Синтез автомата Мура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое техническое задание

2. Обзор

3. Основная часть

3.1 Дерево вызова процедур

3.2 Синтез автомата Мура

4. Расчет надежности

4.1 Общая часть

4.2 Подбор элементов

4.3 Расчетная часть

Заключение

Список использованной литературы



Введение

промышленность медицина автоматизирование транспорт

В наше время робототехника широко применяется в промышленности, а также в сфере общественного питания и в медицине. Роботизация способствует развитию и прогрессу в любом виде деятельности. Роботы выполняют самые различные работы и задачи. Это может быть простое перемещение грузов, а могут быть сложные технологические операции.

Автоматизация и роботизация - это не только решение технических и производственных задач, но также повышение уровня производительности и качества изделий, это является самым эффективным методом развития любой отрасли. Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, использующее саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкости выполняемых операций.

Основная тенденция развития систем автоматизации идет в направлении создания автоматических систем, которые способны выполнять заданные функции или процедуры без участия человека. Роль человека заключается в подготовке исходных данных, выборе алгоритма (метода решения) и анализе полученных результатов. Однако присутствие в решаемых задачах эвристических или сложно программируемых процедур объясняет широкое распространение автоматизированных систем. Здесь человек участвует в процессе решения, например, управляя им, вводя промежуточные данные. На степень автоматизации влияют продолжительность времени, отведенного на решение задачи, и её вид - типовая или нет. Но при поиске решения нестандартной задачи следует полагаться только на самого себя.



1. Краткое техническое задание

Техническое задание на разработку системы управления за контролем передвижения городского транспорта (автобус)

Шифр: транспорт;

Цель: стабильная работа автобусного депо с подвижным составом в 300 единиц;

Объект управления представляет собой аппаратно-программный комплекс.

Функции:

Разработанная система управления должна выполнять следующие функции:

1. Формирование маршрутов движения транспорта;

2. Мониторинг текущего положения подвижного состава;

3. Составление отчетных форм по расходу топлива;

4. Составление отчетных форм по количеству выручки;

Параметры:

Разработанная система управления должна обеспечивать следующие параметры:

1. Мониторинг текущего положения подвижного состава в реальном времени с частотой от 10 секунд;

2. Составление отчета по расходу топлива каждые 10 мин;

3. Составление отчета по количеству выручки в конце каждой смены

В процессе выполнения работы техническое задание может изменяться по согласию сторон.



2. Обзор

Классификация видов городского транспорта:

Современный городской транспорт по своему назначению подразделяется на следующие категории:

- пассажирский -- электрифицированные железные дороги, метрополитен, трамвай, монорельсовый транспорт, троллейбус, автобус, конвейерный транспорт, легковые автомобили, мотороллеры, мотоциклы, велосипеды, речной трамвай, вертолеты;

- грузовой -- грузовые автомобили, трамваи, троллейбусы;

- специальный -- санитарные и пожарные автомобили, автомобили для уборки улиц и домовладений и т п.

В свою очередь, пассажирский транспорт в зависимости от вида пользования транспортными средствами и их принадлежности может быть подразделен на три группы:

- общественный транспорт общего пользования -- электрифицированные железные дороги, метрополитен, монорельсовый транспорт, троллейбус, автобус, конвейерный транспорт и вертолеты;

- общественный индивидуального пользования -- такси, легковые автомобили проката и ведомственные;

- личный индивидуального пользования -- легковые автомобили, мотороллеры, мотоциклы и велосипеды.

- Общественный и личный транспорт индивидуального пользования по условиям организации движения можно объединить под общим названием -- легковой автомобильный транспорт.

Массовый транспорт общего пользования отличается значительной по сравнению с индивидуальным транспортом вместимостью и большой провозной способностью. Характерной особенностью массового транспорта является то, что он работает на установленных маршрутах.

Классификация массового пассажирского транспорта может быть произведена по различным признакам. В зависимости от расположения транспортных линий относительно улиц массовый транспорт подразделяют на:

- Уличный -- трамвай, троллейбус, автобус;

- внеуличный -- метрополитен, глубокие вводы электрифицированных железных дорог, скоростной подземный трамвай, монорельсовый транспорт и вертолеты.

По характеру путевых устройств различаются два вида городского транспорта:

- рельсовый -- метрополитен, глубокие вводы электрифицированных железных дорог, трамвай, монорельсовый транспорт;

- безрельсовой -- троллейбус, автобус.

По роду используемой двигательной силы весь городской общественный транспорт можно объединить в две большие группы:

- с электрическим двигателем--метрополитен, глубокие вводы электрифицированных железных дорог, трамвай, троллейбус, монорельсовый транспорт;

- с двигателем внутреннего сгорания -- автобус с карбюраторным и дизельным двигателем, речной трамвай, вертолет.

Автоматизированные системы диспетчерского управления пассажирским транспортом

Назначение системы

Автоматизированная система диспетчерского управления пассажирским транспортом предназначена для обеспечения надежного слежения и контроля движения подвижного состава пассажирского транспорта на линии.

Мониторинг подвижного состава представляет собой получение данных от подвижного состава, их хранение и анализ.

Контроль движения подвижного состава состоит в выдаче управляющих воздействий, определяющих режим движения подвижного состава на линии.

Состав системы

Автоматизированная система диспетчерского управления пассажирским транспортом включает:

- средства измерения и контроля, установленные в подвижном составе (телематические устройства);

- диспетчерский центр, включающий:

- сервер базы данных;

- коммуникационный сервер;

- сервер приложений;

- автоматизированные рабочие места операторов.

Система использует:

- систему спутниковой навигации GPS или ГЛОНАСС;

- сеть оператора мобильной связи стандарта GSM 900/1800 или CDMA-450.

Состав системы диспетчерского управления

Функции системы

Автоматизированная система диспетчерского управление пассажирским транспортом обеспечивает выполнение следующих функций:

- Мониторинг текущего положения подвижного состава в реальном времени с частотой от 10 секунд или по запросу оператора;

- Автоматический контроль выполнения заданного маршрута движения с выдачей сообщения при отклонении от маршрута;

- Автоматическое отслеживание выполнения расписания движения по маршруту с индикацией отклонения от расписания;

- Генерация и отправка тестового сообщения от оператора к водителю;

- Голосовое соединение, как по инициативе оператора, так и по инициативе водителя;

Формирование отчетных форм, включая:

- история движения

- отчет о пробеге

- отчет о работе маршрута

- интервалы движения

- регулярность движения

Системы мониторинга транспорта. Система диспетчеризации Position Report предназначена для автоматизации процессов управления транспортом.

Системы мониторинга транспорта.

Техническое описание системы диспетчеризации:

Система диспетчеризации Position Report предназначена для автоматизации процессов управления транспортом, повышения эффективности контроля за производственной деятельностью транспорта, а также для решения задач противодействия угону транспортных средств.

Данный вариант исполнения системы диспетчеризации автотранспорта предполагает реализацию системы спутниковой навигации и мониторинга для автотранспорта на базе оборудования и программного обеспечения, поставляемого ООО «Системы Мониторинга».

Система Position Report в общем виде состоит из следующих подсистем:

- Подсистема навигации - спутниковая система определения координат GPS (Navstar)/ГЛОНАСС на базе группировки среднеорбитальных спутников;

- Бортовое оборудование, устанавливаемое на подвижные объекты - комплект, включающий в себя навигационный GPS(GPS/ГЛОНАСС)-приемник, контроллер, устройство приема/передачи информации, дополнительное оборудование (дискретные и аналоговые датчики; громкая связь, ЖК-дисплей и др.);

- Подсистема обмена информацией - реализуется на базе следующих вариантов: радиосеть местного оператора сотовой связи, транкинговая сеть, конвенциальная сеть (УКВ), radio-ethernet, спутниковая связь (Globalstart, Inmarsat, Thuraja);

- Подсистема контроля и управления - диспетчерский центр (ДЦ).

Общая схема системы навигации, мониторинга и контроля транспорта

Вариант системы для режима «online» - подсистема передачи информации реализуется на базе радиосети местного оператора сотовой связи стандарта GSM

Схема системы навигации и мониторинга в режиме «online»

В данном варианте система Position Report обеспечивает:

1. Возможность установления местонахождения автотранспорта по отдельному запросу с диспетчерского пульта в реальном времени.

2. Построение маршрута автотранспорта в реальном времени на электронной карте в ДЦ по данным, автоматически передаваемым с определенной периодичностью с бортового терминала.

3. Автоматизацию отчетности по результатам анализа маршрутов, включающую в себя графическое и символьное представление маршрута автотранспорта на электронном плане местности, сведения о пробеге, времени, остановках, расходе горючего, и т.п. в табличном и/или графическом виде.

4. Опция. Возможность передачи на ДЦ сообщений о факте срабатывании и состоянии датчиков (в частности, открытия дверей, о нажатии водителем «тревожной кнопки» в автомобиле и др.);

5. Опция. Голосовая связь с водителем, прослушивание разговоров в кабине автомобиля.

В подсистеме связи предполагается использование каналов связи GSM: CSD, SMS, GPRS.

Результаты отчетов служат исходными данными для проведения экономических расчетов и принятия обоснованных управленческих решений транспортным хозяйством.



3 Основная часть

3.1 Дерево вызова процедур

Инициализация

Сброс

Диагностика

Диагностика ПО

Диагностика аппаратуры

Загрузка параметров

Загрузка из памяти

Загрузка с пульта

Формирование маршрутов

Определение остановок

Сбор информации по основным точкам остановок

Определение критических зон

Определение времени прохождения маршрута

Определение расстояния между точками маршрута

Расчет скорости транспортного средства

Загруженность трафика

Работа светофоров

Вывод маршрута

Отслеживание текущего положения

Нахождение на линии

Подтверждение нахождения транспорта на линии

Нахождение в зоне технического контроля

Подтверждение нахождения транспорта в зоне тех. контроля

Нахождение на стоянке

Подтверждение нахождения транспорта на стоянке

Составление отчетных форм по расходу топлива

Снятие показаний с датчика расхода топлива

Снятие показаний с датчика уровня топлива в баке

Уровень топлива в норме

Критический уровень топлива

Составление отчетных форм по количеству выручки

Получение стоимости билета за проезд

Стоимость билета

Стоимость льготного билета

Стоимость проездного билета

Определение количества пассажиров

Количество пассажиров с льготами

Количество пассажиров, имеющих проездной билет

Количество пассажиров не льготных категорий

Сохранение отчета на носитель

3.2 Синтез автомата Мура

Рассматривается ветка дерева процедур - отслеживание текущего положения.

Рис. 3 Блок - схема работы автомата

Входные сигналы:

U1 - готовность работы;

U2, U3 - проверка местоположения;

U4 - доп. проверка на случай ошибки, находится ли транспорт на линии;

U5 - доп. проверка на случай ошибки, находится ли транспорт в зоне технического контроля;

U6 - доп. проверка на случай ошибки, находится ли транспорт на стоянке;

Выходные сигналы:

V1 - транспорт находится на линии;

V2 - транспорт находится в зоне технического контроля;

V3 - транспорт находится на стоянке;

Таблица 3 Синтезированная схема формирования управляющих сигналов

Исходные состояния	Исходные состояния триггеров	Состояния триггеров после перехода	Условие	Сигналы на D входы триггеров
	Т3	Т2	Т1	Т3	Т2	Т1		D3	D2	D1
Q0Q0	0	0	0	0	0	0		0	0	0
Q0Q1	0	0	0	0	0	1		0	0	1
Q1	0	0	1	0	1	0		0	1	0
Q1	0	0	1	0	1	1		0	1	1
Q1Q4	0	0	1	1	0	0		1	0	0
Q2Q2	0	1	0	0	1	0		0	1	0
Q2Q5	0	1	0	1	0	1		1	0	1
Q3Q3	0	1	1	0	1	1		0	1	1
Q3Q6	0	1	1	1	1	0		1	1	0
Q4Q4	1	0	0	1	0	0		1	0	0
Q4Q7	1	0	0	1	1	1		1	1	1
Q5Q0	1	0	1	0	0	0	1	0	0	0
Q6Q0	1	1	0	0	0	0	1	0	0	0
Q7Q0	1	1	1	0	0	0	1	0	0	0

Выходные сигналы	Сигналы на триггер
V1 = Q5 V2 = Q6 V3 = Q7	D1 = Q0U1+Q1+Q2U4+Q3+Q4U6 D2 = Q1 +Q1+Q2++Q4U6 D3 = Q1U2U3+Q2U4+Q3U5+

4. Расчет надежности

4.1 Общая часть

На этом этапе проектирования будет произведён расчёт надёжности устройства, которая является одним из важнейших параметров функционирования любого электронного устройства.

В целом надёжность устройства определяется надёжностью каждого элемента отдельно. Под надежностью понимают свойство того или иного объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующие нормальную работоспособность объекта.

Отказом называется полная или частичная утрата работоспособности прибором. Главной частью понятия надёжности является понятие безотказности. Безотказностью называют свойство прибора сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации.

Увеличение уровня интеграции интегральных микросхем ведет к повышению надежности устройств за счет сокращения главным образом паяных и контактных соединений, надежность которых на один-два порядка ниже по сравнению с надежностью соединений в корпусе ИС. Причем по мере совершенствования технологии число отказов ежегодно падает на 50-70 %.

Современные полупроводниковые ИМС выдерживают эксплуатационные нагрузки в следующих пределах: по температуре от -196 до +200С по вибропрочности и виброустойчивости - до 100 в диапазоне частот (2...5)*10³ Гц.

Надежность обеспечивается техническими и организационно-техническими мерами. Технические меры обеспечения надежности содержат два основных направления: обеспечение надежности ИС и конструкций РЭА. Организационно-технические меры включают в себя проектные мероприятия.

4.2 Подбор элементов

При выборе микросхем для реализации принципиальной схемы разработанного устройства был проведен анализ параметров микросхем различных серий и структур, выпускаемой отечественной промышленностью.

На сегодняшний день выпускается множество серий цифровых микросхем, основным различием которых является тип применяемой логики. Вообще различают такие основные технологии: резисторно-связная логика (РСЛ), эмиттерно-связная логика (ЭСЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) и др.

В результате проведенного анализа было принято решение о целесообразности применения в данном устройстве микросхем технологии ТТЛ, поскольку функциональный набор микросхем данной структуры содержит все необходимые элементы для разработанной схемы. Ещё одно достоинство этой структуры состоит в том, что напряжение питания для всех серий микросхем ТТЛ одинаково, что упрощает решение вопроса питания всего устройства.

Необходимые ИМС:

К155ЛН1

Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ.

Необходимое количество: 1 шт.

Использовано элементов: 4 из 6

К155ЛИ1

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И.

Необходимое количество: 3 шт.

Использовано элементов: 9 из 12

К155ЛЛ1

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ.

Необходимое количество: 1 шт.

Использовано элементов: 3 из 4

К155ТМ5

Микросхема представляет собой четыре D-триггера.

Необходимое количество: 1 шт.

Использовано триггеров: 3 из 4

К155ИД12

Микросхема представляет собой дешифратор на 3 входа и 8 выходов для управления шкалой со сдвигом одной точки.

Необходимое количество: 1 шт.

4.3 Расчетная часть

Количественная оценка надежности производиться с помощью различных параметров. Чаще всего используется интенсивность отказов .

Данные о надежности ИМС определяются по формуле:

=10^-10(413+6,66Х+1,03У)[Ч^-1];

где Х -- число элементов в МС, У -- число выводов в ИМС.

Если время выражать в часах, то единица будет час в минус первой степени. Таким образом, интенсивность отказов определяется как относительное число элементов, отказавших за один час работы. Также необходимо учесть надежность соединений: соединения контактные - 10^-7 ч^-1;соединение пайкой -- 10^-9 ч^-1; провода печатные или обычные в расчете на 1мм --10^-9 ч^-1.

Для определения надежности спроектированного устройства необходимо знать надежность всех использованных микросхем. Воспользовавшись формулой, определим отдельно надежность каждой микросхемы:

К155ЛН1:	=10-10413+6,66*4+1,03*104,510-8 ч-1;
К155ЛИ1:	=10-10(413+6,664+1,0316) 4,510-8 ч-1;
К155ЛИ1:	=10-10(413+6,664+1,0316) 4,510-8 ч-1;
К155ЛИ1:	=10-10(413+6,661+1,033) 4,2210-8 ч-1;
К155ЛЛ1:	=10-10(413+6,663+1,038) 4,4310-8 ч-1;
К155ТМ5:	=10-10(413+6,663+1,0314) 4,43 10-8 ч-1;
К155ИД12:	=10-10(413+6,661+1,0311) 4,3010-8 ч-1;

Для получения надежности всей схемы необходимо сложить все полученные результаты по расчетам надежности микросхем, получив тем самым общий показатель интенсивности отказов данного проектируемого устройства:

_общ=3,09610^-7 ч^-1;

В начальной стадии проектирования системы обычно производят приблизительный расчет ее надежности. Сущность расчета сводится к определению количественных характеристик надежности:

Р(t) -вероятность безотказной работы в определенном интервале времени.

То - наработка на отказ, или среднее время безотказной работы восстановленного изделия между отказами, т.е. математическое ожидание времени исправной работы. Эта величина характеризует надежность однотипных изделий до их первого отказа.

Вероятность безотказной работы:

_общ=3,09610^-7 ч^-1;

Среднее время безотказной работы:

Анализ показывает, что все элементы, входящие в схему, влияют на безотказность ее работы, таким образом, что схема с точки зрения надежности представляет цепочку последовательно соединенных элементов.

Таблица 4 Результат расчета надежности

№ микросхемы	Наименование микросхемы	N, шт.	л, 10-8 ч-1
1	К155ЛН1	1	4,50
2	К155ЛИ1	1	4,50
3	К155ЛИ1	1	4,50
4	К155ЛИ1	1	4,22
5	К155ЛЛ1	1	4,43
6	К155ТМ5	1	4,43
7	К155ИД12	1	4,30
Суммарная интенсивность отказов	30,96



Заключение

При выполнении данного курсового проекта была разработана и рассчитана система логического управления городским транспортом. Полученное устройство удовлетворяет условиям технического задания. Были получены необходимые навыки по расчету и проектированию автоматов, в частности автомата МУРА.

Так же, считаю необходимым отметить, что в ходе выполнения работы были получены дополнительные навыки в оформлении отчетной документации, а так же в поиске необходимых ГОСТов.



Список использованных источников

1. Сулимов Ю.И. Робототехника: методические указания по курсовому проектированию

2. Карпов Ю.Г. Теория автоматов. - СПб.: Питер, 2002. -- 224 с.: ил.

3. ГОСТ 2.106-96 - Единая система конструкторской документации

4. Родюков В.П. Работы выпускные квалификационные: методические указания по оформлению технической документации

5. http://censec.ru/benefits/sistemy_monitoringa_transporta/

6. http://www.jd-enciklopedia.ru/15-upravlenie-perevozochnym-processom/15-2-avtomatizirovannaya-sistema-upravleniya-zheleznodorozhnym-transportom/

7. http://www.chipinfo.ru

Размещено на Allbest.ru