Справочное пособие - микросхемы и их применение (1086445), страница 44
Текст из файла (страница 44)
МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЫВ последние годы широкое распространение получили небольшие по размерам вычислительные устройствадля цифровой обработки информации, так называемые микрокалькуляторы. Рассмотрим их структуру ипорядок работы на примере микрокалькулятора БЗ — 18А.В состав устройства (рис. 7.23, рис. 7.24) входят: большая интегральная микросхема (БИС), индикатор дляотображения 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 выдачиинформации на индикатор;арифметико-логическое устройство (АЛУ), обеспечивающее выполнение математических операций надчислами;постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), используемое для хранения микропрограмм выполнения всехвычислительных функций (сложения, вычитания, умножения, деления, определения тригонометрическихфункций, логарифмов и т.
п.) и функций управления (ввод данных и команд, вывод результатов, защита отдребезга контактов, нажатия одновременно двух клавиш и т. п.);Рис. 7.23. Внешний вид микрокалькулятора БЗ-18Аоперативное запоминающее устройство (ОЗУ), служащее для хранения чисел, которые участвуют ввычислениях, а также промежуточных результатов;Рис. 7.24. Структурная схема микрокалькулятора БЗ-18Агенератор опорной частоты, предназначенный для выработки синхронизирующих сигналов; .устройство управления (УУ), формирующее последовательность сигналов, которые координируют работувсех элементов БИС.Рассмотрим последовательность работы микрокалькулятора на примере выполнения сложения двух чисел.Пои подаче питания специальный триггер подготавливает ПЗУ к выдаче микрокоманд на приведение всехэлементов в исходное состояние Через 100 — 500 мс начинает выполняться микропрограмма, котораяобеспечивает подготовку ОЗУ и УУ к работе.
Следующая микропрограмма производит опрос клавишногоустройства и выдачу информации на индикатор. Если ни одна из клавиш не нажата, на индикаторе будетвысвечиваться 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 которыйфиксирует нажатие клавиши.
Информация передается в ОЗУ и отображается на индикаторе. В процессе вводацифр обеспечивается задержка начала следующей микропрограммы по вводу числа и его кодированию воизбежание сбоев в работе в результате дребезга контактов.При нажатии клавиши, соответствующей действию (сложению), которое должно быть выполнено свведенными 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 микропрограммасложения. Вычисления осуществляются в АЛУ. Результат поступает в ОЗУ и отображается на индикаторе.Ранее записанная в ОЗУ информация стирается.Таблица 7.2Выполняемые функцииДоп.функцияПотрГабаритныеПроебляграм ТипМа размеры, ммОперации семаями- индисса,мощнпамятьюрова- каторагостьниемВтТип+, —Х, :БЗ-09Л1++——%1——ВЛД*—300153X86X36БЗ-14МБЗ-23БЗ-24Г++++——+—————%——п+———ВЛДСД**СД—450450300200200158Х86Х36155х78X28155Х78Х28БЗ-25АБЗ-26++———+——%п+, п ———ВЛДВЛД3607СО 360155X78X28140X75X25СЗ-27БЗ-30+.+—+—+——%————ВЛДЖК***10200 165X78X21100 109X66X8,5СЗ-33++——П+, П ——СД350120БЗ-39СЗ-15++++++—+ (нет 10x)—п+ , п —Х<—>П——ЖКСД130X70X12100X66,5X1°.656551200 500 170X90X32БЗ-18А++++—ВЛД700400БЗ-19М++++ (нет 10x)—СД900400 166,5X86X41БЗ-32++++ (кет arc)—СД—300 120X73X30,4Б3-36++++—СД200200 145Х78,5Х15Б3-37++++—сд450200БЗ-21++++ (нет arc)+сд1000 390 185X100X43БЗ-34+++++сд1000 390 185Х100ХНЗ%%п+ , п — п+х2, х<—>п—доп.
регистрпамятиг~р, п, |[(||)]|2 доп.регистрапамятиг — р, пn+, n — , n~,|[(||)]|, n!nx, n< — >хn+, n — ,г — р, пn+х2Х<->П2ixx , п, е1 В соотв. спрогр.х2, п, еixВ соотв. спрогр.160X20X46155Х78Х28Аналогично выполняются и другие вычислительные операции, однако объем их может быть значительнобольшим. Вычисление тригонометрических, логарифмических и подобных функций производится с помощьюмикропрограмм, которые хранятся в ПЗУ.Время вычисления зависит от сложности операции. Например, сложение двух восьмиразрядных чиселосуществляется примерно за 0,05 с, а вычисление arctg x — за 3 с.Микрокалькулятор БЗ-18А реализован на базе БИС К145ИП12 и выполняет четыре арифметическихдействия, вычисление функций 1/х, х-2, lп х, lg x, еx, 10х, xy, sin x, cos x, tgx, arcsinx, arccos x, arctg x (угол можетбыть 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 наиндикаторе («п+», «п~») или суммирование квадрата числа на индикаторе («п+») и еще ряд дополнительныхдействий.
Для сокращения числа клавиш совмещают две операции на одной клавише с общим управлениемперехода от основных к дополнительным операциям.Число рабочих разрядов — восемь. Операции с десятичными дробями ведутся с плавающей запятой: привводе 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 сфункциональными возможностями: 1) для выполнения несложных операций (арифметические действия,вычисления 1/х, Х-2, %, некоторые операции с памятью); 2) для выполнения инженерных и научно-техническихрасчетов без программирования (арифметические действия, вычисление ряда функций, операции с памятью); 3)для выполнения инженерных и научно-технических расчетов с возможностью использовать программдрование.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 егомодификации БЗ-18, БЗ-18М и еще ряд подобных устройств (БЗ-19М, БЗ-36, БЗ-37, СЗ-15 и т.
п.). У наиболеесовершенных микрокалькуляторов второй группы, например, СЗ-15, БЗ-36, предусмотрено выполнениеопераций в скобках |(11)|, что значительно облегчает проведение вычислений, нахождение факториала (n!) (БЗ36) и ряд дополнительных функций. К третьей группе относятся микрокалькуляторы БЗ-21, БЗ-34 и др. Однойиз особенностей микрокалькуляторов рассматриваемой группы является увеличение объема памяти. Если вБИС 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 естьеще семь дополнительных, предназначенных для хранения исходных данных и промежуточных результатов, атакже дополнительное ОЗУ из шести ячеек памяти, которое вместе с одним из основных оперативныхрегистров образует замкнутое кольцо из семи регистров.
Объем памяти в БЗ-21 сопоставим с объемом памяти упервых образцов стационарных ЭВМ.Таблица 7.3ПараметрЧислоэлементовUвх,ВUвых,В Рпотр- ВтМикросхеманакристаллеК145АП1А3785,29,26,6К145АФ1К145ПП1АК145ИП1АК145ИП2АК145ПН112642340014924—4,64,44,6~189,24,64,6——6,63,33,35Увеличение объема и гибкости памяти в БИС программируемых микрокалькуляторов позволяет записыватьнесколько десятков отдельных команд — шагов и выполнять такие логические операции, как условный ибезусловный переход, использование подпрограммы и т. д. В БЗ-21 число шагов вводимой пользователемпрограммы составляет 60, в БЗ-34 — 98.Отечественная промышленность выпускает несколько типов настольных калькуляторов, например «Искра125», у которой имеются более широкие возможности программирования, поскольку объем памяти, отводимойпод программу и ОЗУ, достигает 1024 кбайт.Параметры ряда отечественных микрокалькуляторов приведены в табл.
7.2.Элементная база микрокалькуляторов — БИС, построенные на МДП-транзисторах. Наиболее широкоиспользуют МДП-транзисто-ры с р-каналом и особенно комплементарные структуры.В отечественных микрокалькуляторах широко применяют микросхемы серии 145. Различныемикрокалькуляторы содержат в своем составе одну или несколько микросхем. Например, БЗ-04 построен нашести микросхемах: К145АП1А (формирователь импульсов). К145АФ1 (селектор цифр), К145ПП1А(устройство управления) — обеспечивают работу устройства индикации, К145ИП1 А — выполняетарифметические и логические операции, преобразование информации в двоично-десятичный код, а также в код,необходимый для устройства индикации, К145ИП2А — регистр памяти, К145ПН1 — преобразовательнапряжения.Параметры указанных микросхем приведены в табл.
7.3.В состав микрокалькулятора БЗ-21 входят три микросхемы К145ИК501 (502, 503) — оперативноеустройство, 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 насветодиодах, выполненное на биполярных транзисторах.Ряд микрокалькуляторов, например БЗ-18А, БЗ-36, построен на одной микросхеме.
БИС микрокалькулятораБЗ-18А К145ИП12 содержит 16 тыс. транзисторов, резисторов и конденсаторов. Эти элементы соединены спомощью 25 тыс. соединительных линий. Все элементы и соединения размещены на кристалле размером .5x5,2мм, установленном в керамическом корпусе. БИС микрокалькулятора БЗ-36 (К145ИП15) содержит 18 тыс.транзисторных структур, выполненных по р-МДП-технологии на кристалле 5,2x5,5 мм.Число разрядов индикаторного табло в микрокалькуляторах составляет 9 — 12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
