Индикаторы и клавиатура (к заданию 2.1)

Задания и пояснения к ЭЛИК 01.ИН том 1

 

1.1 Индикаторы и клавиатура

 

1.1.1 Семисегментный индикатор

1.1.2 Клавиатура

1.1.3 Калькулятор

1.2 Счетчик команд

 

1.3 Генератор тактовых импульсов

 

1.4 Память двоичных кодов

 

1.5 Мультиплексор

 

 

Задания и пояснения к ЭЛИК 01.ИН том 1

 

В этом разделе рассмотрены примеры для закрепления теоретического материала, рассмотренного в учебном пособии на практике. Приведены примеры схем, в которых хорошо отражается работа рассматриваемых частей ЭЛИКа.

 

Индикаторы и клавиатура (к заданию 2.1)

Семисегментный индикатор

Двоичный код с 4-х триггеров счетчика или регистра имеет вид:

1001₂ = 8 * 1 + 4 * 0 + 2 * 0 + 1 * 1 = 9₁₀

Он подается на дешифратор (ДШ), состоящий из 16 схем “И”. На входе каждой схемы “И” получаем “1” тогда, когда на входе “свой” код!

 

 

Рис. 1. Схема “И” дешифратора.

 

Формируем схему шифратора (Ш), который “превращает” сигналы с каждой из схем “4И” в набор сигналов управления, чтобы “зажечь” 9 на семисегментном индикаторе.

Рис. 2. Схема шифратора.

Функциональная схема индикаторного модуля примет вид:

 

 

Рис. 3. Индикаторный модуль.

 

 

На Рис. 4 показан пример иллюстрирующий возможность включения светодиода для цифры 6 (0110 - в двоичной системе счисления) нажатием на клавиатуру, показанной на рис. 8.

 

 

Рис. 4. Схема включения светодиода.

 

В столбике справа показаны номера светодиодов, которые можно зажечь. Их можно зажечь по аналогии.

 

На Рис. 5 показан пример иллюстрирующий возможность индикации цифры 6 нажатием на клавиатуру.

 

Рис.5. Схема включения семисегментного индикатора.

 

 

На рис. 6 приведены 4 индикатора на НП.

 

 

Рис. 6. Индикаторы на НП.

 

Для проверки индикаторных модулей используем гнезда ЛОГ “0”, на которых низкий уровень напряжения (0 В). В “свободном состоянии” входы “подтянуты” к “1”!

 

Таблица 1. Таблица для проверки индикаторных модулей с помощью ЛОГ “0”.

A

B

C

D

E

F

 

Для наглядности, рассмотрим НП ЭЛИКа при выводе на “Операнд А” числа 9.

Рис. 7. Схема подключения контактов при выводе на “Операнд А” числа 9.

 

● (1-2) – Подключение ЛОГ “0” к выходам индикаторного модуля.

 

Примечание: при проверке движок переключателя “Индикация” должен быть в нижнем положении. Тогда индикаторы “Результат” отключены от выхода АЛУ.

 

 

Клавиатура

 

Проверка работы индикаторов может осуществляться также с помощью клавиатуры К10 (рис. 8). При нажатии на каждую из клавиш шифратор сигналов клавиатуры формирует двоичный код.

 

 

Рис. 8. Клавиатура на НП.

К10 может формировать выходные коды для двух десятичных разрядов – цифры m и n, поочередно.

Для этого выходы шифратора (8, 4, 2, 1) подключены к соответствующим выходам клавиатуры (m, n).

 

 

Рис. 9. Схема соединения выходов шифратора и выходов клавиатуры.

Калькулятор

 

Рассмотрим работу индикаторов и клавиатуры на примере простейшего калькулятора.

Простейший калькулятор представляет собой устройство ввода, два регистра, соединенных с арифметическим устройством (АУ) и устройство индикации.

На рис. 10 представлена схема калькулятора.

 

 

Рис. 10 Схема калькулятора.

На схеме видно, что левые (m·10¹) контакты клавиатуры К10 соединены с индикатором «Операнд А», а правые (n·10⁰) – с индикатором «Операнд В»

Информация с обоих регистров автоматически поступает в АЛУ.

Для осуществления арифметической операции на регистр управления АЛУ необходимо подать трехбитный код операции. Для этого соединим три переключателя (SA2, SA3 и SA4) c контактами регистра управления АЛУ (КОП).

Практически такой калькулятор работает следующим образом:

· с клавиатуры поочередно вводятся значения в регистры 1 и 2

· информация из регистров передается в АЛУ

· на вход регистра управления АЛУ подается код операции

· результат операции АЛУ отображается на сдвоенном индикаторе наборного поля ЭЛИКа

Схема подключения контактов на наборном поле ЭЛИК 01.ИН представлена на рис. 11.

 

Рис. 11. Схема подключения контактов при сборке калькулятора.

 

● (1-4) – Подключение первого регистра и его индикация

● (5-8) – Подключение второго регистра и его индикация

● (9-11) – Организация управления АЛУ (Установка кода операции)

 

Продемонстрируем работу калькулятора на примере.

1. Введем первый операнд. Для этого на клавиатуре при горящем индикаторе “ m ” нажмем кнопку “5”. Цифра 5 отобразится на левом индикаторе. На клавиатуре загорится индикатор “ n ”, означающий, что следующее значение будет выводиться на правый индикатор.

2. Введем код операции. Для этого с помощью переключателей SA2, SA3 и кнопки SA4 установим нужный нам код. Для выбора операции “+” (код 001), нажмем кнопку SA4.

3. Введем второй операнд. На клавиатуре нажмем кнопку “4”. Цифра 4 отобразится на правом индикаторе.

4. После этого результат сразу автоматически отобразится на сдвоенном индикаторе. Если схема собрана правильно, то мы увидим значение “09”.

Рис. 12. Схема циклического счетчика команд.

На схеме видно, что на вход «сброс» ГТИ и вход «R» PC изначально подается сигнал (единичный импульс) «1» (по умолчанию на всех входах «1»), сигнал сброса. Это сделано для того, чтобы ГТИ и PC установились в начальное состояние, и можно было бы начать работу. А затем устанавливается «0» для возможности работы с этими микросхемами. С выхода ГТИ «ТИ» на вход PC «+1» идут прямоугольные импульсы с заданной частотой. По этим импульсам счетчик будет считать. Текущее значение счетчика выводится на семисегментный индикатор. Такой счетчик будет считать от «0» до «9» в цикле (т. е. после «9» будет следовать «0», и при этом переходе на «P»- переполнение счетчика будет логическая «1»).

Можно модернизировать данную схему (рис.1.3) так, чтобы счетчик считал например с 3 до 9 в цикле (или начиная с любого другого числа от 0 до 8). Для этого будем использовать входы PC «D1», «D2», «D4» и «D8» для ввода значения начала счета. Выход «P» - переполнение счетчика, мы будем подавать на вход «С» счетчика для занесения начального числа отсчета. Пример такого счетчика показан на рис. 11.

В этом примере начальное число устанавливается клавиатурой К10, можно это делать и непосредственно, подавая логические «0» и «1» на входы Dx.

 

Рис. 13. Схема циклического 4-х разрядного счетчика команд с вводом
начального значения отсчета (с предустановкой).

 

Рассмотрим таблицу истинности работы схемы, приведенной на рис. 11.

Таблица 2. Таблица истинности работы Схема циклического 4-х разрядного счетчика команд с вводом начального значения отсчета (с предустановкой).

№	Логическая единица на входах	Состояние выходов
Q1	Q2	Q3	Q4	P
	R
	+1
	+1
	+1
	+1
	+1

Продолжение Табл. 2.

 

	+1
	+1
	+1
	D1, С
	D2,С
	D1, D2, С
	R

 

Представим более подробное описание схемы на рис. 13. Оно представлено на рис. 14, и представляет из себя двухразрядный счетчик команд с предустановкой кода, выполненный на счетных триггерах и имеющий логическую часть.

 

 

Рис. 14. Схема подключения контактов циклического счетчика команд с вводом начального значения отсчета.

● (1-4) – Подключение клавиатуры к счетчику команд

● (5-7) – Подключение PC к ГТИ и др.

● (8-11) – Вывод на индикатор.

 

Рис. 15. Генератор тактовых импульсов на НП.

 

Входные гнезда установки “0” (R) PC и ГТИ объединены. Поэтому, если выход переключателя SA2 подан на вход R, то, передвинув движок SA2 вниз (логический “0) мы одновременно разрешаем работу PC и ГТИ. Входы ГТИ подтянуты к “1”.

Кнопку SA4 можно использовать для запуска ГТИ (вход “Пуск”). Для дополнительного контроля сигналов с ГТИ можно использовать звуковой сигнализатор (ЗС). Тональностью сигнала управляет любой вход: 1, 2, 4, 8.

Входы ЗС подтянуты к “1”. При “1111” ЗС “молчит”.

Для остановки ГТИ используют входы ОСТ 1 и ОСТ 2.

 

 

Рис. 16. Схема ГТИ.

В схеме ГТИ делитель частоты (ДЧ) представлен упрощенно. Реальное исполнение ДЧ представлено на рис. 17.

 

 

Рис. 17. Двухразрядный счетчик импульсов.

 

Чтобы наглядно увидеть и понять работу генератора тактовых импульсов, соберем схему циклического счетчика команд (рис.18).

 

 

Рис.18 Схема циклического счетчика команд с подключенным генератором тактовых импульсов.

 

На схеме видно, что на вход «сброс» ГТИ и вход «R» PC подан на выход переключателя SA2. Это сделано для того, чтобы управлять работой ГТИ и PC, при переключении движка SA2 вниз (логический “0”) мы разрешаем работу ГТИ и PC, т.к. по умолчанию на всех входах “1”. С выхода ГТИ «ТИ» на вход PC «+1» идут импульсы. По этим импульсам счетчик будет считать. Текущее значение счетчика выводится на семисегментный индикатор. Частоту импульсов можно задать при помощи движка переключателя ƒ_ти (0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 Гц)

Такой счетчик при ГТИ будет считать от “0” до “9” в цикле.

Можно модернизировать данную схему так, чтобы счетчик считал например с 4 до 9 в цикле (или начиная с любого другого числа от 0 до 8). Для этого будем использовать входы PC «D1», «D2», «D4» и «D8» для ввода значения начала счета. Выход «P» - переполнение счетчика, мы будем подавать на вход «С» счетчика для занесения начального числа отсчета. Пример такого счетчика показан на рис.19.

В этом примере начальное число устанавливается клавиатурой К10.

 

 

Рис.19. Схема циклического счетчика команд с подключенным генератором тактовых импульсов и с вводом начального значения отсчета (с предустановкой).

 

 

Рис. 20. Схема подключения контактов циклического счетчика команд с подключенным генератором тактовых импульсов и с вводом начального значения отсчета.

 

● (1-4) – Подключение клавиатуры к счетчику команд.

● (5-8) – Вывод на индикатор.

● 9 – Подключение выхода «P» - переполнение счетчика к входу «С».

● 10 – Подключение PC к ГТИ “ТИ”.

● 11 – Подключение «сброс» ГТИ и «R» PC к переключателю SA2.

Рис. 21. RAM1 на НП. Рис. 22. RAM2 на НП.

 

На рис. 21 ячейки памяти – регистры RG1..RG4, содержащие по четыре D триггера. Номер регистра – адрес ячейки памяти. Обеспечивают работу регистров элементы “И”, ”ИЛИ”, ”НЕ” и логические ключи BF (буфер).

Схема буфера для четырехразрядной шины – на рис. 24. Сигнал А = 1 разрешает прохождение входных логических переменных на выход. При А = 0 на выходе буфера – нули.

Чтобы считать информацию с RG нужно подключить Q-выходы этого RG к шине данных RAM (D1..D4).

Выбор нужной ячейки памяти производится указанием ее адреса. Два двоичных разряда (А1, А2) позволяют задать один из четырех адресов.

 

 

Рис. 23. Структура СБИС.

 

00 – RG1, 01 – RG2, 10 – RG3, 11 – RG4

Преобразователь кода в сигнал управления на линии, соответствующей номеру ячейки – дешифратор адреса (ДША).

 

 

Рис. 24. Схема буфера для четырехразрядной шины.

 

Считывание информации с RG1

 

Для считывания информации с RG1 необходимо задать два нулевых двоичных разряда (A1 = 0, A2 = 0). На выходе “1” ДША – логическая “1”. Разрешающий сигнал поступает на ключевые схемы “2И”: &1з, &1с. Первая из них работает в режиме “запись”, вторая – “считывание”.

Сигнал “запись в RAM” отсутствует (W = 0). На второй вход &1с инвертор подает “1”. На всей линии “считывание” +5В!

На выходе &1с – логическая “1”, она поступает на управляющий вход А BF1. Буфер BF1 открыт. Сигналы с выходов Q1..Q4 RG1 поступают на шину данных RAM!

Аналогично, при задании кода адреса, считывается информация с любой ячейки RAM – с любого RG.

 

Запись информации в RAM

Для записи информации на вход W необходимо подать логическую “1”. Зададим адрес ячейки, например: “00” (RG1), тогда откроется ключ – &1з. Логическая “1” с выхода &1з поступает на вход С RG1, тем самым регистр принимает информацию по входам D1..D4 с шины данных.

 

Существует ряд особенностей модулей RAM на НП ЭЛИК.

Первая – это многостраничные ОЗУ. RAM1 и RAM2 содержат по 8 модулей – страниц памяти.

Перемещая движки переключателей “Номер страниц в ОЗУ”, мы выбираем одну из страниц памяти: 000, 001..111. Каждая из страниц соответствует RAM1 и RAM2, изображенным на НП ЭЛИК. Связи между страницами нет.

Выбор страницы производится с помощью дешифратора, аналогичного ДША. Буферы страничного ОЗУ позволяют подключать любую из страниц памяти к шинам адресов и данных.

Вторая особенность – RAM1 и RAM2 при четырехразрядных адресах (А1, А2, А4, А8) содержат 2⁴ = 16 ячеек. Но в RAM1 используется только 10 регистров 0, 1..9. Это обусловлено тем, что для индикации адресов достаточно использовать один семисегментный индикатор. От 0 до 9-ти считает счетчик команд РС. В учебных целях этого является достаточно.

Микросхемы RAM на НП ЭЛИК – энергонезависимые. При включении питания записанные в ячейки памяти данные сохраняются. Для стирания данных в ячейку записывают “0”.

Входы A и D в RAM1 и RAM2 при записи “подтянуты” к “1”!

Для усвоения и проверки работы RAM сделаем несколько ознакомительных тестов.

 

Тест 1. Запись и считывание кодов

 

Для проведения этого теста необходимо подключить шину А RAM2 к правому индикатору “Результат”, выходы клавиатуры К10 (n) – к левому индикатору “Результат”, а также к шине D RAM2. Необходимо выбрать страницу “000”. Схема подключения приведена на рис. 25.

Для задания двоичных кодов адресов ячеек, от “0” до “15” нужно подать логический “0” на шину А RAM2 (0000..1110). С помощью К10 в ячейки RAM2 будет записываться последовательность чисел, например, четные.

 

 

Рис. 25. Схема подключения контактов для “Теста 1”.

● (1-4) – Подключение шины А RAM2 к правому индикатору “Результат”.

● (5-8) – Подключение клавиатуры к шине данных RAM2 и левому индикатору “Результат”.

 

Для считывания кодов необходимо отключить К10, а переключатель “ОЗУ” перевести в положение “ИСП”. Задавая адреса от “0” до “15”, проверяем записанные коды.

 

 

Тест 2. Автоматизация записи и считывания кодов.

 

Для реализации теста необходимо собрать схему, представленную на рис. 26. Соединяем выход Р РС с выходом ОСТ1 ГТИ, выход SA4 с “Пуск” ГТИ, выход ТИ ГТИ с “+1” РС.

Выберем .

Шину А RAM1 подключим на индикатор “Операнд А”. Выходы К10 – на два индикатора “Результат”, а также на шину данных RAM1.

При проведении теста движок SA2 необходимо перевести в нижнее положение. Пуск ГТИ осуществляется с помощью SA4!

При появлении на индикаторе нового адреса задаем новое число с К10, нажимаем на кнопку “Запись”!

Повторяем проход по адресам с помощью РС в режиме “ИСП”.

 

 

Рис. 26. Схема подключения контактов для “Теста 2”.

 

● 1 – Подключение выхода ОСТ1 ГТИ к выходу Р РС.

● 2 – Подключение выхода Пуск ГТИ к выходу SA4.

● 3 – Подключение выхода ТИ ГТИ к выходу “+1” РС.

● (4-7) – Вывод на индикатор.

● (8-11) – Подключение шины D RAM1 к левому индикатору “Результат” и клавиатуре К10 (m).

● (12-15) – Подключение шины D RAM1 к правому индикатору “Результат” и клавиатуре К10 (n).

 

Тест 3. Проверка работы страниц RAM1 от “0” до “7”

 

Данный тест реализуется схемой, аналогичной схеме, представленной в Тесте 2. Различие между этими тестами заключается в том, что мы используем для записи различные страницы ОЗУ. Как отмечалось ранее, переключение между страницами осуществляется перемещением движков переключателей “Номер страницы в ОЗУ”.

После записи всех страниц движки необходимо перевести на нулевую страницу а переключатель ОЗУ в режим “ИСП”.

 

В качестве практического примера рассмотрим, как работает микросхема памяти. Будем использовать для этого микросхему RAM2 наборного поля ЭЛИК 01.ИН. На рис.27 представлена схема подключения RAM2.

 

 

Рис. 27. Схема подключения RAM2.

 

Для того чтобы записать данные в микросхему памяти нужно:

1. Перевести микросхему в режим записи. Это выполняется с помощью переключателей, представленных на рисунке ниже. Левый переключатель – чтение/запись, а правый выбирает микросхему памяти RAM1 или RAM2.

 

2. Задать адрес ячейки памяти, в которую будет производиться запись первым нажатием на кнопку клавиатуры;

3. Подать данные на входы Dx микросхемы RAM2 вторым нажатием на кнопку клавиатуры.

4. Подать сигнал записи W=1 кнопкой

 

 

При вводе адреса и данных с клавиатуры они будут сразу же отображаться на индикаторах.

Теперь для чтения данных из микросхемы памяти нам придется отключить выходы Dx микросхемы RAM2 от клавиатуры, чтобы они не перебивали сигнал.

Переведем RAM2 в режим чтения и зададим с клавиатуры адрес ячейки памяти, из которой хотим считать данные. Результат будет виден на втором индикаторе.

Для последовательного занесения данных можно использовать микросхему PC. Пример с использованием PC приведен на рис. 28.

 

 

Рис. 28. Схема подключения RAM2 с последовательным чтением
и записью данных.

 

В схеме на рис. 28 PC играет роль счетчика ячеек памяти. Он последовательно перебирает их при нажатии на кнопку SA4. Для сброса можно воспользоваться переключателем SA3. В остальном, схема работает так же, как и предыдущая.

Внимание! Для чтения данных из микросхемы памяти нам придется отключить выходы Dx микросхемы RAM2 от клавиатуры, чтобы они не перебивали сигнал, как в выше рассмотренном примере. Если этого не сделать - схема работать не будет.

На рис. 29 показана схема подключения контактов на наборном поле ЭЛИК 01.ИН для схемы на рис. 28.

 

Рис. 29. Схема подключения контактов RAM2 с последовательным
чтением и записью данных.

● (1-4) – Подключение клавиатуры и дисплея к RAM2 для ввода и вывода данных.

● (5-8) – Подключение PC к RAM2 для выбора адреса ячейки памяти.

● (9-12) – Вывод на индикатор адреса ячейки памяти.

● (13-14) – Подключение кнопки и переключателя для управления счетчиком адресов.

 

Рис. 30. Мультиплексор MS. Рис. 31. Мультиплексор на НП.

Интерес здесь представляет применяемая логика. Ниже приведена соответствующая таблица истинности.

 

Таблица 3. Таблица истинности “исключающее ИЛИ”.

А1	А2	у
И1			1	ИЛИ
И2			1

 

Сигнал А1 разрешает прохождение на выход С информации со входа В или входа D. При А1 = 0 на выход С должен поступать код со входа D. При А1 = 1 – со входа В.

Сигнал А2 = 1 изменяет эту логику на противоположную. Это позволяет просматривать сигналы под управлением А2, не нарушая управления от А1.

BF1 и BF2 можно управлять напрямую сигналами А1 и А2. При А1 = 0 и А2 = 0 оба буфера будут закрыты.

Если А1 = 1 и А2 = 1, то на выходе С получится “каша” из логических “1” с обоих входов. Логика управления “исключающее ИЛИ” введена для того, чтобы предотвратить такую ситуацию.

Мультиплексор удобно использовать для проверки СБИС RAM. При А1 = 1, А2 = 0 при использовании сегментного индикатора, на выходе С можно увидеть содержимое ячейки памяти. При А1 = 0, А2 = 1 на выходе С можно увидеть адрес этой ячейки.

Организовать работу такого стенда можно различными способами. Для ознакомления предлагается схема, представленная на рис. 32.

 

 

Рис. 32. Схема проверки СБИС RAM мультиплексором.

 

Здесь SA2 и SA3 создают код управления мультиплексором (А1, А2).

ГТИ с РС опрашивают адреса RAM2 по известной схеме в автоматическом режиме (см. 1.3). При выполнении заданий из прошлой главы в первую страницу RAM2 записаны данные.

 

Практический интерес представляет реализация схемы проверки работы мультиплексора (рис. 33) будем использовать: два источника данных RAM1 и RAM2, счетчик команд PC, который будет осуществлять выборку из памяти, генератор тактовых импульсов, управляющий счетчиком команд, индикаторы данных и собственно сам мультиплексор.

 

 

Рис. 33. Схема переключения между источниками данных на основе мультиплексора.

 

Подключение счетчика команд:

· соединяем кнопку SA4 с контактом ПУСК генератора тактовых импульсов для запуска ГТИ.

· поскольку все контакты наборного поля подтянуты на логическую 1, схема не будет работать до тех пор, пока мы не уберем логическую 1 с контакта сброса. Соединяем логический 0 с контактами сброса (R) ГТИ и счетчика команд.

· соединяем выход генератора тактовых импульсов со входом +1 счетчика команд PC для включения счетчика команд по ЕХСК

· также соединяем контакт переполнения (P) с счетчика команд с контактом останова (ОСТ2) ГТИ. Это позволяет останавливать программу по прохождению всех адресов памяти. Запустить программу заново можно подачей сигнала через кнопку SA4, соединенную с контактом ПУСК ГТИ.

 

Подключение модулей памяти.

 

К контактам Q1-Q8 счетчика команд параллельно подсоединяем микросхему памяти RAM2. RAM1 уже подсоединена.

Организация индикации счета счетчика команд.

 

Во время работы общей схемы индикатор будет показывать, какая именно ячейка считывается из оперативной памяти. Для этого подсоединим один из индикаторов ЭЛИКа к выходам счетчика команд Q1-Q8

 

Подключение мультиплексора.

 

Мультиплексор позволит нам производить выборочное чтение с RAM1 и RAM2 и выводить данные на индикатор.

Подключим контакты данных RAM1 (D1-D4) ко входам мультиплексора (B1-B4). Выходы RAM2 (D1-D8) ко входам мультиплексора (D1-D4) уже подключены.

Для организации управления мультиплексором подключим вход A1 мультиплексора к переключателю SA2, а вход A2 к SA3. Выходы С1-С4 подключим к индикатору.

Таким образом, при противоположном положении переключателей SA2, SA3 индикатор, подключенный к выходам мультиплексора будет отображать значение ячеек памяти ОЗУ1. При одинаковом положении переключателей SA2, SA3 будет отображаться значение ячеек памяти ОЗУ2.

Схема подключения контактов на наборном поле представлена на
рис. 34.

 

Рис. 34. Схема подключения контактов RAM1и RAM2, счетчика команд PC, генератора тактовых импульсов, индикаторов данных и мультиплексора.

● (1-4) – Схема Счетчика Команд.

● (5-8) – Подключение оперативной памяти.

● (9-12) – Индикация счета Счетчика Команд.

● (13-16) – Подключение Мультиплексора.

● (17-18) – Подключение управляющих стробов Мультиплексора.

● (19-22) – Индикация оперативной памяти через Мультиплексор.

 

Задания и пояснения к ЭЛИК 01.ИН том 1

 

1.1 Индикаторы и клавиатура

 

1.1.1 Семисегментный индикатор

1.1.2 Клавиатура

1.1.3 Калькулятор

1.2 Счетчик команд

 

1.3 Генератор тактовых импульсов

 

1.4 Память двоичных кодов

 

1.5 Мультиплексор

 

 

Задания и пояснения к ЭЛИК 01.ИН том 1

 

В этом разделе рассмотрены примеры для закрепления теоретического материала, рассмотренного в учебном пособии на практике. Приведены примеры схем, в которых хорошо отражается работа рассматриваемых частей ЭЛИКа.

 

Индикаторы и клавиатура (к заданию 2.1)

Семисегментный индикатор

Двоичный код с 4-х триггеров счетчика или регистра имеет вид:

1001₂ = 8 * 1 + 4 * 0 + 2 * 0 + 1 * 1 = 9₁₀

Он подается на дешифратор (ДШ), состоящий из 16 схем “И”. На входе каждой схемы “И” получаем “1” тогда, когда на входе “свой” код!

 

 

Рис. 1. Схема “И” дешифратора.

 

Формируем схему шифратора (Ш), который “превращает” сигналы с каждой из схем “4И” в набор сигналов управления, чтобы “зажечь” 9 на семисегментном индикаторе.

Рис. 2. Схема шифратора.

Функциональная схема индикаторного модуля примет вид:

 

 

Рис. 3. Индикаторный модуль.

 

 

На Рис. 4 показан пример иллюстрирующий возможность включения светодиода для цифры 6 (0110 - в двоичной системе счисления) нажатием на клавиатуру, показанной на рис. 8.

 

 

Рис. 4. Схема включения светодиода.

 

В столбике справа показаны номера светодиодов, которые можно зажечь. Их можно зажечь по аналогии.

 

На Рис. 5 показан пример иллюстрирующий возможность индикации цифры 6 нажатием на клавиатуру.

 

Рис.5. Схема включения семисегментного индикатора.

 

 

На рис. 6 приведены 4 индикатора на НП.

 

 

Рис. 6. Индикаторы на НП.

 

Для проверки индикаторных модулей используем гнезда ЛОГ “0”, на которых низкий уровень напряжения (0 В). В “свободном состоянии” входы “подтянуты” к “1”!

 

Таблица 1. Таблица для проверки индикаторных модулей с помощью ЛОГ “0”.

A

B

C

D

E

F

 

Для наглядности, рассмотрим НП ЭЛИКа при выводе на “Операнд А” числа 9.

Рис. 7. Схема подключения контактов при выводе на “Операнд А” числа 9.

 

● (1-2) – Подключение ЛОГ “0” к выходам индикаторного модуля.

 

Примечание: при проверке движок переключателя “Индикация” должен быть в нижнем положении. Тогда индикаторы “Результат” отключены от выхода АЛУ.

 

 

Клавиатура

 

Проверка работы индикаторов может осуществляться также с помощью клавиатуры К10 (рис. 8). При нажатии на каждую из клавиш шифратор сигналов клавиатуры формирует двоичный код.

 

 

Рис. 8. Клавиатура на НП.

К10 может формировать выходные коды для двух десятичных разрядов – цифры m и n, поочередно.

Для этого выходы шифратора (8, 4, 2, 1) подключены к соответствующим выходам клавиатуры (m, n).

 

 

Рис. 9. Схема соединения выходов шифратора и выходов клавиатуры.

Калькулятор

 

Рассмотрим работу индикаторов и клавиатуры на примере простейшего калькулятора.

Простейший калькулятор представляет собой устройство ввода, два регистра, соединенных с арифметическим устройством (АУ) и устройство индикации.

На рис. 10 представлена схема калькулятора.

 

 

Рис. 10 Схема калькулятора.

На схеме видно, что левые (m·10¹) контакты клавиатуры К10 соединены с индикатором «Операнд А», а правые (n·10⁰) – с индикатором «Операнд В»

Информация с обоих регистров автоматически поступает в АЛУ.

Для осуществления арифметической операции на регистр управления АЛУ необходимо подать трехбитный код операции. Для этого соединим три переключателя (SA2, SA3 и SA4) c контактами регистра управления АЛУ (КОП).

Практически такой калькулятор работает следующим образом:

· с клавиатуры поочередно вводятся значения в регистры 1 и 2

· информация из регистров передается в АЛУ

· на вход регистра управления АЛУ подается код операции

· результат операции АЛУ отображается на сдвоенном индикаторе наборного поля ЭЛИКа

Схема подключения контактов на наборном поле ЭЛИК 01.ИН представлена на рис. 11.

 

Рис. 11. Схема подключения контактов при сборке калькулятора.

 

● (1-4) – Подключение первого регистра и его индикация

● (5-8) – Подключение второго регистра и его индикация

● (9-11) – Организация управления АЛУ (Установка кода операции)

 

Продемонстрируем работу калькулятора на примере.

1. Введем первый операнд. Для этого на клавиатуре при горящем индикаторе “ m ” нажмем кнопку “5”. Цифра 5 отобразится на левом индикаторе. На клавиатуре загорится индикатор “ n ”, означающий, что следующее значение будет выводиться на правый индикатор.

2. Введем код операции. Для этого с помощью переключателей SA2, SA3 и кнопки SA4 установим нужный нам код. Для выбора операции “+” (код 001), нажмем кнопку SA4.

3. Введем второй операнд. На клавиатуре нажмем кнопку “4”. Цифра 4 отобразится на правом индикаторе.

4. После этого результат сразу автоматически отобразится на сдвоенном индикаторе. Если схема собрана правильно, то мы увидим значение “09”.