» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Март, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №3 (36) 2020

Автор: Шелле Всеволод Сергеевич, Аверченко Артем Павлович, студент, старший преподаватель
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Разработка калькулятора на программируемой логической интегральной схеме

Статья просмотрена: 50 раз
Дата публикации: 4.03.2020

РАЗРАБОТКА КАЛЬКУЛЯТОРА НА ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИЧЕСКОЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЕ

Шелле Всеволод Сергеевич

студент

Аверченко Артем Павлович

старший преподаватель

Омский государственный технический университет, г. Омск

 

Аннотация. В современном мире зачастую используется такое средство, как калькулятор. Калькулятор – один из самых простых и часто используемых механизмов в повседневной жизни. В статье рассмотрена технология разработки калькулятора на программируемой логической интегральной схеме, выполняющая алгебраические действия сложения и вычитания.

Ключевые слова: программируемая логическая интегральная схема, калькулятор, устройство, арифметические действия, число, код

 

Калькулятор – электронное вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами. Калькулятор заменил механические вычислительные устройства, такие, как абаки, счёты, логарифмические линейки, механические или электромеханические арифмометры, а также математические таблицы (прежде всего — таблицы логарифмов).

Обычный калькулятор выполняет следующие базовые арифметические операции: сложение и вычитание, умножение и деление. Любое число, которое вводится в калькулятор, преобразуется в бинарный код, а результаты в бинарном коде переводятся обратно в десятичную систему и отображаются на дисплее. При наборе числа на клавиатуре в регистры памяти калькулятора вводятся бинарные коды для операндов и арифметических действий (сложения, вычитания, умножения и деления). Арифметический блок выполняет действие и сохраняет результат в одном из регистров. Затем результат пересылается в память дисплея и отображается в десятичной форме на дисплее.

На основе этих принципов в ходе данного курсового проекта был разработан код на языке Verilog сложно функционального цифрового калькулятора на ПЛИС, который выполняет арифметические действия («+», «-») в десятичной системе счисления [1, c.13].

Разработанный код приведен на рисунках 1-2.

 

Рисунок 1. Код на языке Verilog сложно функционального цифрового калькулятора (часть 1)

Рисунок 2. Код на языке Verilog сложно функционального цифрового калькулятора (часть 2)

Принцип действия спроектированного цифрового калькулятора: с использованием периферии учебного стенда «Комплект отладочный на базе ПЛИС», а именно при помощи различных комбинаций переключателей вводятся два числа от 0 до 9, которые отображаются на одном общем семисегментном дисплее. Для вывода результата одной из двух арифметических операций на дисплей необходимо ввести другую комбинацию переключателей. Выполняемые операции: сложение, вычитание (с опознаванием отрицательного результата) [2, c.34].

Рисунок 3. Первоначальный вид стенда, запрограммированного на выполнение кода калькулятора

Занесение чисел в регистры памяти калькулятора производится путем ввода бинарных кодов данных чисел с изначальным разрешением на ввод (переключатели под номерами 5 и 6). Занесение в память происходит через различные комбинации переключателей (таблица 1):  верхнее положение переключателя соответствует «1», нижнее – «0».

Таблица 1

Десятичная система счисления

Двоичная система счисления

0

0000

1

0001

2

0010

3

0011

4

0100

5

0101

6

0110

7

0111

8

1000

9

1001

Данная статья выполнялась с целью проектирования сложно функционального цифрового калькулятора на ПЛИС, который выполняет арифметические действия («+», «-») в десятичной системе счисления.

Спроектированный калькулятор был протестирован при помощи программной среды Quartus и с использованием периферии учебного стенда «Комплект отладочный на базе ПЛИС».

Возможности калькулятора: ввод двух чисел от 0 до 9 и арифметические операции над ними с дальнейшим отображением всех результатов на семисегментных дисплеях.

Принцип действия спроектированного цифрового калькулятора:

  1. занесение чисел в регистры памяти калькулятора путем ввода бинарных кодов данных чисел с изначальным разрешением на ввод;
  2. отображение каждого из введенных чисел на семисегментном дисплее;
  3. в зависимости от комбинации переключателей отображение на семисегментных дисплеях результатов сложения, вычитания;
  4. при переведении переключателей в нижнее положение (логический «0») сброс дисплеев до нуля для дальнейшей работы с калькулятором.


Список литературы:

  1. Стешенко, В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов / В.Б. Стешенко. - Москва: Додэка, 2000. — 128 с.
  2. Попок, А.Ю. Проектирование цифровых устройств с использованием ПЛИС / А.Ю. Лукаш. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 80 с.
  3. DE1-SoC User Manual


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: