Арифметическое устройство комбинационный метод (стр. 4 из 4)
3.4 Блок умножения
С DD8 и DD9 информация (множимое и множитель) поступают на вход умножителя реализованного комбинационным методом (рисунок 1.1). Схема сумматора который входит в состав умножителя изображена на рисунке 3.5. Умножитель ничем не тактируется, и не зависит ни от каких управляющих сигналов, а поэтому умножает всегда. Т.е. как только будет введено второе число (множимое), на выходе умножителя сформируется результат. А по нажатию кнопки равно он запишется в регистры DD26, DD27.
Рисунок 3.5 – Условное графическое обозначение регистра
На выходах регистров DD26, DD27 – результат умножения в двоичном коде. Перед подачей его на дешифратор семисегментного кода, его нужно преобразовать в двоично-десятичный. Для этого используем микросхему К155ПР7. Т.к. младший разряд в двоичном и двоично-десятичном коде одинаковы, то он не подается на микросхему. Теперь полученный код, и коды с выходов регистров DD8, DD9 необходимо подать на микросхему К561ИД5 (преобразователь двоично-десятичного кода в семисегментный код со встроеной схемой управления цифровым индикатором фазовым методом) предварительно согласовав уровни ТТЛ и КМДП на микросхеме К561ПУ8.
3.5 Блок индикации
Выходы преобразователей в семисегментный код необходимо подключить к жидкокристаллическим индикаторам.
В качестве жидкокристаллического индикатора был выбран ЦИЖ3-2 (рисунок 3.6).
Рисунок 5.6 – Обозначение выводов жидкокристаллического индикатора ЦИЖ3-2
Этот индикатор одноразрядный, чтобы вывести на нем множимое, знак умножения, множитель, знак равенства и результат (два разряда) необходимо шесть индикаторов. Для того, чтобы вывести на индикатор число, в индикаторах отвечающих за отображение чисел пообъединяем контакты:
4,5 – соответствует A
8 – соответствует B
10 – соответствует C
15,13 – соответствует D
18 – соответствует E
2 – соответствует F
1,9 – соответствует G
A, B, C, D, E, F, G – выходы микросхемы К561ИД5.
Для того чтобы вывести на индикатор знак умножения с четвертого разряда регистра (флаг нажатия кнопки умножить) логический уровень через преобразователь ТТЛ-КМДП поступает на К561ИД5 на входы D1 и =1. Если это был уровень логической единицы, то ее двоичный код преобразуется в семисегментный, т.е. активны выходы B, C. Если это был уровень логического нуля, то индикатор отключен. С выхода В или С берем сигнал и пускаем на входы 3, 5, 7, 12, 16 индикатора отвечающего за отображение знака умножения формируя тем самым этот знак. Также отображаем и знак равенства.
3.6 Вывод
Так как в данном устройстве используются микросхемы разных типов логики, то и напряжение питания у них разное. Так для всех микросхем ТТЛ логики используется напряжение питания 5В. Для микросхемы К561ИД5 необходимо два источника питания +5В и –5В. Для микросхемы К561ПУ8 необходимо напряжение питания +10В. Поэтому для защиты от помех в цепь питания для каждого типа логики устанавливаются конденсаторы. Для ТТЛ шесть электролитических конденсаторов К53-26-6,8 и шесть высокочастотных К70-6-0,047. Для КМДП на питании +5В используются конденсаторы установленные для ТТЛ, на питании –5В устанавливается по одному конденсатору из вышеперечисленных, то же на питании +10В.
4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Для схемы возбуждения жидкокристаллического индикатора фазовым методом необходимо подавать на него сигнал прямоугольной формы с частотой 15…20Гц. Поэтому выберем генератор показанный на рисунке 6.1
 |
Рисунок 6.1 – а) схема простейшего мультивибратора б) временная диаграмма
Отрицательной обратной связью через резистор R охвачен инвертор DD1. Самовозбуждение обеспечивается емкостной связью, охватывающей два инвертора. Релаксационные процессы перезаряда конденсатора С через резистор R, которые включены последовательно между выходами DD1 и DD2, определяют длительности полупериодов Т1, Т2 частоту генерации f, и скважность выходных импульсов Q.
Для ИМС ТТЛ-типа на сопротивление R накладывается ограничение сверху, поэтому обычно для серий 133, 155 оно не превышает 510 Ом. При R=390 Ом частота генерации приближенно определяется соотношением
fкГц=1,2/СмкФ (4.1)
Пусть частота генерации 40Гц, тогда С=1,2/0,04=30мкФ.
Для конденсатора К73-26-33 частота генерации будет f=1,2/33=36Гц. Данная частота удовлетворяет требованию не менее 20Гц.
Достоинства рассмотренного мультивибратора – простота схемы и стабильность частоты генерации: при изменении напряжения питания ИМС ТТЛ-типа от 4,5 до 5,5 вольт частота изменяется только на 2%. Главный недостаток схемы – искажение вершин выходных импульсов. Но для данной схемы этот недостаток не важен, поскольку от генератора требуется генерировать сигналы не с высокостабильной частотой, а с частотой которой хватит для того чтобы обновлять данные на жидкокристаллическом индикаторе.
ВЫвОДЫ
В результате работы была синтезирована схема умножения комбинационным методом двух трехразрядных чисел, соответствующая требованиям технического задания к курсовому проекту. Цифровой индикатор - жидкокристаллический и принцип управления ЦИ – фазовый.
Т.к. большая часть микросхем необходимая для построения умножителя есть в ТТЛ логике, то основную часть электрической принципиальной схемы реализована на элементах ТТЛ логики. На КМДП логике была построена часть схемы отвечающая за преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора и реализующая фазовый принцип управления цифровым индикатором. Также на КМДП логике построена часть схемы, отвечающая за преобразование уровней сигналов между ТТЛ и КМДП логикой.
Существуют некоторое ограничение по применению данного устройства для умножения чисел - размер числа не может превышать 3 двоичных разряда. Существует возможность сброса введенных данных (если при вводе пользователь ошибся либо просто провел операцию умножения и желает провести следующую).
Список использованных источников
1. Вервейко А.И. Конспект лекций по ЦЭВМ.- Чернигов: ЧДТУ, 2000.
2. Зубчук В.И. и др. Справочник по цифровой схемотехнике. –К.: Техника, 1990.- 448 с.
3. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги.-М.:КубК, 1996.- 512с.
4. Акимов Н.Н. и др. Резисторы конденсаторы: Справочник.-Минск.:Беларусь, 1994.- 592 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРНАЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ
РЕГИСТРА
ПРИЛОЖЕНИЕ В
СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ