Функциональная схема и расчет ее характеристик



Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Севастопольский национальный технический университет

 

 

Кафедра кибернетики и

вычислительной техники

 

 

Пояснительная записка
к курсовому проекту

по дисциплине:

 «Прикладная теория цифровых автоматов»

на тему:

«Синтез синхронного и асинхронного автомата»

                                               Вариант № 11

 

Выполнил:

ст. гр. М–23д

Батриков А.В.

Принял:

доц. Козлова Е.В.

 

 

Севастополь 

 2012

Содержание

 

Введение………………………………………………………………….3

1. Постановка задачи……………………………………………………5

2. Синтез синхронного автомата………………………………………6

2.1. Таблица переходов и выходов автомата……………………7

2.2. Система уравнений…………………………………………….10

2.3. Функциональная схема и расчет ее характеристики……….11

2.4. Логическое моделирование схемы на наборах функционального теста……………………………………………………………..12

3. Синтез асинхронного автомата………………………………………13

3.1. Примитивная таблица переходов и выходов автомата………13

3.2. Минимизация числа состояний автомата………………………15

3.3. Соседнее кодирование состояний и система уравнений………17

3.4. Функциональная схема и расчет ее характеристик…………….21

Заключение……………………………………………………………….22

Библиографический список………………………………………………23

Приложение А – Схема синхронного автомата

Приложение Б – Схема асинхронного автомата

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Секретный замок – цифровой автомат, который управляет открыванием двери или включает сигналы тревоги.

Автомат Секретный замок
                                                                                                                            

x1                                  y1

 

x2y1

                                       x3

Автомат должен выполнять следующие функции:

- состояние S0 замок закрыт, сигнал тревоги не звучит, замок ждет начала открывающей последовательности;

- если подана некоторая начальная часть открывающей последовательности, то замок не открывается, сигнал тревоги не звучит, замок ждет продолжения открывающей последовательности;

- если подана вся открывающая последовательность, то замок открывается, сигнал тревоги не звучит, в этом состоянии автомат остается, пока не нажмем какую-либо из кнопок;

- если замок открыт, то нажатием любой кнопки замок закрывается, автомат переходит в начальное состояние;

- если замок закрыт и очередной набор на входе автомата не соответствует ожидаемому в открывающей последовательности, то автомат формирует сигнал тревоги;

- если звучит сигнал тревоги и набирается очередной набор последовательности сброса тревоги, то сигнал тревоги продолжает звучать, дверь закрыта, но автомат ждет продолжения набора последовательности сброса тревоги;

- если подана вся последовательность сброса тревоги, то автомат переходит в начальное состояние S0.

 

Счетчик - основа структурных схем большинства существующих дискретных устройств. Счетчик – последовательностная схема, предназначенная для выполнения микроопераций счета и хранения слов.

 

 

Структурно–функциональноеописание счетчика:

ZnZ2Z1

 


X1X2

               

Символами Z1 – Znобозначены внутренние переменные автомата, символами X1,X2 –управляющиепеременные, которые инициируют выполнение соответствующей микрооперации.

Количество разрядов счетчика определяется модулем счета.Счетчики делятся на счетчики с естественным и с произвольным порядком счета. В свою очередь, счетчики с естественным порядком счета могут быть суммирующими и вычитающими.

 

 

Постановка задачи

1.Построить функциональную схему синхронного автомата (СА) для 4-разрядного счетчика. Комбинационную схему реализовать на базисе элемента И-НЕ и память с помощью триггера JK. Счетчик имеет следующие микрооперации представленные в таблице 1.

 

Таблица 1.

x Микрооперация
0 Приемкодаa4 a3 a2 a1
1 Счет в последовательности 0000-0001-0011-0111-0110-0100-1100-1110-1111-1101-1001-1011-1010-0010-1000-0101

 

На функциональном тесте построить логическое моделирование, проверяющее все режимы работы счетчика.

2.Построить функциональную схему асинхронного автомата «Секретный замок» по заданным ключевым последовательностям (таблица 2). Кодирование состояний автомата выполнить по критерию надежности функционирования.

Таблица 2.

№ вар. Система счисления

открывающая

последовательность

последовательность

снятия тревоги

Серия микросхем

11

Десятичная 4 6 2 1 5 1

531

Двоичная 100 110 010 001 101 001

Реализовать схему с помощью логических элементов И-НЕ, предусмотреть установку схемы в начальное состояние S0

 

 

 

 

Синтез синхронного автомата

Алгоритм работы JK триггера

Таблица 3

 

J K Q(t) Q(t+1)
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0

 

Таблица переходов и выходов

Таблица 4

 

x Z1t Z2t Z3t Z4t Z1t+1 Z2t+1 Z3t+1 Z4t+1 J1 K1 J2 K2 J3 K3 J4 K4

0

0 0 0 0 A1 A2 A3 A4 A X A X A X A X
0 0 0 1 A1 A2 A3 A4 A X A X A X X !A4
0 0 1 0 A1 A2 A3 A4 A X A X X !A3 A X
0 0 1 1 A1 A2 A3 A4 A X A X X !A3 X !A4
0 1 0 0 A1 A2 A3 A4 A X X !A2 A X A X
0 1 0 1 A1 A2 A3 A4 A X X !A2 A X X !A4
0 1 1 0 A1 A2 A3 A4 A X X !A2 X !A3 A X
0 1 1 1 A1 A2 A3 A4 A X X !A2 X !A3 X !A4
1 0 0 0 A1 A2 A3 A4 X !A1 A X A X A X
1 0 0 1 A1 A2 A3 A4 X !A1 A X A X X !A4
1 0 1 0 A1 A2 A3 A4 X !A1 A X X !A3 A X
1 0 1 1 A1 A2 A3 A4 X !A1 A X X !A3 X !A4
1 1 0 0 A1 A2 A3 A4 X !A1 X !A2 A X A X
1 1 0 1 A1 A2 A3 A4 X !A1 X !A2 A X X !A4
1 1 1 0 A1 A2 A3 A4 X !A1 X !A2 X !A3 A X
1 1 1 1 A1 A2 A3 A4 X !A1 X !A2 X !A3 X !A4

 

0 0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 0 X 1 X
0 0 0 1 0 0 1 1 0 X 0 X 1 X X 0
0 0 1 1 0 1 1 1 0 X 1 X X 0 X 0
0 1 1 1 0 1 1 0 0 X X 0 X 0 X 1
0 1 1 0 0 1 0 0 0 X X 0 X 1 0 X
0 1 0 0 1 1 0 0 1 X X 0 0 X 0 X
1 1 0 0 1 1 1 0 X 0 X 0 1 X 0 X
1 1 1 0 1 1 1 1 X 0 X 0 X 0 1 X
1 1 1 1 1 1 0 1 X 0 X 0 X 1 X 0
1 1 0 1 1 0 0 1 X 0 X 1 0 X X 0
1 0 0 1 1 0 1 1 X 0 0 X 1 X X 0
1 0 1 1 1 0 1 0 X 0 0 X X 0 X 1
1 0 1 0 0 0 1 0 X 1 0 X X 0 0 X
0 0 1 0 1 0 0 0 1 X 0 X X 1 0 X
1 0 0 0 0 1 0 1 X 1 1 X 0 X 1 X
0 1 0 1 0 0 0 0 0 X X 1 0 X X 1

 

 

Составим матрицы представления функций JK триггера:

 

 

A1 X X A1 A1 X X A1
A1 X X A1 A1 X X A1
  X X     X X  
  X X *   X X *

 

X !A1 !A1 X X !A1 !A1 X
X !A1 !A1 X X !A1 !A1 X
X     X X     X
X *   X X   * X

 

A2 A2 X X X X A2 A2
A2 A2 X X X X A2 A2
    X X X X   *
  * X X X X    

 

 

X X !A2 !A2 !A2 !A2 X X
X X !A2 !A2 !A2 !A2 X X
X X * *     X X
X X         X X

 

 

A3 A3 A3 A3 X X X X
A3 A3 A3 A3 X X X X
* *     X X X X
    *   X X X X

 

 

X X X X !A3 !A3 !A3 !A3
X X X X !A3 !A3 !A3 !A3
X X X X   *    
X X X X *     *

 

 

A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4 A4
X X X X X X X X
X X X X X X X X
* *         *  

 

 

X X X X X X X X
!A4 !A4 !A4 !A4 !A4 !A4 !A4 !A4
      * *   *  
X X X X X X X X

 

2.2. Составим систему уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функциональная схема и расчет ее характеристик

Технические характеристики микросхем серии 531:

Для реализации функциональной схемы асинхронного автомата могут быть использованы следующие микросхемы серии 155:

КР531ЛА1 –16шт;

КР531ТВ11 – 4шт;

КР531ЛА4 – 2шт;

 

Тип микросхемы Функциональное назначение Icр , мА T0-1 max, нс T1-0 max, нс
КР531ЛА1 2 элемента 4 И-НЕ 18                    

20

КР531ЛА4 3 элемента 3 И-НЕ 27

15

КР531ТВ11 2 JK триггера 50

15

Напряжение питания

Up = 5 В+ 0,05 %.

Так как самый длинный путь сигнала от входа к выходу составляет 4 логических элементов, то время, которое потребуется сигналу для прохождения этого пути (максимальное время срабатывания схемы) будет равно:

tmax=18+18+7+7=50нс.

I=16*18+2*27+4*50=534 mA

P=U*I=5*434=2,670 Вт

 

 


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 215; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!