Внедрение микропроцессорных средств вычислительной техники в связь

Разработка структурной схемы ЦА-УПЧ. Синтез комбинационного цифрового устройства. Регистр параллельного действия, построенный на синхронных D-триггерах. Структура сумматора параллельного действия. Разработка схемы запуска, клавиатуры и зануления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

В последнее время наблюдается чрезвычайно быстрый рост производства и внедрения средств вычислительной техники в различные отрасли.

Вычислительная техника проникает в области человеческой деятельности, это от космических исследований и производственной сферы до медицины и повседневного быта. С ее помощью осуществляется решение трудоемких задач, что упрощает работу людей.

Первая электронная вычислительная машина использовалась в 1945 году для баллистических расчетов, предсказаний погоды и некоторых научно - технических вычислений. Спустя 20 лет уже насчитывали свыше 600 областей применения ЭВМ.

Основной причиной качественно - нового этапа в развитии вычислительной техники послужило появление, широкое внедрение микропроцессорных комплектов интегральных микросхем разной степени интеграции. Они имеют широкие перспективы применения в цифровых системах передачи, в телевидении и в другой аппаратуре связи.

Люди с давних времен столкнулись с необходимостью ускорения счетных процессов, для этого изобрели примитивные счеты, логарифмические линейки и другие.

ВТ так же получила широкое применение в технике связи. Это обуславливает изменение подготовки техникумов связи в области цифровых систем.

Основная цель внедрения микропроцессорных средств ВТ в связь заключается в повышении производительности труда работников этой отросли, улучшения качества обслуживания абонентов и клиентуры, расширения видов предоставляемых услуг.

Потребность человеческого общества в вычислительных машинах - одна из характерных черт современной научно - технической революции.

1. Разработка структурной схемы ЦА-УПЧ

1.1 Структурная схема ЦА-УПЧ

В А

Рисунок 1. Структурная схема ЦА-УПЧ.

Каждое цифровое устройство состоит из микросхем, соединенных определенным образом. В данном случае это цифровой автомат умножитель положительных чисел. Он имеет входы А и В: по входу А предусматривается ввод четырехразрядного множимого, по входу В- двухразрядного множителя.

Умножитель положительных чисел состоит из двух шифраторов, двух КЦУ, сумматора и регистра, в котором хранится произведение чисел А и В.

1.2 Назначение цифровых устройств

Шифратором называется комбинационно - цифровое устройство, которое предназначено для преобразования десятичных чисел в двоичный код. Они используются в устройствах ввода информации в цифровое устройство. Шифраторы могут снабжаться клавиатурой, каждая клавиша которой связана с определенным входом шифратора. При нажатии клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора и на его выходе возникает двоичный код, соответствующий символу на клавише.

Регистром называется последовательное цифровое устройство, которое предназначено для хранения и записи информации (чисел). Основная функция, выполняемая регистром, заключается в хранение одного многоразрядного числа. Регистр строится в виде набора триггеров, каждый из которых предназначен для хранения цифр определенного разряда двоичного числа. Таким образом, регистр для хранения n- разрядного двоичного числа должен содержать n- триггеров.

Комбинационно - цифровым устройством называется устройство, у которого выходные сигналы в момент времени ti зависят от комбинации входных сигналов, действующих в этот же момент времени ti и не зависят от входных сигналов, поступающих в предыдущее время.

Сумматор - это электронный узел, выполняющий операцию суммирования цифровых кодов двух чисел. При сложении двух чисел, представленных в виде двоичных кодов, происходит сложение этих двух чисел в данном i- разряде и прибавление единицы переноса (если она возникла) из младшего (i-1) разряда.

1.3 Умножение чисел А и В.

Умножить числа можно двумя способами:

1) Выполним умножение двоичных чисел А и В в двоичной системе счисления. Операция умножения включает в себя определение знака и конечного значения произведения. В данном случае А=9, В=2.

2)

А=910=10012 А8=1; А4=0; А2=0; А1=1;

В=210=00102 В8=0; В4=0; В2=1; В1=0;

* 1001 - множимое число

0010 - множитель

+ 0000

1001

10010 - произведение

S4=1; S3=0; S2=0; S1=1; S=0

2) Выполним умножение чисел А и В другим способом. Он представляет собой сложение множимого числа В- раз, где В- это множитель.

P=A+A+...+A , где A+A+...+A=B

P - произведение чисел А и В

А - значение множимого числа

В - значение множителя

В нашем случае мы получим:

P=910+910=10012+10012=100102=1810

Для умножения чисел А и В используем первый способ.

2. Синтез КЦУ

2.1 Синтез шифраторов А и В

Выполним синтез шифраторов в базисе ИЛИ-НЕ, то есть шифраторы будут выполнены на элементах ИЛИ-НЕ. При таком синтезе шифратор будет иметь инверсные выходы.

Таблица 2.

Входы	Выходной код 8421
	Y8	Y4	Y2	Y1
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1

Рисунок 2

Y1=X1vX3vX5vX7vX9

Y2=X2vX3vX6vX7

Y4=X4vX5vX6vX7

Y8=X8vX9

2.2 Синтез регистров А и В

Рисунок 3.

На рис.3 представлен регистр параллельного действия, построенный на

синхронных D-триггерах. Отчистка производится при подаче единичного импульса на шину «установка 0». При записи подводится число в параллельной форме, после чего на шину «запись» подается импульс.

2.3 Синтез КУ-1 и КУ-2

Выполним синтез КУ-1 и КУ-2.

КУ-1 предназначено для формирования второго частного произведения. На выходах КУ-1 должно быть А1*В2; А2*В2; А3*В2; А4*В2.

КУ-2 предназначено для формирования первого частного произведения. На выходах КУ-2 должно быть А1*В1; А2*В1; А3*В1; А4*В1. Такие КЦУ можно получить, используя элементы И. Нужно четыре элемента И для каждого КУ.

А1А1

А1*В2А1*В1

А2А2

А2*В2А2*В1

А3А3

А3*В2А3*В1

А4А4А4*В1

А4*В2

В2В

Рисунок 4.Рисунок 5.

2.4 Синтез сумматора

Рисунок 6.

Сумматор параллельного действия состоит из отдельных разрядов, в нашем случае четырехразрядный сумматор параллельного действия, каждый из которых содержит одноразрядный сумматор. При подаче слагаемых цифры их разрядов поступают на соответствующие одноразрядные сумматоры. Каждый из одноразрядных сумматоров формирует на своих выходах цифру соответственного разряда суммы и перенос, передаваемый на вход одноразрядного сумматора следующего, старшего разряда.

3. Разработка принципиальной электрической схемы ЦА-УПЧ

3.1 Выбор микросхемы шифраторов А и В.

Микросхема К555ИВ3 является наиболее подходящей. Она...