшее совершенствование микрокалькуляторов идет по нескольким направлениям: расширяют возможности программирова­ния, начинают внедрять такие носители программ, у которых про­грамма не разрушается с отключением источников питания (магнит­ные карты, микрокассеты), предполагается создать библиотеки готовых сменных программ для микрокалькуляторов. Объем памяти возрастает до 10 — 20 регистров. Производительность повышается за счет использования параллельных вычислений и связи микрокаль­кулятора с большой ЭВМ.

Совершенствование устройств вывода информации ведется в на­правлении создания встроенных устройств тепловой печати результа­тов, увеличения площади экрана для отображения информации.

Одна из перспектив развития микрокалькуляторов — использо­вание в них компактного алфавитно-цифрового устройства отобра- жения, которое позволит реализовать диалоговый режим вычислений и обработки информации.

Совершенствование микрокалькуляторов предполагается осу­ществить без увеличения потребляемой ими мощности, а даже при ее снижении.

Отечественные микрокалькуляторы описаны в [17, 27].