«ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ XXVI съезд КПСС выдвинул среди других задачу технического перевооружения производства, быстрейшего создания и повсеместного внедрения ...»

Рис 7.18. Принципиальная схема часов председателя собрания (преподавателя) Декада десятков минут выполнена аналогично (микросхемы МС6 и MCs), однако здесь нет необходимости в устройстве сброса, так как данные часы рассчитаны на установку сигнализации до 100 мин что обеспечивается и без сброса.

Переключатели Si и S2 — любого типа, например МПН-1. Вместо цифровых индикаторов ИВ-11 можно использовать индикаторы ИВ-12 ИВ-22, ИВ-6. Питающее устройство — аналогично использованному в часах, схема которых приведена на рис. 7.13.

Часы с индикацией на одной лампе. Для микросхем серии К176 нагрузка в виде цифровых индикаторов типа ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22 является предельно допустимой. Поэтому, если необходимо обеспечить от одних часов работу нескольких индикаторов, расположенных в разных местах, то можно использовать динамическую индикацию В этом случае каждый цифровой индикатор подключается к дешифратору на определенный промежуток времени. Если частота подключения каждого индикатора более 25 Гц, то мелькания незаметны.

Поскольку микросхемы работают в импульсном режиме то нагрузка может быть увеличена до двух индикаторов, включенных параллельно. Перспективные индикаторы для часов типа ИВ-Л1-7/5 работают только в динамическом режиме. Это сделано для уменьшения числа выводов, увеличения яркости свечения и долговечности работы цифрового индикатора.

Рис. 7.19. Часы с индикацией на одной лампе В данном варианте часов динамическая индикация применена для уменьшения числа ламп в индикаторе до одной, что позволяет создать малогабаритный индикатор, поместив его в фонарик (рис. 7.19) или игрушку, висящую на стене. Кроме того, такие часы позволяют иметь до 8 индикаторов.

Индикация четырех цифр (часы и минуты) производится последовательно во времени. Вначале идет пауза (индикатор гаснет), затем высвечивается цифра десятков часов, например 1; единиц часов, например 2;

десятков минут, например 4; и единиц минут, например 5. В результате получается число 1245. Каждая цифра высвечивается 1 с, весь цикл индикации занимает 5 с. Для опознавания минут можно сделать индивидуальную «подкраску» с помощью высвечивания точки цифрового индикатора. Это в ряде случаев может уменьшить период отсчета времени.

Структурная схема часов с индикацией на одной лампе представлена на рис. 7.20. Часы состоят из элементов обычных часов (без индикатора), распределителя импульсов, коммутатора и цифрового индикатора.

Для обычных часов может быть использована любая схема, например, приведенная на рис. 7.13, Распределитель импульсов предназначен для создания четырех импульсов, сдвинутых по времени на 1 с.

Импульсы управляют коммутатором. Принципиальная схема распределителя импульсов представлена на рис.

7.21. Распределитель имеет пять D-триггеров, соединенных в кольцевой регистр. С помощью кнопки Кнг первый триггер устанавливается в состояние логической 1, остальные — в 0. ПРИ подаче тактовых импульсов на входы С состояние 1 устанавливается во втором, затем третьем, четвертом, пятом, первом триггерах Цикл непрерывно повторяется. С прямых выходов первых четырех триггеров импульсы подаются на коммутатор.

Пятый триггер обеспечивает паузу в индикации.

Рис. 7.20. Структурная схема часов с индикацией на одной лампе Рис. 7.21. Принципиальная схема распределителя импульсов часов с динамической индикацией Коммутатор предназначен для подключения семи элементов цифрового индикатора поочередно к одному из четырех дешифраторов часов Рассмотрим коммутацию одного из элементов инди-кятппа например элемента «а». В обычных часах он соединяется с выходом 9 микросхем К176ИЕЗ или К176ИЕ4. В данной схеме он соединяется поочередно с одной из этих четырех микросхем с помощью коммутатора. Принципиальная схема коммутатора для одного элемента цифрового индикатора приведена на рис. 7.22. Он состоит из четырех логических элементов 2И — НЕ и одного 4И — НЕ (микросхемы К176ЛА7 и К176ЛА8). На один из выходов элемента 2И— НЕ подается напряжение с вывода 9 соответствующей микросхемы часов На второй вход подается разрешающий импульс от распределителя импульсов. Затем выходы всех четырех элементов подаются на объединяющий элемент 4И — НЕ, а с его выхода — на элемент «а» индикатора. Так как от распределителя подается только один импульс, то возможна индикация информации только с одного дешифратора. Весь коммутатор содержит семь таких схем, т. е. требуется 28 элементов 2И — НЕ и 7 элементов 4И — НЕ. Однако число элементов 2И — НЕ можно уменьшить до 24 путем объединения нескольких входов элементов 4И — НЕ при отображении цифр десятков часов и десятков минут. Соответствующие выходы микросхемы К176ИЕЗ не используются. В микросхеме десятков часов не используются выходы 10, 12, 13, а в микросхеме десятков минут — выход 12.

Рис. 7.22. Принципиальная схема коммутатора для одного элемента цифрового индикатора Так как микросхема К176ЛА7 содержит четыре элемента 2И — НЕ, а микросхема К176ЛА8 — два элемента 4И — НЕ, то весь коммутатор может быть выполнен на 10, а все часы — на 18 микросхемах.

При отключенном индикаторе часы потребляют около 1 мА от источника напряжения 9 В, при подключенном индикаторе — около 1 Вт. Для подключения еще двух индикаторов необходимо иметь второй аналогичный коммутатор и распределитель импульсов.

В последние годы широкое распространение получили небольшие по размерам вычислительные устройства для цифровой обработки информации, так называемые микрокалькуляторы. Рассмотрим их структуру и порядок работы на примере микрокалькулятора БЗ — 18А.

В состав устройства (рис. 7.23, рис. 7.24) входят: большая интегральная микросхема (БИС), индикатор для отображения промежуточных и окончательных результатов, клавишное устройство для ввода информации, источник питания.

БИС содержит следующие функциональные узлы:

устройство ввода — вывода, предназначенное для приема информации с клавишного устройства и выдачи информации на индикатор;

арифметико-логическое устройство (АЛУ), обеспечивающее выполнение математических операций над числами;

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), используемое для хранения микропрограмм выполнения всех вычислительных функций (сложения, вычитания, умножения, деления, определения тригонометрических функций, логарифмов и т. п.) и функций управления (ввод данных и команд, вывод результатов, защита от дребезга контактов, нажатия одновременно двух клавиш и т. п.);

Рис. 7.23. Внешний вид микрокалькулятора БЗ-18А оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), служащее для хранения чисел, которые участвуют в вычислениях, а также промежуточных результатов;

Рис. 7.24. Структурная схема микрокалькулятора БЗ-18А генератор опорной частоты, предназначенный для выработки синхронизирующих сигналов;.

устройство управления (УУ), формирующее последовательность сигналов, которые координируют работу всех элементов БИС.

Рассмотрим последовательность работы микрокалькулятора на примере выполнения сложения двух чисел.

Пои подаче питания специальный триггер подготавливает ПЗУ к выдаче микрокоманд на приведение всех элементов в исходное состояние Через 100 — 500 мс начинает выполняться микропрограмма, которая обеспечивает подготовку ОЗУ и УУ к работе. Следующая микропрограмма производит опрос клавишного устройства и выдачу информации на индикатор. Если ни одна из клавиш не нажата, на индикаторе будет высвечиваться только 0 и точка.

Вычисление начинается с введения первого числа. Оно вводится в десятичном коде последовательно, начиная со старшего разряда При нажатии на клавишу в УУ срабатывает соответствующий триггер который фиксирует нажатие клавиши. Информация передается в ОЗУ и отображается на индикаторе. В процессе ввода цифр обеспечивается задержка начала следующей микропрограммы по вводу числа и его кодированию во избежание сбоев в работе в результате дребезга контактов.

При нажатии клавиши, соответствующей действию (сложению), которое должно быть выполнено с введенными числами, эта команда запоминается в ОЗУ и оно подготавливается к принятию следующего числа.

Последнее вводится и запоминается аналогично первому и также высвечивается на индикаторе.

При нажатии клавиши, соответствующей выдаче результата, начинает выполняться микропрограмма сложения. Вычисления осуществляются в АЛУ. Результат поступает в ОЗУ и отображается на индикаторе.

Ранее записанная в ОЗУ информация стирается.

Таблица 7. Аналогично выполняются и другие вычислительные операции, однако объем их может быть значительно большим. Вычисление тригонометрических, логарифмических и подобных функций производится с помощью микропрограмм, которые хранятся в ПЗУ.

Время вычисления зависит от сложности операции. Например, сложение двух восьмиразрядных чисел осуществляется примерно за 0,05 с, а вычисление arctg x — за 3 с.

Микрокалькулятор БЗ-18А реализован на базе БИС К145ИП12 и выполняет четыре арифметических действия, вычисление функций 1/х, х-2, lп х, lg x, еx, 10х, xy, sin x, cos x, tgx, arcsinx, arccos x, arctg x (угол может быть задан в градусах и радианах), операции с числом я, обмен чисел на индикаторе и в рабочем регистре («— ») или в регистре памяти («х — п»), использование памяти для суммирования или вычитания числа на индикаторе («п+», «п~») или суммирование квадрата числа на индикаторе («п+») и еще ряд дополнительных действий. Для сокращения числа клавиш совмещают две операции на одной клавише с общим управлением перехода от основных к дополнительным операциям.

Число рабочих разрядов — восемь. Операции с десятичными дробями ведутся с плавающей запятой: при вводе десятичной дроби запятая ставится в нужном месте, а затем ее положение опреде- ляется автоматически.

По назначению отечественные микрокалькуляторы можно разделить на три группы в соответствии с функциональными возможностями: 1) для выполнения несложных операций (арифметические действия, вычисления 1/х, Х-2, %, некоторые операции с памятью); 2) для выполнения инженерных и научно-технических расчетов без программирования (арифметические действия, вычисление ряда функций, операции с памятью); 3) для выполнения инженерных и научно-технических расчетов с возможностью использовать программдрование.

К первой группе относятся микрокалькуляторы БЗ-04, БЗ-14М, БЗ-23, БЗ-24Г; БЗ-26Л, БЗ-30, БЗ-39, СЗ-07, СЗ-22, СЗ-27, СЗ-33 и др. Ко второй группе относится рассмотренный микрокалькулятор БЗ-18А, а также его модификации БЗ-18, БЗ-18М и еще ряд подобных устройств (БЗ-19М, БЗ-36, БЗ-37, СЗ-15 и т. п.). У наиболее совершенных микрокалькуляторов второй группы, например, СЗ-15, БЗ-36, предусмотрено выполнение операций в скобках |(11)|, что значительно облегчает проведение вычислений, нахождение факториала (n!) (БЗи ряд дополнительных функций. К третьей группе относятся микрокалькуляторы БЗ-21, БЗ-34 и др. Одной из особенностей микрокалькуляторов рассматриваемой группы является увеличение объема памяти. Если в БИС микрокалькуляторов для простейших и научно-технических расчетов без программирования имеется два — четыре регистра памяти, то в БЗ-21 их 14. Кроме двух основных регистров в этом микрокалькуляторе есть еще семь дополнительных, предназначенных для хранения исходных данных и промежуточных результатов, а также дополнительное ОЗУ из шести ячеек памяти, которое вместе с одним из основных оперативных регистров образует замкнутое кольцо из семи регистров. Объем памяти в БЗ-21 сопоставим с объемом памяти у первых образцов стационарных ЭВМ.

Таблица 7. Микросхема Увеличение объема и гибкости памяти в БИС программируемых микрокалькуляторов позволяет записывать несколько десятков отдельных команд — шагов и выполнять такие логические операции, как условный и безусловный переход, использование подпрограммы и т. д. В БЗ-21 число шагов вводимой пользователем программы составляет 60, в БЗ-34 — 98.