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

Перехід до торгівельного партнера Binance

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:

2006

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 20:03-

Коментарі

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

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись