» 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
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:
- занесение чисел в регистры памяти калькулятора путем ввода бинарных кодов данных чисел с изначальным разрешением на ввод;
- отображение каждого из введенных чисел на семисегментном дисплее;
- в зависимости от комбинации переключателей отображение на семисегментных дисплеях результатов сложения, вычитания;
- при переведении переключателей в нижнее положение (логический «0») сброс дисплеев до нуля для дальнейшей работы с калькулятором.
Список литературы:
- Стешенко, В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов / В.Б. Стешенко. - Москва: Додэка, 2000. — 128 с.
- Попок, А.Ю. Проектирование цифровых устройств с использованием ПЛИС / А.Ю. Лукаш. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 80 с.
- DE1-SoC User Manual
Комментарии: