Реферат: Цифровой автомат

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОГО АВТОМАТАЦА представляет собой последовательностную схему и служит для обработкидискретной информации структурная схема ЦА представлена на рис 1./> <td/> />
В операционном устройстве выполняютсяарифметические и логические операции, в качестве узлов в состав операционногоустройства входят: регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы и др. Управляющиеустройства координируют действия узлов операционного устройства, оноопределенной временной последовательности вырабатывает управляющие сигналы поддействием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемыефункции.

Процессорное устройство описывается множеством входныхсигналов являющихся исходными данными. Множеством результатов Z1-Zm,управляющее устройство вырабатывает множество управляющих сигналов y1-yn,операционное устройство вырабатывает множество признаков X1-Xs,которые позволяют изменить последовательность выполненных микрокоманд. Напоследовательность выполнения микрокоманд так же влияют внешние признаки Xs+1-XL.

2.АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯЦИФРОВОГО АВТОМАТА

В состав процессорного устройства входят регистры,счетчики и дешифратор. Пусть регистр Р1 хранит число А. В регистр Р2 поочереднозаносятся элементы проверяемого массива, счетчик 1 служит для подсчета числациклов. Счетчик 2 служит для подсчета числа элементов =А. Дешифраториспользуется для формирования признака х. Алгоритм функционирования автомата вмикрооперациях представлен на рис.2

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> /> /> />

Рис 2

Под действием управляющего сигнала y1 врегистр Р1 записывается проверяемое число х. Под действием управляющего сигналаy2 в регистр R2 записывается число B.Под действием управляющего сигнала y3 в регистре R3записываются число А ив сумматоре 1 сравнивается числа Аи х. На выходепереноса сумматора вырабатывается признак х. Если х<А то признак х=1 ивыполняется переход на формирование управляющего сигнала y5,если наоборот то х=0 и выполняется переход на формирование управляющегоимпульса у4. Под действием управляющего сигнала y5 в сумматоре 2должен быть организован режим сложения и в нем вычисляется х+В. Под действиемуправляющего сигнала у4 в сумматоре должен быть организован режим вычитания ивычисляется х-В. Под действием управляющего сигнала у6 результат полученный всумматоре 2 записывается в регистр R4.

3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОПЕРАЦИОННОГОУСТРОЙСТВА.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> />

Рис 3

Так как регистры используются для записичисел массива, поэтому в них должен быть организован режим параллельнойзагрузки.

Т.к. сумматор 1 используется длясравнения чисел то в нем должен быть организован режим вычитании. Сумматор 2используется для вычисления х-В и х+В и в нем организуется режим вычитания исложения.

4. СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА.

4.1. Алгоритмфункционирования цифрового автомата в микрокомандах.

Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандахпредставлен на рис.4

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> />

Рис 4

Микрокоманды Y можнообъединить управляющие сигналы y, выполняемые в различных несвязанных между собойблоках или управляющие сигналы y, последовательность которых в процессе выполненияалгоритма не изменяется.

Микрокоманда Y1 включаетуправляющие сигналы y1 ,y2 и у3; микрокоманда Y2 включаетуправляющие сигнал y4; Y3 – y5; Y4 – y6.

а0 – начало/конец алгоритма;

а1–а4 – операторные блоки.

4.2. Граф функционирования цифровогоавтомата.

Граф функционирование цифрового автоматапредставлен на рис.5. Он отражает возможные переходы цифрового автомата.

В узлах графа записываются состоянияавтомата, стрелками показаны возможные переходы. Над стрелками указаны условияперехода. Выделенные стрелки соответствуют безусловным переходам.

/> <td/>

/>/>

/> а0 а1

/>/>/>

/>/>

/> а4 а2

/> /> /> /> /> />

а3

/> /> /> /> />

<td/>

РИС.5

Из состояния а0 осуществляется безусловный переходв состояние а1, при этом выполняется микрокоманда Y1.

Из состояния а1 при условии х выполняется переходв а3, а при /> осуществяляется переход всостояние а2

/> Изсостояния а2, и а3 осуществляются безусловные переходы в состояние а4

Из а4 выполняется безусловный переход в а0;

4.3. Кодирование состояний.

Для кодирования состояния автоматовиспользуются RS-триггеры.

Необходимое количество триггеров (n)выбирается из соотношения 2n ³ N, где N – количество состояния автоматов. Для N = 5, n = 3.

Каждому состоянию автомата поставим всоответствие комбинацию состояний триггеров.

Кодирование состояний представлено в табл.1

Таблица1

Состояние автомата

Состояние триггеров

a0 a1 1 a2 1 a3 1 1 a4 1

4.4. Таблица функционирования цифрового автомата.

Функционирование цифрового автомата представлено втабл.2

Таблица2

Текущее состояние Следующее состояние Усл. перехода Сигналы управления триггеров а

a0 a1 1

a1 1 A3 1 1

A1 1 A2 1 x

a2 1 a4 1

a3 1 1 a4 1

a4 1 a0

Из состояния а0 выполняется безусловный переход всостояние а1, при котором триггер Т0 переходит из нулевого состояния всостояние единичное. Поэтому активный логический уровень необходимо подать навход S0

Из состояния а1, при условии х выполняется переход всостояние а3. При котором триггер Т1 переходит из нулевого состояния в единичное,поэтому необходимо подать управляющий сигнал S1.

Из состояния а1 при условии /> выполняетсяпереход в состояние а1. При котором триггер Т1 меняет свое состояние на 1, атриггер Т0 с 1 на 0, поэтому необходимо подать управляющие сигналы S1, R0.

Из состояния а2 выполняется безусловный переход всостояние ша4. При котором триггер Т2 переходит из состояния 0 в единичное, атриггер Т1 из единичного в нулевое поэтому необходимо подать управляющиесигналы S2R1.

Из состояния а3 выполняется безусловный переход всостояние а4 при котором триггер Т2 переходит из состояния 0 в 1 состояние., атриггеры Т1, Т0 из 1 в 0 состояние, поэтому необходимо подать управляющиесигналы S2, R1, R0.

Из состояния а4 выполняется безусловный переход всостояние а0 при котором триггер Т2 переходит из состояния 1 в 0, Ю поэтомунеобходимо подать управляющие сигналы R2.

4.5. Функциивозбуждения триггеров и формирование выходных сигналов.

Запишем логические выражения для сигналов Y: Y1=a1, Y2=a2,Y3=a3,Y4=a4.

Сигналы управления триггеров запишем как простуюдизъюнкцию конъюнкцией текущего состояния и условия перехода при которых этисигналы получаются.

S2=a2Úa3; R2=a4

/>S1=a1хÚa1x=а1;

R1=a2Úa3

S0=a0;

R0=a1xÚa3

4.6. Структурнаясхема управляющего устройства.

Структурная схема УУ состоит из трех RS-триггеров,дешифратора, комбинационного узла.

Триггеры служат для кодирования состояний автомата.Дешифратор преобразует двоичные коды в активный логический уровень на одном изсвоих выходов, номер которого соответствует состоянию автомата.

Комбинационный узел служит для формирования выходныхсигналов и сигналов управления триггерами.

Структурная схема представлена на рис.6

Указать режим работы дешифратора и используемые входыи выходы. Логические элементы и микросхемы пронумеровать и указать ихколичество и тип. Выводы всех микросхем и элементов должны быть пронумерованы

Проверка переходов цифрового автомата.

4.7. Проверка переходов ЦА

Возможные переходы цифрового автомата представлены втабл.3.

Таблица 3

Состояние автомата

Т2

Т1

Т0

a0 1 a1

A3 x=1

1 Х=0 1 1 1 1 1 A2 a4 1 1 А0 1 a4 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

В исходном состоянии а0 = 1, при этом натриггер Т0действуют управляющие сигналы S0=1 и R0=0. Натриггер Т1 действуют управляющие сигналы S1=R1=0,.натриггер Т2 действуют управляющие сигналы S2=R2=0. Поддействием таких управляющих сигналов триггер Т0переходит в единичноесостояние, триггер Т1 и Т2 остаются в исходном нулевомсостоянии и автомат в целом переходит в состояние а1. При а1=1 на триггер Т1действуют управляющие сигналы S0, R1. На триггер Т1 действуют управляющиесигналы S1, R0, на триггер Т2 действуют управляющиесигналы S2,=R2=0. Под действием таких управляющихсигналов триггер Т0, переходит в нулевое состояние, триггер Т1в единичное состояние, триггер Т2 остается в нулевом состоянии иавтомат в целом переходит в состояние а2.

/>При а2=1 и х1=0 (х1) на триггер Т0действуют управляющие сигналы S0= R0=0, на триггер Т1действуют управляющие сигналы S0, R1, на триггер Т2действуют управляющие сигналы S2, =1,R2=0, Под действиемтаких управляющих сигналов триггер Т0 остается в нулевом состоянии,триггер Т1 переходит в нулевое состояние и триггер Т2 переходитв единичное состояние и автомат в целом переходит в состояние а4.

При а2=1 и х=1 на триггер Т0 действуютуправляющие сигналы S0=1, R0 =0 и триггер Т0 переходитв единичное состояние, на триггеры T1 и T2 действуютуправляющие сигналы S1=R1 = S2=1=R2 =0,т.е. эти триггеры не меняют свое состояние. Автомат в целом переходит всостояние а3.

Если а3=1, то на триггер T0 действуютуправляющие сигналы S0=1, R0 =0 и триггер T0 переходитв единичное состояние; на триггер T1 действует управляющие сигналыS1=0, R1 =1, триггер T1 переходит в нулевоесостояние. На триггер T2 действуют управляющие сигналы S2=1,R2 =0 и триггер T2 переходит в единичное состояние.Автомат в целом переходит в состояние а4.

При а4=1 и х2=0 на триггер T0 действуютуправляющие сигналы S0=R0 =0 и триггер T0 остаетсяв нулевом состоянии. На триггер T1 действуют управляющие сигналы S1=1,R1 =0 и триггер T1 переходит в единичное состояние. Натриггер T2 действуют управляющие сигналы S2=0, R2 =1и триггер T2 переходит в нулевое состояние. Автомат в целомпереходит в состояние а2

При а4=1 и х2=1 на триггер T0 иT1 действуют управляющие сигналы S0=R0 = S1=R1<sub/>=0 и и состояние этих триггеров не меняется. На триггер T2 действуютуправляющие сигналы S2=0, R2<sub/>=1 и триггер T2 переходитв нулевое состояние. Автомат в целом переходит в состояние а0.

4.7. Проверка функционированияцифрового автомата.

Функционирование цифрового автоматапроверить на примере массива данных состоящей из шести элементов. Элементымассива A=5, B=2, x=2. Функционирование цифрового автомата представлено втабл.4

Sm1

Sm2

Выполняемая операция

0011

y1:R1ßx

0011 y2:R2ßB 0101 0011-0101 = 0010

y3:R3ßA

Sm1:x – A

X=1

0011+

0011 =

0010

Y5 режим Sm2:x+B 0110 Y6:R4ßSm2

Sm1

Sm2

Выполняемая операция

1000

y1:R1ßx

0011 y2:R2ßB 0101 1000 – 0101 = 0011

y3:R3ßA

Sm1:x – A

X=0

1000 – 0011 = 0101

Y4:pem”-“

Sm2:x-B

0101 Y6:R4ßSm2

ПРИЛОЖЕНИЕ

Микросхема типа «К155ИД1»

Дешифраторы предназначены дляпреобразования двоичного кода в направлении логического уровня, направляющеесяв этом выходном провода, десятичный номер которого соответствует двоичномукоду.

Микросхема ИД1-это двоично-десятичныйвысоковольтный дешифратор. Логическая структура, цоколевка, и условноеобозначение приведены на рис.1. Он предназначен для преобразования двоичногокода в десятичный и управления цифрами газоразрядного индикатора. Дешифраторсостоит из логических схем, выполненных на элементах ТТЛ и десятивысоковольтных транзисторах, у котрорых переход подложка – скрытый слойколлектора на определенном уровне. Он принимает входной четырехразрядный кодĀ0… Ā3 (активные уровни низкие) и выдаетнапрвление низкого уровня по одному из 10 выходов Y0…Y9, на входĀ0… Ā3 поступают числа 0т 0 до 9 в двоичномкоде, при этом открывается соответствующий транзистор. Коды эквивалентныечислам от 10 до 15,. Дешифратор не отображает. Состояния дешифраторапредставлены в табл.2.

/> 3

5-питание; 12-общий

Структура, условное обозначение ицоколевка микросхемы ИД1

Состояние дешифратора ИД1

Входы Входы с низким уровнем «0»

Ā3

Ā2

Ā1

Ā0

1 1 1 2 1 1 3 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 1 7 1 8 1 1 9 1 1 Все входы отключены 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

К155ИЕ15

Счетчиком называют устройств,предназначенное для подсчета числа импульсов поданных на вход.

Микросхема ИЕ15 – асинхронный двоичныйсчетчик. Логическая структура, цоколевка, условное обозначение представлены нарис. Он состоит из четырех триггеров. Если выход первого триггера не соединен сдругими триггерами, можно осуществить два режима работы.

В режиме четырехразрядногодвоичного счетчика входные тактовые импульсы должны подаваться на вход Č0первого триггера, а его выход Q0(выход6). Тогда одновременное деление на 2, 4, 8, 16 выполняется по выходам Q0…Q3.

В режиме трехразрядного двоичногосчетчика выходные тактовые импульсы подают на вход С1… Первыйтриггер можно использовать для деления .

17 – питание; 7-общий

Структура, условное обозначение ицоколевка микросхемы ИЕ15

/>16-питание; 8-общий

Минэнерго РФ

Белгородский индустриальный колледж

(БИК)

Группа 31ÀÝÑ11

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

2004.004807.012.ÏÇÊÏ

по дисциплине «Âû÷èñëèòåëüíàÿòåõíèêà»

на тему: Öèôðîâîéàâòîìàò.

Студент /ÊîíäðàòîâÀ.Ñ./

Руководитель проекта /ÔåîêòèñòîâàÂ.Í./

Оценка защиты проекта

Принял /ÔåîêòèñòîâàÂ.Í./

2000

СОДЕРЖАНИЕ

1. Структурнаясхема цифрового автомата 1

2. Алгоритмфункционирования цифрового автомата в
микрооперациях. 2

3. Структурнаясхема операционного устройства. 4

4. Синтезцифрового автомата. 5

4.1 Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах. 5

4.2 Граф функционирования цифрового автомата. 6

4.3 Кодирование состояний. 7

4.4 Таблица функционирования цифрового автомата. 8

4.5 Функции возбуждения триггеров и формирование выходных сигналов. 8

4.6 Структурная схема управляющего устройства. 9

4.7 Проверка переходов цифрового автомата. 10

4.8 Проверка функционирования цифрового автомата. 12

5 Приложение 14

6 Литература 17

6. Списокиспользованных источников:

Б.М. Каган«Электронно-вычислительные машины и системы». М., Энергоатомиздат. 1991

«Цифровые интегральныемикросхемы» Справочник под редакцией М. И. Богданович. Минск., «Беларусь» 1991

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Микросхема типа «К155ИД9»

Микросхема ИД9- дешифратор для управлениядискретной матрицей на светодиодах. Условное обозначение и цоколевкадешифратора приведены на рисунке. Такие дешифраторы близки к ИД1. Они принимаютчетырехразрядный код А0…А3 (активные уровни высокие) и выдают напряжениеактивного высокого уровня по одному из тринадцати выходов.

Входы Выходы P V A0 A1 A2 1 2 3 4 5 6 7 P 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X X X 1 1 X X X 1 1

Приложения

Микросхема типа «К155ИЕ9»

Микросхема ИЕ9- четырехразрядный, синхронный,реверсивный счетчик. ИЕ9 – двоичный счетчик. Логическая структура и цоколевкапредставлены на рисунке.

Принцип работы этих счетчиков удобно сравнить сработой счетчиков ИЕ7 и ИЕ6.

Тактовый вход С и него прямой и динамический,переключение происходит положительным перепадом тактового импульса.

Вход параллельного разрешения загрузки РЕ инверсныйстатический – управляется низким уровнем.

Имеются два входа каскадирования СЕР и СЕТ

Для переключения направления счетчика служит вход V/D

Режим работы Входы Выходы С V/D CEP CET PE Dn Qn TC Параллельная загрузка х х х 1* х х х 1 1 1* Счет на увеличение 1 1 x Увеличение 1* Счет на уменьшение 1 x Уменьшение 1* Хранение x 1 x 1 x Qn 1* x x 1 1 x Qn 1*

Микросхема типа «К155ИР11»

Регистр – устройство, предназдначенное длякратковременного хранения и преобразования многоразрядных двоичных чисел.

Микросхема ИР11 – восьмиразрядный синхронныйреверсивный регистр сдвига. Логическая структура и обозначение приведены нарисунке.

Синхронная работа обеспечивается входами выбора режимаS0, S1. Режим хранения (входы S0=S1=0),параллельной загрузки (S0=S1=1), сдвиг влево (S0=0, S1=1), сдвиг вправо (S0=1, S1=0), кроме параллельных входов первый и последнийразряды регистра имеют дополнительные входы: DSR-для сдвига вправо, DSL –для сдвига влево.

Микросхема типа «К155ИД15»

Дешифраторы предназначены для преобразованиядвоичного кода в направлении логического уровня, десятичный номер которогосоответствует двоичному коду.

ИД15 представляет собой дешифратор дляуправления шкалой индикатора красного цвета. Цоколевка и условное обозначениеприведены на рисунке. Дешифратор имеет 4 входа данных Д0…Д3. Вход С2 называютрегулировка яркости, а вход С1 – запрет. Вход V – контроль.Для дешифратора ИД15 выходы 1,2 – открытые эмиттеры, а выходы 3…7 – выходы источникатока.

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Цифровой генератор синусоидальных колебаний

1 Сентября 2013

Реферат по радиоэлектронике

Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты

1 Сентября 2013

Реферат по радиоэлектронике

Цифровые устройства

1 Сентября 2013

Реферат по радиоэлектронике

Цифровые устройства и микропроцессоры

1 Сентября 2013