Реферат: Проектування керуючих автоматів Мура та Мілі за заданою граф-схемою алгоритму

Анотація

Метою даної курсової роботи є закріплення основнихтеоретичних та практичних положень дисципліни комп`ютерна схемотехніка. В процесірозробки курсової роботи виконується синтез комбінаційної схеми, яка реалізуєзадану функцію п`яти змінних, та за результатами синтезу будуєтьсяфункціональна схема в заданому базисі. Потім, згідно з обраними блоками таструктурою ГСА, проектуємо керуючі автомати Мура та Мілі, а також будуємопринципові схеми: для автомата Мура на елементах малого ступеня інтеграціїзаданої серії, а для автомата Мілі на основі ПЛМ. Ці задачі отримали широке розгалуженняв аналізі та синтезі програмних і апаратних засобів обчислювальної техніки,дискретної математиці, а також мають багаточисельні технічні положення.Характерною рисою науково-технічного прогресу, який визначає подальший потужнийпідйом суспільно-технічного виробництва, є широке застосування досягнень обчислювальноїта мікропроцесорної техніки в усіх галузях народного господарства. Вирішеннязадач науково-технічного прогресу потребує застосування засобів обчислювальноїтехніки на місцях економістів, інженерів та економічного персоналу.

1.Синтезувати комбінаційну схему, що реалізує задану функцію 5-ти змінних

1.1 Визначення значення БФ

Булева функція 5-ти змінних F (X1, X2,X3, X4, X5) задається своїми значеннями, які визначаються 7-розряднимидвійковими еквівалентами чисел, що обираються з таблиці 1 за значеннями числа(А), місяця (В) народження студента і порядкового номера (С) студента в спискугрупи. Значення функції на конкретних наборах обираються:

– на наборах 0–6 за значенням А;

– на наборах 7–13 за значенням В;

– на наборах 14–20 за значенням С;

– на наборах 21–27 за значенням(А+В+С);

– на наборах 28–31 функція приймаєневизначені значення.

Таблиця 1

О Д И Н И Ц І

1 2 3 4 5 6 7 8 9 23 11 72 12 94 38 59 10 42 25 д 1 85 95 07 49 57 50 89 13 72 39 е 2 32 23 43 94 54 76 96 37 05 96 с 3 97 87 36 08 61 48 19 18 86 62 я 4 79 72 70 02 90 63 41 47 01 20 т 5 23 26 44 92 84 33 52 51 43 38 к 6 45 74 34 35 83 87 55 93 08 07 и 7 95 80 66 60 65 88 33 05 09 48 8 27 49 19 40 17 51 47 08 37 36 9 10 59 89 99 95 77 48 11 68 20 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Крім того, для всіхдвійкових еквівалентів у розрядах лівіше старшої значущої одиниці, необхіднопроставити символ невизначеного значення Х і вважати, що функція на такихнаборах також приймає невизначені значення.

A=05. Из табл. 1 находимо число 3810, яке в двоічній системі счислення має вид 01001102. Тут левіше старшої значущої одиницы знаходяться нулі, тому заміняємо їх символом невизначного значення Х. Тоді одержуемо Х100110.

В = 02; 7210 =10010002

С = 14; 5710 =01110012

D = А+В+С = 10100111

Запишемо значення функції F (X1, X2,X3, X4, X5) на наборах від 0 до 31 у базисі 2ЧИ-НІ

№ набора X1 X2 X3 X4 X5 F Х 1 1 1 2 1 3 1 1 4 1 1 5 1 1 1 6 1 1 7 1 1 1 1 8 1 9 1 1 10 1 1 1 11 1 1 1 10 1 1 13 1 1 1 14 1 1 1 Х 15 1 1 1 1 1 16 1 1 17 1 1 1 18 1 1 19 1 1 1 20 1 1 1 21 1 1 1 Х 22 1 1 1 1 23 1 1 1 1 24 1 1 25 1 1 1 1 26 1 1 1 1 27 1 1 1 1 1 28 1 1 1 Х 29 1 1 1 1 Х 30 1 1 1 1 Х 31 1 1 1 1 1 Х

1.2 Опис мінімізації БФ

Виписав значення функції з таблиці,одержимо мінімальну диз’юнктивну нормальну форму (МДНФ) і мінімальнукон’юнктивну нормальну форму (МКНФ) булевої функції методом карт Карно. Вибратидля реалізації мінімальну з МДНФ і МКНФ (для цього знайдемо ціну за Квайном) іпредставимо її відповідно до заданого елементного базису:

МДНФ:

/>/>х1х2х3

х4х5

000 001 011 010 110 111 101 100

/>00

Х 1 Х 1 1

/>/>01

1 1 1 Х Х 1 11 1 1 1

/>Х

/>10

Х 1 1 Х 1

Одержуємо мінімальнудиз’юнктивну нормальну форму (МДНФ):

у = />

Для знайденоїформи обчислимо ціну за Квайном, яка дорівнює додатку кількості слагаємих,кількості елементів та кількості заперечень.

Цкв. =25

МКНФ:

х1х2х3

х4х5

000 001 011 010 110 111 101 100

/>00

Х 1

/>0

Х 1 1

/>/>/>01

1 1 1 Х Х 1

/>11

1 1 1 Х 10

/>0

Х 1 1 Х 1

Одержуємо мінімальнукон’юктивну нормальну форму (МКНФ):

у = />

Для знайденоїформи обчислимо ціну за Квайном, яка дорівнює додатку кількості помножень плюсодин, кількості елементів та кількості заперечень.

Цкв. =39

Виходячи з того, що ціна по Квайну МДНФфункції менше, ніж МКНФ, обираємо для реалізації МДНФ функції. Реалізаціюбудемо проводити згідно з заданим базисом 2ЧИ-НІ. Застосуємо до обраної формифакторний алгоритм та одержимо скобкову форму для заданої функції:

у = />

2. Вибірблоків та структури ГСА

Граф-схеми алгоритмівобираються кожним студентом індивідуально. Граф-схема складається з трьохблоків E, F, G і вершин «BEGIN» і «END». Кожен блок має два входи (A, B) і двавиходи (C, D). Студенти вибирають блоки E, F, G з п'яти блоків з номерами 0, 1,2, 3, 4 на підставі чисел А, В, С за такими правилами:

– блок Е має схему блока підномером (А) mod5;

– блок F має схему блока підномером (В) mod 5;

– блок G має схему блока підномером (С) mod 5.

Блоки E, F, G з'єднуються між собоювідповідно до структурної схеми графа, що має вид

– для групи АН-042;

E=05 (MOD5)=0

F=02 (MOD5)=2

G=14 (MOD5)=4

/> <td/> />
Згідно зномером групи обираємо структурну схему графа, за якою з блоки E, F і G.

Тип тригера вибирається за значеннямчисла (А) mod 3 на підставі таблиці:

(A) mod 3 ТИП ТРИГЕРА Т D 1 D JK 2 JK T автомат Мілі Мура

A(MOD3)= 05 (MOD3)=2; => JK триггер для автомата Мили, T-триггер дляавтомата Мура.

Серія інтегральнихмікросхем для побудови схем електричних принципових синтезованих автоматіввизначається в залежності від парності номера за списком:

– КР1533 – дляпарних номерів за списком;

3. Синтезавтомата Мура на T-тригерах

Наш автомат має 18 станів, значить, дляйого побудови нам необхідно 5 T-тригерів.

Будуємо таблицю переходів автомата Мурана базі T-тригера. Виконаємо кодування станів керуючого автомата(УА) з використанням відповідного алгоритму кодування для T-триггера.Функцію порушення вихідних сигналів визначимо в залежності від поточного станута вхідних сигналів згідно з таблицею:

Qt+1

T 1 1 1 1 1 1

Для кодування станів я обираюєвристичний метод кодування. Я роблю це за допомогою спеціальной програми підназваю ECODE V3.02.

Таблиця для входів та виходів атоматаМура

Kam

Kas

Условие

перехода

Функция

возбуждения

а1 (–) 01100 а2 01110 1 T4 a2 (y1, y4) 01110

а5

а7

00110

01010

a3 (y1, y1) 00000

а4

а6

а8

а9

01000

00100

00010

00001

x4 x2

x4 x2 x1

a4 (y3) 01000 а7 01010 1 T4 a5 (y7) 00110

а8

а9

00010

00001

T3 T4 T5

a6 (y4, y5) 00100 а8 00010 1 T3 T4 a7 (y2, y6) 01010 а8 00010 1 T2 a8 (y1, y8) 00010

а10

а13

а12

10010

00011

00101

x4 x3

T3 T4 T5

a9 (y5, y9) 00001

а13

а12

а3

00011

00101

00000

x4 x3

x4 x1

x4 x3

x4 x1

a10 (y4) 10010 а11 10011 1 T5 a11 (y4, y5) 10011 а15 00111 1 T1 T3 a12 (y3, y10) 00101 а15 00111 1 T4 a13 (y6) 00011 а3 00000 1 T4 T5 a14 (y1, y3) 11111

а14

а16

11111

10111

–

a15 (y2) 00111

а17

а16

01111

10111

a16 (y6) 10111 а17 01111 1 T1 T2 a17 (y7, y10) 01111

а14

а18

11111

01101

a18 (y2) 01101 а1 01100 1 T5

Для отримання вихідних сигналів:

Виписуємо функцію збудження:

Знаходимо загальні частини та замінюємоїх на Q:

Переписуємо рівняння згідно зпідстановкою:

Побудова принципової схеми автомата на елементах малого ступеняінтеграції заданої серії

За допомогою отриманих виразів длявихідних сигналів і функцій порушень до типу логічних елементів, що реалізуютьці вирази, та врахував проведену мінімізацію, будуємо принципову схемусинтезованого автомата.

4. Синтез автомата Мілі на JK-тригерах

Наш автомат має 15 станів, значить, дляйого побудови нам необхідно 4 JK-тригерa.

Будуємо таблицю переходів автомата Міліна базі JK-тригера. Виконаємо кодування станів керуючого автомата(УА) з використанням відповідного алгоритму кодування для JK-триггера.Функцію порушення вихідних сигналів визначимо в залежності від поточного станута вхідних сигналів згідно з таблицею:

Таблиця

Qt+1

J K X 1 1 X 1 X 1 1 1 X a1 1110 a2 0110 a3 0111 a4 0100 a5 0000 a6 1001 a7 1000 a8 1100 a9 1111 a10 1011 a11 1101 a12 0011 a13 0010 a14 0101 a15 0001

Таблиця для входів та виходів атомата Мілі

Kam

KaS

X Y Функція збудження a1 1110 a2 0110 1 y1, y4 J4 a2 0110

0111

0100

y2, y6

J3K4

a3 0111

a12

0011

0000

y5, y9

y1, y8

J1J4

J2K3

a4 0100 a5 0000 1 y1, y8 J2K3K4 a5 0000

a13

1001

1000

0010

x4x3

y3, y10

a6 1001 a7 1000 1 y5, y4 J3K4 a7 1000 a8 1100 1 y2 J4 a8 1100

a11

1111

1101

y7, y10

J1K2K3K4

J1K2K4

a9 1111

a10

1110

1011

y1, y3

a10 1011

a11

a10

1101

1011

y1, y3

J3K4

–

a11 1101 a9 1111 1 y7, y10 K3 a12 0011

a15

a13

0001

1100

0010

x4x1

x4x3

x4x1

x4x3

y1, y2

y3, y10

J2K4

K1J2K4

J2K3K4

a13 0010 a15 0001 1 y1, y2 J3 a14 0101 a4 0100 1 y2, y6 K1K2J3 a15 0001

a14

a12

0101

0100

0011

0000

x4x2

x4x2x1

y4, y5

y5, y9

y1, y8

K2J4

K1K2J4

K2J4

K1K3

Для отримання вихідних сигналів:

Виписуємо функцію збудження:

Записуємо вихідні сигнали та функціюзбудження у такому виразі:

Побудова принципової схеми автоматана основі програмованих логічних матриць ПЛМ

Враховуючи отримані вирази для вихіднихсигналів і функцій порушення, які підходять для побудови схеми на основі ПЛМ,наведемо таблицю з’єднань для ПЛМ, побудуємо принципову схему синтезованогоавтомата. При побудові принципової схеми автомата Мілі необхідно використатиелементи більш високого ступеня інтеграції.

Висновки

В ході виконання даного курсового проектубув проведений аналіз основних розділів та закріплення теоретичних положеньдисципліни комп`ютерна схемотехніка з метою закріплення лекційного тапрактичного матеріалу; також були одержані практичні навички в проектуванніпринципових схем цифрових пристроїв обчислювальної техніки. У курсовій роботібули виявлені основні навички вирішення задач синтезу комбінаційної схеми тапобудови функціональної схеми в заданому базисі за результатами синтезу. Такожбуло проведене проектування керуючих автоматів Мура та Мілі за заданоюграф-схемою алгоритму, а також побудування принципової схеми автоматів: дляМура – на елементах малого ступеня інтеграції заданої серії, а для Мілі – автоматана основі програмованих логічних матриць (ПЛМ). Знання, одержані під часвиконання цієї роботи, використовуються для аналізу та синтезу різноманітнихцифрових пристроїв обчислювальної техніки та автоматики.

еще рефераты

Еще работы по информатике, программированию

Реферат по информатике, программированию

Проектування користувальницького інтерфейсу в C++ Builder

18 Июня 2015

Реферат по информатике, программированию

Проектування мережі комп'ютерної лабораторії

18 Июня 2015

Реферат по информатике, программированию

Проектування нових типів цифрових диктофонів

18 Июня 2015

Реферат по информатике, программированию

Проектування офісу бюро послуг

31 Августа 2013