Міністерство освіти Російської Федерації
Архангельський державний технічний університет
Факультет промислової енергетики, IV курс 3 група
Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв
Курсова робота
з дисципліни В«Системи автоматизації і управління В»
Тема: В«Синтез цифрового автоматаВ»
Виконав і захистив курсову роботу
ШУГАЕПОВ ДМИТРО ФАЗИЛОВІЧ
Керівник роботи: Цибаков Б.В.
Архангельськ 2008
ЗАВДАННЯ
Необхідно розрахувати і побудувати схему цифрового автомата. Варіант завдання - 25. Алгоритм функціонування схеми представлений на малюнку 1. Використовувати мікросхеми серії 561. Тригери - ТВ1. Початковий стан автомата - а 6 . Перехід а 1 в†’ а 3 .
Рисунок 1 - Алгоритм функціонування схеми
РЕФЕРАТ
Пояснювальна записка до курсової роботи містить 19 сторінок, 5 малюнків і 5 таблиць.
В курсовій роботі проводиться розрахунок і побудова цифрового автомата, функціонуючого відповідно до заданим алгоритмом. При побудові схеми використовуються мікросхеми конкретної серії. В роботі дано опис переходу автомата з одного стану в інший.
ЗМІСТ
Введення
1. Загальні відомості про цифрове автоматі
2. Розрахунок і побудова схеми цифрового автомата
2.1 Кодування станів
2.2 Складання таблиці функціонування комбінаційного вузла автомата
2.3 Запис логічних виразів
2.4 Опис обраного дешифратора і тригера
2.4.1 Дешифратор
2.4.2 Тригер
2.5 Побудова схеми та опис її роботи на переході а 1 в†’ а 3
Висновок
Література
ВСТУП
дешифратор тригер цифровий автомат
Випускаються в даний час мікросхеми і пристрої на їх основі не можуть охопити весь спектр технічних завдань. Інженерам і фахівцям на різних підприємствах доводиться часто вирішувати питання, пов'язані з побудовою різних пристроїв, схем і модулів на основі інтегральних мікросхем. При вирішенні подібних завдань необхідно орієнтуватися в різних серіях мікросхем і знати основні принципи побудови пристроїв на їх основі.
Цифрові методи та цифрові пристрої, реалізовані на інтегральних мікросхемах різного ступеня інтеграції, мають широкі перспективи використання в цифрових системах передачі і розподілу інформації. На базі знань у цій області грунтується вивчення складних цифрових систем. Ці знання необхідні для майбутніх фахівців з розробки та експлуатації обчислювальної техніки, а також різних автоматизованих пристроїв.
У даній роботі розглянуто задачу побудови по заданому алгоритмом цифрового автомата, тобто деякого логічного пристрою, містить елементи пам'яті (у нашому випадку - тригери). Автомат може використовуватися для управління будь-якими вузлами, для активізації процесів в інших модулях. Заздалегідь заданий алгоритм роботи, і потрібно на базі мікросхем масового виробництва побудувати пристрій, що функціонує точно за алгоритмом.
1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО цифрових автоматів
Цифровим автоматом називають дискретний перетворювач інформації, здатний приймати різні стани, переходити під впливом вхідних сигналів, або команд програми рішення задачі, з одного стану в інший і видавати вихідні сигнали. Автомат називається кінцевим, якщо безліч його внутрішніх станів, а також безлічі значень вхідних і вихідних сигналів кінцеві.
Цифрові автомати можуть бути з "Жорсткою", або схемної, логікою і з логікою, що зберігається в пам'яті. Розрізняють два класи автоматів: асинхронні і синхронні.
Синхронний автомат характеризується тим, що функціонує під управлінням тактових (або синхронізуючих) сигналів - ТЗ, з постійною тривалістю t ТЗ і постійною частотою f ТЗ. Період слідування сигналів ТС повинен бути більше або дорівнює часу, який необхідно реальному автомату для переходу з одного стану в інший.
В асинхронних автоматах тривалість інтервалу часу, протягом якого залишається незмінним стан вхідних сигналів, є величиною змінною і визначається часом, який необхідно автомату для установки відповідних вихідних сигналів і завершення переходу в новий стан. Отже, асинхронний автомат повинен формувати яким-небудь підходящим способом сигнал про завершення чергового такту, по якому поточні вхідні сигнали можуть бути зняті, після чого може початися наступний такт, тобто можливе надходження нових вхідних сигналів.
Для завдання кінцевого автомата фіксуються три кінцевих безлічі:
- безліч можливих вхідних сигналів:
X = {x 1 , x 2 , ..., x m } (1)
- безліч можливих вихідних сигналів:
Y = {y 1 , y 2 , ..., y k } (2)
- безліч можливих внутрішніх станів автомата:
A = {a 0 , a 1 , ..., a n } (3)
Крім того, на безлічі станів автомата фіксують одне з внутрішніх станів а 0 в якості початкового стану.
Поняття стан автомата використовується для опису систем, вихідні сигнали яких залежать не тільки від вхідних сигналів в даний момент часу, але і від деякої передісторії, тобто сигналів, які надходили на входи системи раніше. Отже, цифрові автомати відносяться до послідовних схема, які володіють пам'яттю.
В даний час в класі синхронних автоматів розглядають, в основному, два типи автоматів: автомат Мілі і автомат Мура.
Закон функціонування автоматів Мілі може бути заданий таким чином:
a t +1 = f a t , x t (4)
y t = О¦a t , x t (5)
де t = 1, 2, .....
а t +1 - нове стан цифрового автомата;
а t - попереднє стан автомата;
y t - вихідні сигнали поточного часу;
x t - сигнали на вході в даний момент часу.
Відмінна особливість автоматів Милі полягає в тому, що їх вихідні сигнали в деякий момент часу залежать як від стану автомата, так і від значення вхідного сигналу в цей же момент часу.
Функції переходів і виходів автомата Мура:
a t +1 = f a t , x t (6)
y t = О¦a t (7)
Послідовність дій автомата по формуванню вихідних сигналів і сигналів управління тригерами з урахуванням вхідних сигналів може бути задана за допомогою алгоритму. Алгоритм фактично є форматізірованним поданням завдання з побудови цифрового пристрою, де визначені групи вхідних сигналів для ініціалізації пристроїв схеми (наприклад, операційного пристрою процесора) в залежності від надходження тих чи інших вхідних сигналів (x). Задати цифровий автомат зручно з допомогою графа. Графом називається непорожня скінченна множина вузлів (вершин) разом з безліччю дуг (гілок), що з'єднують пари різних вузлів. Граф зазвичай представляється в наочній формі, при цьому вершини зображуються точками або колами, а гілки зображуються лініями, що з'єднують відповідні вузли. Таким чином, графи можна використовувати для математичного моделювання самих різноманітних систем і структур електричних схем, обчислювальних мереж і т.д.
У загальному випадку структурна схема цифрового автомата може бути представлена ​​у вигляді трьох основних вузлів (малюнок 2).
- пам'ять - фіксує внутрішній стан цифрового автомата.
- комбінаційна схема управління пам'яттю.
- комбінаційна схема формування вихідних сигналів.
Сигнали стану пам'яті йдуть на обидві комбінаційні схеми. В автоматі Мура вихідні сигнали залежать тільки від стану пам'яті і є функціями. В автоматі Міля вихідні сигнали і сигнали управління пам'яттю залежать від стан...
