Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Иркутский государственный университет путей сообщения

(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)"

Факультет: "Транспортные системы"

Кафедра: "Автоматизация производственных процессов"

Предмет: "Информационные системы в мехатронике и робототехнике"

Контрольная работа

Реализация программного обеспечения управляющего автомата

Выполнил:

студент группы МРм-15-1,

Федоров В.В.

Проверил: Мухопад А.Ю.

Иркутск 2015



Задание

По заданной граф-схеме алгоритма (рис. 1), реализовать на языке высокого уровня, программу управляющего автомата нового типа, который формирует код нового состояния автомата и адрес мультиплексора.

Рис. 1. Исходная граф-схема алгоритма работы автомата.

Считаем, что микропроцессор подключен к микроконтроллеру как внешнее устройство, т.е. программой не моделируется.

Дешифратор кода состояния так же не моделируется, а подключен к микроконтроллеру как внешнее устройство.

Следовательно, программное обеспечение должно обеспечивать опрос комбинационных схем F1 и F3, опрос триггера микропроцессора (?j) и обеспечивать временное взаимодействие той последовательности, как работает автомат при аппаратной реализации.

Построение модели

Преобразуем исходную граф-схему, введя пустые операторы и пронумеруем состояния (рис. 2).

Рис. 2. Преобразованная граф-схема

Построим диаграмму переходов (рис. 3)

Рис. 3. Диаграмма переходов



Преобразуем диаграмму переходов с учетом циклов (рис. 4).

Рис. 4. Преобразованная диаграмма переходов

По полученной диаграмме переходов составим таблицу состояний (таблица 1).

Таблица 1. Определение F1/

№	?(t)	?	N(t)	?(t+1)	N(t+1)
1	0	1	0000	1	0001
2	1	1	0001	2	0010
3	2	?1	0010	3	0011
4	2	?1	0010	4	0100
5	3	?5	0011	7	0111
6	3	?5	0011	5	0101
7	4	?2	0100	6	0110
8	4	?2	0100	5	0101
9	5	1	0101	8	1000
10	6	1	0110	8	1000
11	7	1	0111	8	1000
12	8	?3	1000	10	1010
13	8	?3	1000	9	1001
14	9	1	1001	11	1011
15	10	1	1010	11	1011
16	11	1	1011	14	1110
17	12	?4	1100	13	1101
18	12	?4	1100	14	1110
19	13	1	1101	0	0000
20	14	1	1110	12	1100



По построенной таблице можно определить булевы функции для нахождения кода нового состояния ?(t+1) по коду предыдущего состояния и комплексу логических условий.

, где

y1 = (!x1 & !x2 & !x3 & !x4) + (?1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1) + (?5 & !x4 & !x3 & x2 & x1) + (!?5 & !x4 & !x3 & x2 & x1) + (!?2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1) + (!?3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1) + (x4 & !x3 & !x2 & x1) + (x4 & !x3 & x2 & !x1) + (?4 & x4 & x3 & !x2 & !x1);

y2 = (!x4 & !x3 & !x2 & x1) + (?1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1) + (?5 & !x4 & !x3 & x2 & x1) + (?2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1) + (?3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1) + (x4 & !x3 & !x2 & x1) + (x4 & !x3 & x2 & !x1) + (x4 & !x3 & x2 & x1);

y3 = (!?1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1) + (?5 & !x4 & !x3 & x2 & x1) + (!?5 & !x4 & !x3 & x2 & x1) + (?2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1) + (!?2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1) + (x4 & !x3 & x2 & x1) + (?4 & x4 & x3 & !x2 & !x1) + (!?4 & x4 & x3 & !x2 & !x1) + (x4 & x3 & x2 & !x1);

y4 = (!x4 & x3 & !x2 & x1) + (!x4 & x3 & x2 & !x1) + (!x4 & x3 & x2 & x1) + (?3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1) + (!?3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1) + (x4 & !x3 & !x2 & x1) + (x4 & !x3 & x2 & !x1) + (x4 & !x3 & x2 & x1) + (?4 & x4 & x3 & !x2 & !x1) + (!?4 & x4 & x3 & !x2 & !x1) + (x4 & x3 & x2 & !x1);

, где

Таблица 2. Определение F3

?	a(n-1)	F1(y4y3y2y1)	F3(z3z2z1)
?1	a2	0010	001
?2	a4	0100	010
?3	a8	1000	011
?4	a13	11000	100
?5	a3	0011	101
-	aj	-	000

программа автомат мультиплексор листинг

Основываясь на полученных значения F1, F3 реализуем программу для управления автоматом на языке Java. Листинг основных классов приведен в приложении 1.



Выводы

В рамках работы были получены навыки разработки программ для конечных автоматов и построения функция F1, F3 на основе изучения свойств и динамики системы.

Реализованное программное обеспечение позволяет производить моделирование состояния автомата как в пошаговом режиме (рис. 5), так и в циклическом (рис. 6), кроме того есть возможность изменения начальных условий (рис. 7).

Рис. 5. Одиночный режим работы.

Рис. 6. Цикличный режим работы.



Рис. 7. Цикличный режим работы с измененными условиями.



Приложение

Листинг основных классов

private void getOut(String f1, String z1){

jTextArea1.setText(jTextArea1.getText() + f1 + "\n");

jTextArea2.setText(jTextArea2.getText()+z1 + "\n");

jTextField1.setText(f1);

}

private void jButton1ActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) {

// TODO add your handling code here:

String vhod = jTextField1.getText();

if (vhod.length() > 4) {

jLabel8.setText("Ошибка входной последовательности!");

} else {

// Определение переменных

boolean x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4, a1, a2, a3, a4, a5;

String f1 = "0000", z1 = "";

int flag = 0, count = 0, border=0;

if(jComboBox6.getSelectedIndex() == 1){

border = 1;

}else{

border = 30;

}

while (count < border) {

// Обработка фходных значений

count++;

if (vhod.substring(0, 1).equals("0")) {

x4 = false;

} else {

x4 = true;

}

if (vhod.substring(1, 2).equals("0")) {

x3 = false;

} else {

x3 = true;

}

if (vhod.substring(2, 3).equals("0")) {

x2 = false;

} else {

x2 = true;

}

if (vhod.substring(3, 4).equals("0")) {

x1 = false;

} else {

x1 = true;

}

if (jComboBox1.getSelectedIndex() == 1) {

a1 = false;

} else {

a1 = true;

}

if (jComboBox2.getSelectedIndex() == 1) {

a2 = false;

} else {

a2 = true;

}

if (jComboBox3.getSelectedIndex() == 1) {

a3 = false;

} else {

a3 = true;

}

if (jComboBox4.getSelectedIndex() == 1) {

a4 = false;

} else {

a4 = true;

}

if (jComboBox5.getSelectedIndex() == 1) {

a5 = false;

} else {

a5 = true;

}

//Расчет F1

y1 = (!x1 & !x2 & !x3 & !x4)

| (a1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (a5 & !x4 & !x3 & x2 & x1)

| (!a5 & !x4 & !x3 & x2 & x1)

| (!a2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (!a3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & !x2 & x1)

| (x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (a4 & x4 & x3 & !x2 & !x1);

y2 = (!x4 & !x3 & !x2 & x1)

| (a1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (a5 & !x4 & !x3 & x2 & x1)

| (a2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (a3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & !x2 & x1)

| (x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & x2 & x1);

y3 = (!a1 & !x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (a5 & !x4 & !x3 & x2 & x1)

| (!a5 & !x4 & !x3 & x2 & x1)

| (a2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (!a2 & !x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & x2 & x1)

| (a4 & x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (!a4 & x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & x3 & x2 & !x1);

y4 = (!x4 & x3 & !x2 & x1)

| (!x4 & x3 & x2 & !x1)

| (!x4 & x3 & x2 & x1)

| (a3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1)

| (!a3 & x4 & !x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & !x2 & x1)

| (x4 & !x3 & x2 & !x1)

| (x4 & !x3 & x2 & x1)

| (a4 & x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (!a4 & x4 & x3 & !x2 & !x1)

| (x4 & x3 & x2 & !x1);

if (y4) {

f1 = "1";

} else {

f1 = "0";

}

if (y3) {

f1 += "1";

} else {

f1 += "0";

}

if (y2) {

f1 += "1";

} else {

f1 += "0";

}

if (y1) {

f1 += "1";

} else {

f1 += "0";

}

switch (f1) {

case "0010":

z1 = "001";

break;

case "0100":

z1 = "010";

break;

case "1000":

z1 = "011";

break;

case "1100":

z1 = "100";

break;

case "0011":

z1 = "101";

break;

default:

z1 = "000";

break;

}

if(count == 1 & border > 1){

jTextArea1.setText(vhod + "\n");

jTextArea2.setText(z1 + "\n");

}

getOut(f1,z1);

vhod = f1;

if(f1.equals("0000")){

break;

}

}

}

}

private void jButton2ActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) {

// TODO add your handling code here:

jTextArea1.setText("");

jTextArea2.setText("");

}

Размещено на Allbest.ru