Синтез цифрового автомату послідовнісного типу. Розрахункова робота з Інші. Робота № 521827

Синтез цифрового автомату послідовнісного типу

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

КН

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2013

Тип роботи:

Розрахункова робота

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра АСУ Розрахункова робота №2 на тему: «Синтез цифрового автомату послідовнісного типу» Львів 2006 Технічне завдання Синтезувати цифровий автомат на базі лічильника імпульсів, послідовність станів якого відповідає послідовності у номері залікової книжки якщо остання цифра номера парна, то на тригерах D-типу, якщо непарна – на тригерах JK-типу якщо передостання цифра парна – на ІМС ТТЛШ, якщо непарна – на ІМС КМОН Цифровий автомат повинен мати такий вигляд: С – синхронізуючий вхід R – вхід сигналу перезапуску Q0-Qn – виходи розрядів цифри. Кількість розрядів залежить від розрядності максимальної цифри номера залікової книжки Вступ Загальні відомості про цифрові автомати. Все різноманіття елементів, вузлів, блоків і пристроїв, з яких складається будь-яка ЕОМ, є прикладом різних типів того чи іншого ступеня складності перетворювачів цифрової інформації — цифрових автоматів. Методи теорії цифрових автоматів, що є математичною моделлю цифрових (дискретних) пристроїв, використовуються як теоретична база для аналізу і синтезу різних цифрових вузлів і пристроїв ЕОМ. Під цифровим автоматом розумітимемо пристрій, призначений для перетворення цифрової (дискретної) інформації, здатний переходити під впливом вхідних сигналів з одного стану в інший і видавати вихідні сигнали. Відмінні особливості цифрових автоматів полягають у тому, що вони мають дискретну множину внутрішніх станів і перехід з одного стану в інший здійснюється стрибкоподібно. Дискретність інформації, перетворюваної в автоматі, виявляється у тому, що вона представляється за допомогою набору слів кінцевої довжини в деякому коді. Зокрема, в двійковому коді, як це прийнято в ЕОМ. Для опису функціонування ЦА зручно користуватися абстрактним часом, що набуває цілих невід'ємних значень. Залежно від того, чим визначається час Т, розрізняють автомати синхронної і асинхронної дії. Для цифрового автомата синхронної дії вхідні сигнали діють в строго визначені моменти часу, при Т=const, що визначаються генератором синхронізуючих імпульсів, в які можливий перехід автомата з одного стану в інше. Для цифрового автомата асинхронної дії Т≠соnst;, і визначається моментами надходження вхідних сигналів, а перехід автомата з одного стану в інший здійснюється при незмінному стані входу. Для ідеалізованих цифрових автоматів, коли не враховуються перехідні процеси в елементах схеми автоматі, різниця у фактичних величинах Т для правильного функціонування автомата не має значення, тому для опису законів функціонування цифрових автоматів вводять абстрактний час, що приймає цілі невід'ємні значення t=0, 1, 2, ... По ступеню деталізації опису довільних цифрових автоматів розрізняють автомати абстрактні і структурні. Відповідно до цих класів розрізняють абстрактну і структурну теорію цифрових автоматів. Абстрактні цифрові автомати розглядаються як «чорний ящик», що має один вхід і один вихід, тобто при розгляді таких автоматів відволікаються від структури, як самого ЦА, так і його вхідних і вихідних сигналів. Цифрові автомати, закон функціонування яких визначається системою рівнянь: g(t+1)=δ(g(t) ;х(t+1)) λ(t+1)= λ(g(t); х(t+1)) називаються автоматами Мілі. Де t=0,1,2,3,...; х(t+1) - вхідні сигнали в момент часу t+1; g(t) ,g(t+1) - внутрішні стани відповідно в час t і t+1 . На відміну від них є автомати, для яких вихідні сигнали залежать тільки від стану автомата і не залежать від значення вхідних сигналів. Такі автомати називаються автоматами Мура, тобто для них справедливі такі рівняння: g(t+1)= δ(g(t) ;g(t+1)) λ(t + 1)= λ(g(t + 1) ) Дані довільні абстрактні цифрові автомати Мілі або Мура, для яких число внутрішніх станів більше одного, називають автоматами з пам'яттю. Окремий випадок абстрактних цифрових автоматів — автомати з одним внутрішнім станом. Такі автомати називають автоматами без пам'яті або комбінаційними схемами. Структурний цифровий автомат на відміну від абстрактного є його подальшою деталізацією, коли розглядається як його внутрішня структура, так і структура вхідних і вихідних сигналів. Це означає, що в теорії таких автоматів вивчаються методи побудови автоматів з елементарних автоматів, способи кодування внутрішніх станів автомата, а також кодування вхідних і вихідних сигналів, що подаються по реальних фізичних вхідних і вихідних каналах. При рішенні питань кодування кожному стану абстрактного автомата ставиться у відповідність комбінації станів елементарних автоматів, що мають два внутрішні стани, а кожному вхідному (вихідному) сигналу — комбінація елементарних двозначних сигналів, що одночасно подаються по вхідних (вихідним) реальних фізичних каналах. Одна з основних задач теорії цифрових автоматів, стосовно побудови різних цифрових пристроїв ЕОМ, полягає в тому, щоб задачу аналізу і синтезу таких пристроїв звести до задачі аналізу і синтезу комбінаційних схем. При цьому як основний математичний апарат використовується апарат алгебри логіки. Лічильники Лічильник - послідовнісна схема, що перетворює поступаючі на вхід імпульси в код Q, пропорційний їх кількості. У більшості лічильників є вхід перенесення СR. Для двійкового і двійково-десяткового коду, як втім, і для інших систем числення, справедливі наступні співвідношення: Q = (D + SUM(С)) mod М СR = (D + SUM(С)) \ М У цих формулах: Q - код на виходах лічильника, D - початкове значення, записане в лічильник, SUM(С) - сума імпульсів, що поступили на вхід в процесі лічби і М - модуль лічби або число різних станів лічильника (число імпульсів, що поступили на вхід лічби, після яких лічильник повертається в початковий стан), СR - число імпульсів переносу, виникаючих при поверненні лічильника в початковий стан на однойменному виході, mod - операція знаходження залишку при діленні на М, \ - операція цілочисельного ділення. Якщо D = 0 і SUM(С)< М, то очевидно, що Q = SUM(С) і СR = 0. З приходом кожного М-ного імпульсу лічильник повертається в початковий стан. Приклад: D = 17, SUM(С) =9, М = 8, тоді Q = 26 mod 8 = 2, а СR=3. Лічильники виконуються на тригерах. За способом рахунку лічильники можуть бути сумуючі, віднімаючі і реверсивні (змінюючі напрям рахунку). За способом перемикання тригери діляться на асинхронні і синхронні. У асинхронних лічильниках тригери перемикаються послідовно (асихронно) від розряду до розряду, а в синхронних одночасно. Один тригер забезпечує модуль рахунку М = 2, а n тригерів дадуть М = 2n. Синтез цифрового автомата Номер залікової книжки: 0508640 ЦА потрібно виконати на основі 4-розрядного лічильника, оскільки представлення максимальної цифри залікової книжки (8) у двійковому коді потребує 4-й розряди. № станів Цифри Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 1 5 0 1 0 1 2 0 0 0 0 0 3 8 1 0 0 0 4 6 0 1 0 0 5 4 0 1 0 0 6 0 0 0 0 0 a) Часові діаграми роботи цифрового автомата б) Графи переходів станів ЦА Граф з безумовним переходом Граф з умовним переходом в) Таблиця переходів функціонування ЦА №ст Цифра Q3t Q2t Q1t Q0t Q3t+1 Q2t+1 Q1t+1 Q0t+1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 5 0 1 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 3 8 1 0 0 0 0 1 1 0 4 6 0 1 1 0 0 1 0 0 5 4 0 1 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 г) Характеристична таблиця роботи тригера: Оскільки передостання цифра номера залікової книжки парна, то лічильник реалізовуємо на базі D-тригерів Умовне позначення D-тригера Таблиця переходів D-тригера Qt → Qt+1 D C 0 1 1 1 0 0 0 - 1 1 1 - 1 0 0 1 д) Таблиці переходів тригерів Q0t → Q0t+1 Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 0-1, n=0 0-0, n=2,6 01 0-0 1-0 0-0 11 10 0-0 Q1t → Q1t+1 Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 0-0 01 0-0 0-0 0-0 11 10 0-1 Q2t → Q2t+1 Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 0-1, n=0 0-0, n=2,6 01 1-0 1-0 1-1 11 10 0-1 Q3t → Q3t+1 Q1Q0 Q3Q2 00 01 11 10 00 0-1, n=2 0-0, n=0,6 01 0-0 0-0 0-0 11 10 1-0 е) Мінімізація функцій лічильника за допомогою карт Карно Q1Q0 Q3Q2 D0 00 01 11 10 00 1, n=0 0, n=2,6 01 0 0 0 11 10 0 _ _ _ _ D0 = Q3Q2Q1Q0 Для реалізації умовного преходу позначимо штрихом функцію, яка буде виконуватися під час другого такту, двома штрихами – функцію, яка буде виконуватися при шостому такті. D0’’ = 0 D0’’ = 0 Q1Q0 Q3Q2 D1 00 01 11 10 00 0 01 0 0 0 11 10 1 _ _ _ D1 = Q3Q2Q1Q0 Q1Q0 Q3Q2 D2 00 01 11 10 00 1,n=0 0, n=2,6 01 0 0 1 11 10 1 _ _ _ _ _ D2 = Q2Q1Q0 v Q3Q2Q1Q0 _ _ _ _ _ D2’ = Q3Q2Q1Q0 v Q3Q2Q1Q0 _ _ _ _ _ D2’’ = Q3Q2Q1Q0 v Q3Q2Q1Q0 Q1Q0 Q3Q2 D3 00 01 11 10 00 1,n=2 0, n=0,6 01 0 0 0 11 10 0 D3 = 0 _ _ _ _ D3’ = Q3Q2Q1Q0 D3’’ = 0 є) структурна схема цифрового автомата: ж) Принципова схема цифрового автомата. Оскільки остання цифра номера залікової книжки парна, то схему реалізую на елементах ТТЛШ Специфікація мікросхем, що були використані при побудові принципової схеми: Мікросхеми виконані за технологію ТТЛШ мають напругу живлення +5В. При побудові схеми були використані мікросхеми серії К555: К555ТМ9 Мікросхема К555ТМ9 – шість синхронних D-тригерів з входами синхронізації та скидання. Призначення виводів: 1. Скидання всіх тригерів в нуль 2, 5, 7, 10, 12, 15 – інформаційні виходи 2, 4, 6, 11, 13, 14 – інформаційні входи для задання внутрішніх станів тригерів 9. Вхід синхронізації запису 8. Загальний GND 16. Живлення +5В К555ИЕ18 Мікросхема К555ИЕ18 – це реверсивний лічильник з можливістю виставлення початкового значення лічби. Призначення виводів: 1. Дозвіл скидання 2. Вхід синхронізації 3-6. Входи для виставлення початкового значення лічильника 7, 10. Керування напрямком лічби 8. Загальний GND 9. Паралельне завантаження 11-14. Інформаційні виходи 16. Живлення +5В К555ЛИ1 – 4 елемента «2І» 1,2,4,5,9,10,12,13 – входи 3,6,8,11 – виходи 7 – загальний GND 14 – живлення К555ЛИ6 – 2 елемента «4І» 1,2,4,5,9,10,12,13 – входи 6,8 – виходи 7 – загальний GND 14 - живлення К555ЛН1 – 6 інверторів 1,3,5,9,11,13 – входи 2, 4, 6, 8, 10, 12 – виходи 7 – загальний GND 14 – живлення К555ЛЛ1 – 4 елемента «2АБО» 1,2,4,5,9,10,12,13 – входи 3,6,8,11 – виходи 7 – загальний GND 14 – живлення Список використаної літератури: Електронний довідник по цифрових мікросхемах М.С. Будіщев «Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка» Довідник по мікросхемах та напівпровідникових приладах

Розрахункова робота Інші

24.03.2013 20:15

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись