close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

записка (Восстановлен)

код для вставкиСкачать
Содержание
Введение......................................................................................5
1. Анализ задания на курсовую работу..................................................6
2. Декомпозиция автомата на управляющий и операционный автомат........10
3. Абстрактно-структурный синтез операционного автомата....................11
4. Абстрактный синтез управляющего автомата....................................19
5. Структурный синтез управляющего автомата....................................21
6. Разработка электрических схем......................................................25
7. Оптимальное кодирование состояний автомата Мура..........................27
Заключение.................................................................................34
Список использованных источников...................................................36
Приложение А..............................................................................37
Приложение Б..............................................................................38
Введение
В курсовой работе необходимо по графическому описанию алгоритма работы этого устройства спроектировать цифровой конечный автомат, реализующий алгоритм работы заданного электронного устройства. На этапе абстрактного синтеза автомат представляется в виде "черного ящика". Далее автомат разбивается на операционный и управляющий автоматы. Составляются граф-схема алгоритма и орграф управляющего автомата. На этапе структурного синтеза осуществляется разработка функциональной схемы операционного и управляющего автоматов. Для этого составляется таблица переходов и сигналов возбуждения триггеров, а также таблица выходных сигналов автомата, показывающая зависимость выходов от текущего состояния. На конечном этапе строится электрическая принципиальная схема всего автомата.
Анализ задания на курсовую работу В курсовой работе необходимо выполнить синтез цифрового конечного автомата по заданному алгоритму. Так как автомат задан графически, то необходимо перейти к формальному описанию, а затем выполнить декомпозицию автомата на операционный и управляющий автоматы. Основным узлом проектируемого автомата является счетчик, который служит для вывода результирующей последовательности значений. Счетчик должен поддерживать прямой и обратный счет, иметь входы принудительной установки и сброса. Счетчик работает под управлением автомата. Из графического описания видно, что количество тактов автомата - 34, после чего выходной сигнал повторяется. Максимальное значение, до которого будет считать счетчик, равно 41. Значения, при которых автомат заканчивает счет - это X6, X34, X41. Вычислим разрядность счетчика n_сч:
n_сч=]log_2⁡41 [=6. (1.1)
В качестве счетчика выбираем четырехразрядный реверсивный счетчик КР1533ИЕ7. Так как десятичный эквивалент максимального числа, которое появляется на выходах счетчика, равен 41, то потребуется два счетчика КР1533ИЕ7. В соответствии с графическим описанием разрабатываемый автомат имеет 2 участка прямого счета, 1 участок обратного счета, 3 участка сброса, 4 участка записи, отличающихся друг от друга чисел, и 3 участка с ожиданием в 1 такт.
Обозначим Y1 - запись числа, Y2 - сброс, Y3 - прямой счет, Y4 -обратный счет, Y5 - один такт ожидания. Используя введенные обозначения, составим содержательную граф-схему алгоритма (ГСА) автомата. Данный автомат будет синтезироваться как автомат Мура. Содержательная ГСА автомата представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Содержательная ГСА автомата.
Количество состояний управляющего автомата равно 13. Количество булевых переменных n, необходимых для кодирования N состояний, рассчитывается по формуле:
n=]log_2⁡N [=6. (1.2)
Для данного автомата получаем:
n=]log_2⁡13 [=4. (1.3)
Количество логических условий синтезируемого автомата равно 3. Общее число булевых переменных равно 7. В соответствии с заданием на курсовую работу, все булевы функции реализуются с помощью ПЛМ серии КР556.
В соответствии с заданием на курсовую работу частота изменения состояния операционного автомата равна 550 кГц. Это соответствует периоду следования импульсов 1,8 мкс. При использовании четырехтактной схемы синхронизации длительность импульса синхронизации управляющего автомата должна быть в 4 раза меньше, т.е. 450 нс. Исходя из этого, выбираем микросхемы серии КР1533, у которых время задержки распространения сигналов не превышает 40 нс, микросхемы ПЛМ серии КР556, у которых время задержки распространения сигналов не превышает 70 нс. Так как длительность импульса синхронизации в несколько раз больше времени распространения сигналов у микросхем, реализация данного автомата возможна. Чтобы записывать числа непосредственно в счетчик, будем использовать восьмиканальный регистр на триггерах с защелкой с тремя состояниями на выходе КР1533ИР22. Данные, записываемые в восьмиканальный регистр КР1533ИР22, будем снимать с выходов буферного элемента - восьмиканального формирователя с тремя состояниями и без инверсии на выходе КР1533АП14. Количество буферных элементов зависит от количества записываемых чисел и их разрядов. В данном случае в буфер записываются четыре числа: 23, 39, 14 и 29 с количеством разрядов от 4 до 6, значит, необходимо четыре буферных элемента КР1533АП14. Число, которое должно быть записано в счетчик формируется в буфере в состоянии предшествующем записи. Для того чтобы это число было записано в счетчик именно в момент установки, мы используем регистр. Выходной сигнал со счетчика подается на дешифратор, после чего этот сигнал поступает на вход комбинационной схемы, которая в зависимости от своего состояния и поступившего сигнала выдает новый входной сигнал для счетчика, буферных элементов и триггера. В качестве элементов памяти для хранения состояния используются D-триггер. Дешифратор, триггеры, ПЛМ и их количество будут определенны при дальнейшем проектировании автомата.
Декомпозиция автомата на управляющий и операционный автомат
На рисунке 2.1 представлен автомат в виде "черного ящика".
Рисунок 2.1 - Представление цифрового конечного автомата в виде "черного ящика".
Автомат имеет множество входных сигналов X = {х}, множество выходных сигналов Y = {у} и множество состояний А. Произведем декомпозицию цифрового автомата на управляющий (УА) и операционный (ОА) автоматы для упрощения дальнейшего синтеза. Управляющий автомат предназначен для формирования сигналов управления счетчиком, буферными элементами и регистром. Операционный автомат предназначен для формирования выходных сигналов и сигналов обратной связи с управляющим автоматом.
Декомпозиция автомата на операционный и управляющий представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Декомпозиция автомата на ОА и УА.
Абстрактно-структурный синтез операционного автомата
Структурная схема операционного автомата представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Структурная схема операционного автомата.
Главной составной частью ОА является счетная схема. Условное графическое обозначение (УГО) микросхемы КР1533ИЕ7 представлено на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИЕ7.
Исходя из УГО счетчика видно, что число команд, необходимых для управления счетчиком, равно 4. Так как разрядность счетчика должна быть равна шести, а микросхема КР1533ИЕ7 - четырехразрядный счетчик, то необходимо два счетчика КР1533ИЕ7. Переходим к схеме, представленной на рисунке 3.3. Рисунок 3.3 - Расширение разрядности счетчиков.
На входы данных подается двоичный код записываемого в счетчик числа. На вход C, подается сигнал записи в счетчик двоичного кода. Запись происходит по нулевому уровню. Вход R используется для сброса счетчика по уровню логической единицы. Выходы (CR) ̅ и (BR) ̅ формируют сигналы переполнения с активным уровнем нуля. В режиме прямого счета счетные импульсы (сигнал P) подаются на вход "+1", а на вход "-1" при этом подается сигнал уровня логической единицы. В режиме обратного счета счетные импульсы (сигнал M) подаются на вход "-1", а на вход "+1" при этом подается сигнал уровня логической единицы. Сигналы М и Р формируются по синхроимпульсам Т1 (по переднему фронту). Особенностью счетчика является то, что моменты записи параллельного кода и моменты начала счета должны быть разнесены во времени. Состояние операционного автомата должно меняться не раньше, чем полностью изменится состояние управляющего автомата. Это связано с тем, что счетчик содержит большое число элементов, и состояние его выходов меняется не одновременно, а в течение некоторого времени. В течение этого времени на выходе счетчика могут возникнуть состояния, которые соответствуют логическим условиям, и если операционный автомат еще не изменил своего состояния, то он может неправильно изменить свое состояние. Для решения этой проблемы будем использовать многофазную синхронизацию. Многофазность гарантирует разделение процессов во времени. Сигналы управления счетчиком формируются непосредственно на УА с помощью сигналов фаз синхронизации Т1, Т2 и поступают на входы прямого и обратного счета, сброса и записи.
В соответствии с заданием необходимо записывать в счетчик четыре различных числа. Обозначения разрядов и десятичные эквиваленты этих чисел представлены в таблице 3.1
Таблица 3.1 - Таблица двоичного кода и десятичного эквивалента записываемых чисел.
Номер числаДесятичный эквивалент записываемого числаДвоичный код записываемого числаD5D4D3D2D1D0123010111239100111314001110429011101 Чтобы записывать числа непосредственно в счетчик, в момент прихода на него сигнала разрешения записи, будем использовать восьмиканальный регистр на триггерах с защелкой с тремя состояниями на выходе КР1533ИР22, УГО которого представлено на рисунке 3.4. Рисунок 3.4 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ИР22
Данные, записываемые в восьмиканальный регистр КР1533ИР22, поступают с выходов буферного элемента - восьмиканального формирователя с тремя состояниями и без инверсии на выходе КР1533АП14, УГО которого представлено на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 - Условное графическое обозначение микросхемы КР1533АП14
Структура выборки одного из 4 значений 6 разрядного кода, присутствующих на входах буферных элементов и записи выбранного значения в регистр приведена на рисунке 3.6. Выборка включения одного из буферных элементов выполняется с помощью сигналов с УА (см.рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 - Структура управления буферными элементами, выборки значения и записи в регистр выбранного значения.
Для формирования логических условий X6, X34, X41 используем дешифратор. В общем виде необходимый дешифратор представлен на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 - Дешифратор на шесть адресных входов
Далее разбиваем дешифратор на две ступени (рисунок 3.8).
Рисунок 3.8 - Декомпозиция дешифратора на две ступени
Дешифратор формирует сигналы логических условий (в инверсном виде) в виде унитарного двоичного кода. Число адресных входов дешифратора определяется числом разрядов выходного кода счетчика, а также максимальным значением десятичного эквивалента двоичного кода, формируемого счетчиком и используемого в качестве логического условия.
На первой ступени используем дешифратор КР1533ИД7, на второй ступени используем дешифраторы КР1533ИД3. Анализируя сигналы логических условий, формируемых дешифратором и учитывая, что десятичный эквивалент максимального значения условия равен 41, то можем заключить, что на второй ступени можно использовать только два дешифратора. УГО микросхемы КР1533ИД7 представлено на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 - Условное графическое обозначение дешифратора КР1533ИД7
УГО микросхемы КР1533ИД3 представлено на рисунке 3.10.
Рисунок 3.10 - Условное графическое обозначение дешифратора КР1533ИД3
Структурная схема дешифратора представлена на рисунке 3.11.
Рисунок 3.11 - Структурная схема дешифратора
На выходе дешифратора получаем сигналы логических условий в инверсном виде. Полученные сигналы вновь подаются на управляющий автомат, где с помощью них и ПЛМ получаются сигналы управления счетчиком.
Для управления операционным автоматом необходимо 9 сигналов: 4 сигнала управления счетчиком (Y1÷Y4), 4 сигнала управления буферными элементами (Y5÷Y8) и 1 сигнал управления регистром (Y9). Абстрактный синтез управляющего автомата
Перейдем от содержательной ГСА (рисунок 1.1) к орграфу (рисунок 4.1). Рисунок 4.1 - Орграф автомата
Так как сигналы переключения операционного и управляющего автомата разнесены во времени, можно воспользоваться естественным кодированием. Перейдем от орграфа к таблице переходов и сигналов возбуждения триггеров (таблица 4.1) и таблице выходов (таблица 4.2). Таблица 4.1 - Таблица переходов и сигналов возбуждения триггеров автомата Мура
ПереходВходные сигналыСостояния триггеровX6X34X41Q3(t)Q2(t)Q1(t)Q0(t)D3(t)D2(t)D1(t)D0(t)а0→а1---00000001а1→а10--00010001а1→а21--00010010а2→а3---00100011а3→а4---00110100а4→а5---01000101а5→а6---01010110а6→а7---01100111а7→а7-0-01110111а7→а8-1-01111000а8→а9---10001001а9→а10---10011010а10→а11---10101011а11→а12---10111100а12→а12--011001100а12→а0--111000000 Таблица 4.2 - Таблица выходных сигналов автомата Мура
СостояниеQ3Q2Q1Q0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9а00000010000100а10001001010010а20010100000001а30011000000000а40100010001000а50101100000001а60110000000000а70111000100000а81000000000000а91001010000100а101010100000011а111011100000001а121100001000000
Структурный синтез управляющего автомата Необходимые сигналы для операционного блока можно сформировать из выходных сигналов Y1 - Y4 управляющего автомата и тактовых сигналов T1 и T2 по формулам (5.1), (5.2), (5.3) и (5.4): C = (Y1T2) ̅, (5.1)
R = Y2T2, (5.2)
P = Y3T1, (5.3)
M = Y4T1, (5.4)
где Т1 и Т2 - сигналы четырехтактной схемы синхронизации.
Для реализации управляющего автомата выберем ПЛМ КР556РТ2 (рисунок 5.1). Рисунок 5.1 - УГО микросхемы К556РТ2
D-триггеры предназначены для хранения предыдущего состояния автомата, то есть реализуют элемент памяти. Количество D-триггеров рассчитывается по формуле (5.5): n = ] log2N [ (5.5) Так как автомат имеет N = 11 состояний, получаем: n = ] log211 [ = 4 (5.6) Будем использовать микросхему КР1533ТМ8. Эта микросхема представляет собой четыре триггера D-типа с прямыми и инверсными выходами и имеет общий для всех триггеров синхровход С и вход сброса R. Условное графическое обозначение микросхемы КР1533ТМ8 представлено на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 - УГО микросхемы КР1533ТМ8
Структурная схема управляющего автомата представлена на рисунке 5.3.
Рисунок 5.3 - Структурная схема управляющего автомата
Поскольку с помощью ПЛМ формируется в нашем случае 12 сигналов, а микросхема КР556РТ2 имеет только выходов, то делаем вывод, что нам необходимо использовать две микросхемы ПЛМ. С помощью первой будем формировать сигналы для управления D-триггером D0 ÷ D3 и сигналы управления счетчиком C, R, P, M, а с помощью второй ПЛМ будем формировать сигналы управления буферными элементами и регистром.
Используя таблицы 4.1 и 4.2, получаем выражения для булевых функций возбуждения и булевых функций выходов. D_3 (t)=(Q_3 ) ̅Q_2 Q_1 Q_0 x_34∨〖 Q〗_3 (Q_2 Q_1 Q_0 ) ̅ ∨ Q_3 (Q_2 Q_1 ) ̅Q_0∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 Q_0∨ Q_3 Q_2 (Q_1 Q_0 x_41 ) ̅ (5.7)
D_2 (t)=(Q_3 Q) ̅_2 Q_1 Q_0∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 ) ̅Q_0∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 Q_0 (x_34 ) ̅∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 Q_0∨Q_3 Q_2 (Q_1 Q_0 ) ̅ (5.8)
D_1 (t)= (〖Q_3 Q〗_2 Q_1 ) ̅Q_0 x_6∨(〖Q_3 Q〗_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 ) ̅Q_0∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 Q_0 (x_34 ) ̅∨Q_3 (Q_2 Q_1 ) ̅Q_0∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅(5.9)
D_0 (t)=(〖Q_3 Q〗_2 Q_1 Q_0 ) ̅∨(〖Q_3 Q〗_2 Q_1 ) ̅Q_0 (x_6 ) ̅∨(〖Q_3 Q〗_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 Q_0 (x_34 ) ̅∨Q_3 (Q_2 Q_1 Q_0 ) ̅∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅(5.10)
Y1=(〖Q_3 Q〗_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 ) ̅Q_0∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 Q_0(5.11)
Y2=(〖Q_3 Q〗_2 Q_1 Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 Q_0 ) ̅〖∨Q〗_3 (Q_2 Q_1 ) ̅Q_0(5.12)
Y3=(〖Q_3 Q〗_2 Q_1 ) ̅Q_0∨Q_3 Q_2 (Q_1 Q_0 ) ̅(5.13)
Y4=〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 Q_1 Q_0(5.14)
Y5=(〖Q_3 Q〗_2 Q_1 ) ̅Q_0(5.15)
Y6=〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 Q_0 ) ̅(5.16)
Y7=Q_3 (Q_2 Q_1 ) ̅Q_0(5.17)
Y8=Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅(5.18)
Y9=(〖Q_3 Q〗_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨〖(Q_3 ) ̅Q〗_2 (Q_1 ) ̅Q_0∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 (Q_0 ) ̅∨Q_3 (Q_2 ) ̅Q_1 Q_0(5.19)
При построении схемы мы будем использовать сигналы для управления счетчиком C, R, P и M, которые формируются с использованием булевых функций выхода Y1, Y2, Y3, Y4 соответственно. Тогда булевы функции для них будут выглядеть следующим образом:
C= (Y1| T2) ̅(5.20)
R= Y2| T2(5.21)
P= (Y3| T1) ̅(5.22)
S= (Y4| T1) ̅(5.23)
В соответствии с заданием на курсовую работу, сигналы синхронизации Т0, Т1, Т2, Т3 поступают в схему автомата извне.
Разработка электрических схем
Электрическая схема устройства представлена на чертеже ТА.230101.04.000.000.Э3. В качестве ПЛМ выбираем микросхемы КР556РТ2 (DD1, DD2). В качестве элементов памяти -микросхему КР1533ТМ8 (DD3). В качестве буферных элементов используем микросхемы КР1533АП14 (DD4 - DD7). В качестве буферного регистра КР1533ИР22 (DD8). В качестве счетчиков - микросхемы КР1533ИЕ7 (DD9, DD10). В качестве дешифраторов - микросхемы КР1533ИД7 (DD11) и КР1533ИД3 (DD12,DD13).
В схеме питания синтезируемого автомата возникать как низкочастотные, так и высокочастотные помехи, которые могут повлиять на стабильность работы всей схемы. Поэтому необходимо в цепь питания включить фильтры частот, которые существенно поглотят помехи. В качестве низкочастотного фильтра выбираем один электролитический конденсатор К-53-14-6,3 В-100 мкФ ± 20% (берется один на модуль). Он устанавливается в непосредственной близости от электрического соединителя. В полученной схеме используются микросхемы средней степени интеграции, поэтому в качестве высокочастотного фильтра включаются еще 4 керамических конденсаторов КМ-5б-Н90-0,068 мкФ (один конденсатор на 3 - 4 микросхемы), которые размещаются в непосредственной близости от микросхем. Сигнал уровня логической единицы будем формировать используя ПЛМ. Поскольку в нашем случае остались свободны три выхода ПЛМ, то мы будем использовать встроенные в ПЛМ инверторы и, инвертируя сигнал GND, получим на всех этих трех выходах уровень логической единицы, который будем использовать в схеме.
В качестве устройства для блока ввода будем использовать кнопку без фиксации SB1 модель ТС-0121 производитель Wealth Metal Factory. Проектируемый модуль должен иметь разъем, число контактов N которого рассчитывается по формуле: N = Nвх + Nвых +Nпит + Nсвоб, (6.1)
где Nвх - количество контактов под входные сигналы, шт., Nвх = 4; Nвых - количество контактов под выходные сигналы, шт., Nвых = 6; Nпит - количество выходов питания модуля,в том числе 2 выхода напряжения +5 В и 2 выхода заземления, шт., Nпит = 4;
Nсвоб - количество свободных контактов разъема, шт., Nсвоб = 2. Таким образом, число контактов электрического соединителя равно 16. Выбираем электрический соединитель типа СНП59 (X1) с 16-ю контактами. Оптимальное кодирование состояний автомата Мура.
Задание для синтеза оптимального цифрового автомата выглядит следующим образом (рисунок 7.1)
Рисунок 7.1 - Граф-схема автомата Мура.
Анализируя задание для оптимизации автомата, выявляем три различных маршрута: маршрут 1 (x1=0, x2=0): а0→ а5→а6→а7.
маршрут 2 (x1=0, x2=1): а0→ а5→а6.
маршрут 3 (x1=0, x2=-): а0→ а5→а4→а3.
Исходя из выше рассмотренного, построим таблицу кодирования переходов при естественном кодировании автомата Мура (таблица 7.1).
Таблица 7.1- Таблицу кодирования переходов при естественном кодировании автомата Мура.
Номера
наборовВходные условияСостояния тригеровY1Y2Y3МаршрутыQ2(t)Q1(t)Q0(t)Сигналы возбуздения D-тригеровX1(t)X2(t)D2(t)D1(t)D0(t)00000010100015101110100611011100071110000018010001010002131011101001411000000016,241-000101000321,2910110010020,2810001101019,270110000001,2,3,5,9
10,11,12,
15,17,18,
22,23,25,
26,30,31.------------ Построим карты Вейча для сигналов возбуждения D-триггеров и выходных сигналов y1, y2 и y3.
X1X21-10-1-1-0--0---Q1-0--10--1-10-1-1Q0Q2Q0 D_2=(Q_2 ) ̅(Q_(1 ) ) ̅∨〖 Q〗_0 (Q_(1 ) ) ̅ ∨ Q_2 Q_(1 ) (Q_0 X_(2 ) ) ̅ =((Q_2 ) ̅(〖|Q〗_(1 ) ) ̅)|(〖 Q〗_0 (〖|Q〗_(1 ) ) ̅ )|( Q_2 〖|Q〗_(1 ) |(Q_0 〖|X〗_(2 ) ) ̅)
Итого для D_2: 2И-НЕ - 2 шт.,
4И-НЕ - 1 шт., 3И-НЕ - 1 шт.
X1X20-01-1-0-0--0---Q1-0--10--0-01-1-0Q0Q2Q0D_1=Q_2 (Q_1 ) ̅(Q_(0 ) ) ̅∨〖 Q〗_0 (Q_(1 ) X_(1 ) ) ̅ ∨ Q_2 Q_(1 ) (Q_0 X_(2 ) ) ̅=〖(Q〗_2 |(Q_1 |) ̅(Q_(0 ) ) ̅ )|(〖 Q〗_0│(Q_(1 ) |X_(1 ) ) ̅ )|( Q_2 〖|Q〗_(1 ) |(Q_0 〖|X〗_(2 ) ) ̅)
Итого для D_1: 4И-НЕ - 1 шт., 3И-НЕ - 3 шт.
X1X21-01-0-1-0--0---Q1-0--10--1-01-0-1Q0Q2Q0
D_0=(Q_2 ) ̅(Q_(1 ) ) ̅∨Q_2 (Q_1 ) ̅(Q_(0 ) ) ̅ ∨ Q_2 Q_(1 ) (Q_0 X_(2 ) ) ̅=((Q_2 ) ̅(〖|Q〗_(1 ) ) ̅ )|(Q_2 (〖|Q〗_1 ) ̅(〖|Q〗_(0 ) ) ̅)|(Q_2 |Q_(1 ) (〖|Q〗_0 〖|X〗_(2 ) ) ̅)
Итого для D_0: 2И-НЕ - 1 шт.,
4И-НЕ - 1 шт., 3И-НЕ - 2 шт.
Q1Q000000100Q2
Y_1=Q_2 Q_(1 ) (Q_0 ) ̅
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Q1Q000001000Q2Y_2=(Q_2 ) ̅Q_(1 ) (Q_0 ) ̅
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Q1Q001000000Q2Y_3=Q_(2 ) Q_(1 ) Q_(0 )
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Далее синтезируем автомат Мура с оптимальным кодированием состояний, позволяющим минимизировать комбинационную схему. Определим количество переходов в каждое из состояний (таблица 7.2).
Таблица 7.2 - Количество переходов в каждое из состояний
Состояниеа0a3а4а5а6a7Переходыa3 → а0
а1 → а0
а6 → а0a4 → а3a5 → а4a0 → а5a5 → а6a6 → а7
Количество
переходов311111
Опираясь на построенную выше таблицу, перекодируем состояния автомата.
a0 = 000; а3 = 001; а4 = 011; a5 = 010; а6 = 110; а7 = 100;
Исходя из выше рассмотренного, построим таблицу кодирования переходов при оптимальном кодировании автомата Мура (таблица 7.3).
Номера
наборовВходные условияСостояния тригеровY1Y2Y3МаршрутыQ2(t)Q1(t)Q0(t)Сигналы возбуздения D-тригеровX1(t)X2(t)D2(t)D1(t)D0(t)00000001000012010110100611010000041000000018010000100002100101101001411000000016,241-000010000318,2601001110019,2701100101017,250010000001,3,5,7,
9,11,12,
13,15,17,
19,21,23,
25,27,29,
31.------------
Построим карты Вейча для сигналов возбуждения D-триггеров и выходных сигналов y1, y2 и y3.
X1X200-----000--0--1Q100--1--100--0--0Q0Q2Q0
D_2=Q_1 (Q_(2 ) ) ̅(X_1 ) ̅∨Q_2 Q_(1 ) (X_(2 ) ) ̅ =
=(Q_2 (〖|Q〗_(1 ) ) ̅ )|( Q_2 〖|Q〗_(1 ) (〖|X〗_(2 ) ) ̅)
Итого для D_2: 2И-НЕ - 2 шт.,
3И-НЕ - 1 шт.
X1X210-----110--0--1Q110--1--110--1--1Q0Q2Q0
D_1=(Q_2 ) ̅(Q_(0 ) ) ̅∨Q_2 (Q_0 ) ̅(X_(2 ) ) ̅ =
=((Q_2 ) ̅(〖|Q〗_(1 ) ) ̅ )|( Q_2 |(Q_0 ) ̅(〖|X〗_(2 ) ) ̅)
Итого для D_2: 2И-НЕ - 2 шт.,
3И-НЕ - 1 шт.
X1X200-----011--0--0Q111--0--000--0--0Q0Q2Q0
D_0=X_1 Q_1=X_1 |Q_1
Итого для D_2: 2И- 1 шт.
Q1Q00001 0000Q2
Y_1=(Q_2 Q_(1 ) ) ̅Q_(0 )
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Q1Q00010 0000Q2
Y_2=Q_(2 ) (Q_(1 ) ) ̅Q_(0 )
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Q1Q00000 1000Q2
Y_3=(Q_(2 ) ) ̅Q_(1 ) (Q_(0 ) ) ̅
Итого для Y_1: 3И - 1 шт.
Составим таблицу сравнения аппаратных затрат на построение автомата Мура при оптимальном и естественном кодировании (таблица 7.4)
Таблица 7.4 - Таблицу сравнения аппаратных затрат на построение автомата Мура
Естественное кодированиеОптимальное кодированиеЭлементКоличествоКоличество ИМСЭлементКоличествоКоличество ИМС2И-НЕ312И-НЕ413И-НЕ523И-НЕ214И-НЕ324И-НЕ002И002И113И313И31 Таким образом автомат Мура, для данного варианта, при оптимальном кодировании дает меньшие аппаратные затраты, чем при естественном кодировании. Заключение
В курсовой работе по графическому описанию алгоритма работы автомата был спроектирован цифровой конечный автомат, реализующий заданный алгоритм. В ходе выполнения курсовой работы был выполнен анализ задания на курсовую работу, декомпозиция автомата на управляющий автомат и операционный автомат, абстрактно-структурный синтез операционного и управляющего автомата, разработана схема электрическая функциональная устройства, а затем схема электрическая принципиальная устройства. В качестве элементной базы использовались микросхемы серии КР1533 и микросхемы КР556РТ2. Были разработаны: расчетно-пояснительная записка ТА.230101.04.000.000.ПЗ; схема электрическая функциональная ТА.230101.04.000.000.Э2; схема электрическая принципиальная ТА.230101.04.000.000.Э3 с перечнем элементов ТА.230101.04.000.000.ПЭ3; Список используемых источников
1 Сидоркин В. П. Синтез цифровых автоматов на микросхемах: Лабораторный практикум / Под ред. А. В. Гусарова. - Рыбинск : РГАТА, 2003., ч. 1 - 103 с. 2 Методические указания по выполнению КР.doc [Электронный ресурс] учебно-методическое пособие / А. В. Гусаров - Рыбинск : РГАТА, 2011. - Электронные, текстовые, графические данные (432 КБ). Рыбинск : РГАТА имени П. А. Соловьева, 2011. Режим доступа : Vsd\VSD domain controller (Vs)\Student\ ВС 3-й курс\Теория автоматов\Курсовая работа\ Справочные материалы для выполнения КР. 3 И. И. Петровский Логические ИС КР1533, КР1554. Справочник. Часть 1. - Бинон, 1998., - 254 с. 4 И. И. Петровский Логические ИС КР1533, КР1554. Справочник. Часть 2. - Бинон, 1998., - 254 с. 5 А. В. Нефедов Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 5. - Москва: КУбК-а, 1997., 608 с.
6 Справочное пособие по резисторам конденсаторам разъемам.doc [Электронный ресурс] учебно-методическое пособие / А. В. Гусаров - Рыбинск : РГАТА, 2011. - Электронные, текстовые, графические данные (1,17 МБ). 31 Рыбинск : РГАТА имени П. А. Соловьева, 2010. Режим доступа: Vsd\VSD domain controller (Vs)\Student\ВС 3-й курс\Теория автоматов\Курсовая работа\Справочные материалы для выполнения КР. 7 СТП 1.01 - 2002. Текстовые документы. Общие требования к оформлению учебных документов. - Введ. 2002-01-01. - Рыбинск : РГАТА имени П. А. Соловьева, 2002. - 28 c. 8 СТП 1.01 - 2002. Графические документы. Общие требования к оформлению учебных документов. - Введ. 2003-10-10. - Рыбинск : РГАТА имени П. А. Соловьева, 2003. - 27 c.
9 Гусаров А. В. Синтез конечных автоматов: теория и практика. / Учебное пособие. - Рыбинск : РГАТА имени П. А. Соловьева, 2010., ч. 2 - 160 с. Приложение А
Перечень элементов
Приложение Б
Документация на тактовую кнопку TC-0121
4
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
78
Размер файла
462 Кб
Теги
восстановлен, записка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа