【摘要】：計算器是一個典型的大規(guī)模數(shù)字集成電路,它是一個完整的數(shù)字系統(tǒng),在其內(nèi)部集成了大量的數(shù)字電路模塊,如算術(shù)邏輯單元ALU,控制系統(tǒng)各模塊,顯示驅(qū)動模塊等,它將所有的實現(xiàn)其功能的模塊集中在了一塊芯片上,構(gòu)成了一個微處理器系統(tǒng),體現(xiàn)了微處理器設計的基本思想。 本文首先對計算器電路的基本構(gòu)建思想做了比較詳細的闡述,對電路的控制系統(tǒng)的思想進行了介紹,根據(jù)電路的控制思想,完成了對電路控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn),并對傳統(tǒng)的控制模塊進行了改進和優(yōu)化,使其控制功能得到擴展。電路控制采用微程序控制思想實現(xiàn),使MPU實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化設計,利用ROM存儲指令,在工作時系統(tǒng)再進行調(diào)用的方式進行控制,使硬件設計軟件化,比傳統(tǒng)的組合邏輯控制節(jié)約了大量的器件。 此外,本文還對計算器電路的顯示和驅(qū)動做了比較深入的分析,對顯示輸出端口的復用及顯示輸出原理進行了分析,闡述了鍵盤掃描及LCD驅(qū)動電路的工作原理,并對電路的顯示及其驅(qū)動模塊做了功能仿真,仿真表明電路的復用思想得到完全實現(xiàn)。根據(jù)電路串行設計思想的要求,對電路的ALU進行了串行設計,并通過一位加法器和串行移位寄存器實現(xiàn)了串行運算的思想,通過對全減功能的仿真,驗證了設計的正確性。 最后對電路的各系統(tǒng)模塊和指令系統(tǒng)做了相應介紹,并對相應的重要模塊進行了仿真,進一步驗證了系統(tǒng)各模塊功能的正確性。
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第二章 計算器芯片系統(tǒng)架構(gòu)計算器芯片芯片結(jié)構(gòu)與微處理器類似，一般分為運算和控制兩大部分，運算部分一般稱為數(shù)據(jù)通路或執(zhí)行單元，由 ALU、寄存器、移位器等組成，其功能是實現(xiàn) MPU 內(nèi)部對數(shù)據(jù)執(zhí)行各種運算，ALU 和寄存器之間的數(shù)據(jù)交換�？刂茊卧ㄖ蛔x存儲器 ROM、程序計數(shù)器 PC、地址寄存器、指令寄存器 IR，主要完成找到下一個要被運行的指令或是將被處理的程序，負責程序的流程管理，控制系統(tǒng)完成既定的每一項功能。圖 2-1 所示為計算器原理結(jié)構(gòu)框圖。對于 12 位 RISC 計算器來說，數(shù)據(jù)通路包含了 ALU、數(shù)據(jù)寄存器、工作和標志寄存器，控制單元由地址模塊、ROM 模塊、譯碼模塊、時鐘控制器模塊組成。本章將討論 12 位 RISC 計算器的基本構(gòu)建思想。

圖 2-2 控制器基本框圖圖 2-2 所示反映了控制器的工作特性：指令寄存器中存放著即將執(zhí)行的指令，這些指令是從主存中讀取后暫存在這里的。操作碼和操作地址經(jīng)地址譯碼器譯碼過后形成一些輸出信號，這些信號是產(chǎn)生微命令的基本邏輯依據(jù)。當然，微命令的構(gòu)成還受其他的信號共同影響，如狀態(tài)寄存器的輸出狀態(tài)，，由鍵盤發(fā)出的發(fā)出的控制命令，I/O 接口的相關(guān)信息，外部請求信息等。如果電路信號是分時產(chǎn)生的，那么還需要系統(tǒng)提供關(guān)于分時信號的時序信息。如基本的時鐘周期，節(jié)拍信號等。指令寄存器中存放有操作地址信息，這些信息被送往地址譯碼電路后形成實際的操作地址，或送往主存寄存器，或直接送往運算單元，按寄存器信息選取操作對象[8]。當指令執(zhí)行完成后，PC 的值加 1，以形成下一條指令的地址。當程序需要轉(zhuǎn)移執(zhí)行時，指令寄存器中的地址信息被地址譯碼電路譯碼為轉(zhuǎn)移地址，并送入程序寄存器 PC 中，使程序地址改變，從而完成地址轉(zhuǎn)移。上面的分析闡述了控制器對數(shù)據(jù)流和指令流的控制。2.1.2 微程序控制器
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP323;TN47

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙延賓;嵌入式計算器單芯片的分析與設計[D];西安電子科技大學;2002年

本文編號：2703614