Синтез цифрового автомата
Разработка модели логической схемы для реализации электрической схемы цифрового автомата. Описание процессов минимизации, декомпозиции, кодирования, определения функций выхода и возбуждения триггеров, реализация логической функции на логических элементах.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 08.08.2018 |
Размер файла | 316,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
В данной курсовой работе мы рассматриваем синтез цифрового автомата. Теоретически мы по начально-заданной таблице входов и выходов разрабатываем модель логической схемы, по которой делаем электрическую схему, которую, реализовав на практике, получаем на реальном цифровом автомате.
В курсовой работе для решения поставленной задачи мы выполним ряд действий, к которым относят минимизация, декомпозиция, кодирование, определение функций выхода и возбуждения триггеров, упрощение логический функций и реализация этой логической функции на логических элементах.
Цель курсовой работы: изучить теоретическую основу разработки цифрового автомата и научится работать в ней.
Пояснительная записка
Глава I. Синтез абстрактного автомата
1.1 Исходные данные
Дана исходная таблица переходов и выходов:
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
X1 |
--/y2 |
5/-- |
1/y2 |
3/y2 |
10/-- |
3/-- |
4/у2 |
--/y2 |
1/-- |
3/y2 |
|
X2 |
3/y1 |
3/y1 |
6/-- |
3/y1 |
--/y1 |
--/y1 |
6/y1 |
9/y1 |
6/y1 |
8/у2 |
|
X3 |
7/-- |
7/у2 |
5/y1 |
2/y2 |
--/y2 |
7/y2 |
--/y2 |
6/у1 |
5/у2 |
2/y2 |
|
X4 |
10/y2 |
10/y2 |
4/y2 |
6/y2 |
4/y1 |
10/y2 |
4/y2 |
1/y2 |
4/-- |
--/-- |
|
X5 |
8/y2 |
8/y2 |
2/-- |
9/у1 |
2/у2 |
8/-- |
2/-- |
4/-- |
2/y2 |
3/y2 |
Разобьем исходную таблицу на таблицу переходов и таблицу выходов.
Таблица переходов:
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
X1 |
-- |
5 |
1 |
10 |
3 |
5 |
-- |
5 |
1 |
3 |
|
X2 |
3 |
3 |
6 |
3 |
-- |
-- |
6 |
9 |
5 |
8 |
|
X3 |
7 |
7 |
5 |
2 |
-- |
7 |
-- |
6 |
5 |
2 |
|
X4 |
10 |
10 |
4 |
6 |
4 |
10 |
4 |
1 |
4 |
-- |
|
X5 |
8 |
8 |
2 |
9 |
2 |
8 |
2 |
4 |
2 |
3 |
Таблица выходов:
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
X1 |
Y2 |
-- |
Y2 |
-- |
-- |
Y2 |
Y2 |
Y1 |
-- |
Y1 |
|
X2 |
Y1 |
Y1 |
-- |
Y1 |
Y1 |
Y1 |
Y1 |
Y1 |
Y1 |
Y2 |
|
X3 |
-- |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y1 |
Y2 |
Y2 |
|
X4 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
Y1 |
Y2 |
Y2 |
Y2 |
-- |
-- |
|
X5 |
Y2 |
Y2 |
-- |
Y1 |
Y2 |
-- |
-- |
-- |
Y2 |
Y2 |
1.2 Минимизация по алгоритму Ангера - Пола
Для минимизации цифрового автомата осуществляется последовательное попарное сравнение состояний и оценка степени их совместимости.
По степени совместимости состояния бывают:
· Абсолютно несовместимые - состояния имеющие разные выходные сигналы.
· Абсолютно совместимые - состояния, имеющие одинаковые выходные сигналы и равные функции перехода.
· Условно совместимые - состояния, совместимые при условии равенства функций выхода и эквивалентности функций перехода.
Составление треугольной матрицы
Для нахождения минимального частично-определенного автомата необходимо составить треугольную матрицу Ангера-Полла.
Треугольная матрица заполняется в 3 этапа:
1 этап:
На первом этапе мы определяем абсолютно несовместимые состояния, попарно сравнивая столбцы в таблице выходов.
Если значение не равно значению , то ставим «X» в соответствующей ячейке.
2 этап:
На втором этапе мы определяем абсолютно-совместимые состояния, попарно сравнивая столбцы в таблице переходов, пропуская те пары, что мы определили как абсолютно несовместимые. Если состояния одинаковы при одинаковых сигналах, то ставим «V» в соответствующей ячейке.
3 этап:
На третьем этапе мы определяем условно-совместимые состояния, производя попарное сравнение состояний, по таблице переходов, и в соответствующую ячейку матрицы Ангера-Пола записываем условие, при котором рассматриваемые состояния совместимы.
После выполнения описанных действий мы получим матрицу Ангера-Пола:
2 |
V |
|||||||||
3 |
3-6, 2-8, 5-7, 4-10 |
5-1, 8-2, 3-6, 2-5 |
||||||||
4 |
X |
X |
1-10, 6-4, 6-3, 2-3, 5-2 |
|||||||
5 |
10-4, 8-2 |
X |
X |
X |
||||||
6 |
V |
V |
1-5, 2-8, 5-7, 4-10 |
X |
3-5, 4-10, 2-8 |
|||||
7 |
3-6, 4-10, 8-2 |
3-6, 4-10, 2-8 |
V |
X |
4-4, 2-2 |
10-4, 8-2 |
||||
8 |
3-9, 4-8, 6-7, 10-1 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|||
9 |
3-6, 9-2, 9-7, 4-10 |
1-5, 4-10, 6-3, 8-2, 5-7 |
V |
X |
1-3, 4-4, 2-2 |
5-1, 8-2, 10-4 |
X |
3-6, 4-2, 6-5, 1-4 |
||
10 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
1-3, 2-5, 6-8, 5-2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Определение совместимых состояний
Для нахождения несовместимых (а так же совместимых) пар состояний треугольная таблица просматривается по столбцам, начиная с нижнего правого (т.е. 9-10). С правого нижнего столбца мы ищем первую ячейку, отмеченную крестом. В нашем случае это (8,10).Тогда во всех клетках, где есть пара (8,10), ставится крест. Эту процедуру мы проводим для всех клеток, отмеченных крестом (в том числе и свежеотмеченные), и заканчиваем, когда таких клеток не остаётся. В этом случае клетки без крестов соответствуют совместимым парам состояний, а клетки с крестами - несовместимым.
В итоге получаем окончательный вариант матрицы Ангера-Пола:
2 |
V |
|||||||||
3 |
X |
X |
||||||||
4 |
X |
X |
X |
|||||||
5 |
X |
X |
X |
X |
||||||
6 |
V |
V |
X |
X |
X |
|||||
7 |
X |
X |
V |
X |
X |
X |
||||
8 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|||
9 |
X |
X |
V |
X |
X |
X |
V |
X |
||
10 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
После выполнения этих действий мы получаем совместимые пары состояний - 1-2, 1-6, 2-6, 3-7, 3-9, 7-9.
Минимизированный цифровой автомат
Для получения минимизированного автомата мы рассматриваем совокупность максимальных множеств. Составление максимальных классов совместимости осуществляется по матрице Ангера-Пола. Все состояния, на пересечениях которых присутствует «V», считаются совместимыми. Рассмотрение максимальных классов совместимости осуществляются с крайнего правого столбца, имеющего, по крайней мере, одну клетку без «Х».
1. (S7;S9) Ф=(7,9)
2. (S3;S9 )&(S3;S7)&(S7;S9) Ф=(3,7,9)
3. (S2;S6) Ф=(2,6)
4. (S1;S6)&(S1;S7)&(S6;S2) Ф=(1,6,2)
Таким образом, получаем следующие максимальные множества:
b1={1,2,6}, b2={4}, b3={5},b4={3,7,9}, b5={8}, b6={10}.
Из этого получаем, что в минимизированном автомате будет 6 состояний, 5 входных сигналов и 2 выходных сигнала.
Построим таблицы переходов и выходов минимизированного автомата.
Заполнение таблицы переходов минимизированного автомата мы будем осуществлять путем сравнения с исходной таблицей переходов.
Например: в b1 входят состояния {1,2,6}. При входном сигнале x1 они все перейдут в состояние {5}, входящее в b3. Значит на пересечении {b1,x1} таблицы переходов минимизированного автомата мы запишем b3. Таким способом заполняем все ячейки.
Таблица переходов минимизированного автомата:
д |
b1 |
b2 |
b3 |
b4 |
b5 |
b6 |
|
x1 |
b3 |
b6 |
b4 |
b1 |
b3 |
b4 |
|
x2 |
b4 |
b4 |
b1 |
b1 |
b4 |
b5 |
|
x3 |
b4 |
b1 |
b1 |
b3 |
b1 |
B1 |
|
x4 |
b6 |
b1 |
b2 |
b2 |
b1 |
b1 |
|
x5 |
b5 |
b4 |
b1 |
b1 |
b2 |
b4 |
Алгоритм заполнения таблицы выходов минимизированного автомата аналогичен заполнению таблицы переходов минимизированного автомата, только в данном случае мы сравниваем с исходной таблицей выходов.
Таблица выходов минимизированного автомата:
л |
b1 |
b2 |
b3 |
b4 |
b5 |
b6 |
|
x1 |
y2 |
y1 |
y1 |
y2 |
y1 |
y1 |
|
x2 |
y1 |
y1 |
y1 |
y1 |
y1 |
y2 |
|
x3 |
y2 |
y2 |
y2 |
y2 |
y1 |
y2 |
|
x4 |
y2 |
y2 |
y1 |
y2 |
y2 |
y1 |
|
x5 |
y2 |
y2 |
y2 |
y2 |
y1 |
y2 |
1.3 Декомпозиция автоматов
Задача декомпозиции состоит в получении сети автоматов реализующих функции заданного автомата. Декомпозиция основана на разбиении множеств состояний автоматов.
-разбиением множества S является множество его подмножеств которые не пересекаются между собой и при объединении дают множество S. Эти подмножества называются блоками -разбиения.
Разбиение называется СП-разбиением, при условии что если состояния находятся в одном блоке, то при одинаковом входном взаимодействии состояния в которые перейдет автомат будут также находиться в одном блоке.
Определение СП разбиений
Определение СП-разбиений основано на предположении, что рассматриваемые состояния находятся в одном блоке. Если в разных блоках совпадает хотя бы 1 состояние, то эти блоки объединяются.
Ищем СП-разбиения, попарно рассматривая все состояния:
{1 2} X1{36} объединяем блоки, имеющие хотя бы одно одинаковое состояние и
X2 {4} получаем один блок {123456}. Это значит, что в данном случае
X3{41} => СП-разбиения нет. В таком случае ставил «Х»
X4{61} Аналогично рассматриваем все пары состояний
X5{54}
{13} X1{34} {1345}X1{134}
X2{4} X2{14}
X3{4} => {1345}{62}; X3{134} => {123456}; X
X4{62} X4{126}
X5{54} X5{125}
{14} X1{13} {1245} X1{134}
X2{14} X2{14}
X3{34} => {1345}{26}; X3{134} => {123456}; X
X4{26} X4{126}
X5{15} X5{125}
{15} X1{3} {12456} X1{1346}
X2{4} X2145}
X3{14} => {12456}{3}; X3{134} => {123456}; X
X4{16} X4{126}
X5{25} X5{1245}
{16} X1{34} {13456} X1{134}
X2{45} X2{145}
X3{14} => {13456}{3}; X3{134} => {123456}; X
X4{6} X4{126}
X5{45} X5{1245}
{23} X1{46} {12346} X1{1346}
X2{4} X2{145}
X3{1} => {12346}{5}; X3{143} => {123456}; X
X4{12} X4{126}
X5{14} X5{1245}
{24} X1{16} {12346} X1{1345}
X2{14} X2{145}
X3{13} => {12346}{5}; X3{143} => {123456}; X
X4{12} X4{126}
X5{13} X5{1245}
{25} X1{34} {245} X1{136}
X2{4} X2{14}
X3{1} => {1}{245}{36}; X3{13} => {123456}; X
X4{1} X4{12}
X5{24} X5{124}
{26} X1{46} {2456} X1{1345}
X2{45} X2{145}
X3{1} => {1}{2456}{3}; X3{13} => {123456}; X
X4{1} X4{12}
X5{4} X5{124}
{34} X1{14} {134} X1{134}
X2{1} X2{14}
X3{3} => {134}{2}{5}; X3{34} => {1345}{26};
X4{2} X4{26}
X5{1} X5{15}
{1345} X1{134}
X2{14}
X3{3134} => {123456}; X
X4{126}
X5{125}
{35} X1{34} {12} X1{36}
X2{4} X2{4}
X3{1} => {12}{345}; X3{41} => {123456}; X
X4{12} X4{61}
X5{12} X5{54}
{33} X1{4}
X2{5}
X3{1} => {14}{36}{2};
X4{2}
X5{14}
{14} X1{13} {1245} X1{134}
X2{14} X2{14}
X3{34} => {1345}{26}; X3{134} => {123456}; X
X4{26} X4{126}
X5{15} X5{125}
{45} X1{13}
X2{14}
X3{13} => {123456};
X4{12}
X5{12}
{46} X1{14} {13456} X1{134}
X2{15} X2{145}
X3{13} => {13456}{2}; X3{134} => {123456}; X
X4{2} X4{126}
X5{14} X5{1245}
{56} X1{34} {23456} X1{1346}
X2{45} X2{145}
X3{1} => {1}{23456}; X3{13} => {123456}; X
X4{24} X4{12}
X5{24} X5{124}
Отсюда следует, что СП-разбиений нет.
Декомпозиция автоматов при отсутствии СП-разбиений
При отсутствии СП-разбиений декомпозируемые автоматы соединяются в сеть, следовательно, на входе и выходе автоматов будут существовать логические функции преобразования входных и выходных сигналов. Задача декомпозиции при отсутствии СП-разбиений сводится к определению ортогональных р-разбиений и реализацию на их основе автоматов.
Определим ортогональные р-разбиения из множества состояний минимизированного автомата.
р1={1234; 56}, р2={1256; 34}, р3={135; 246}.
Каждое р-разбиение соответствует новому автомату, т.е обозначим блоки р-разбиений через состояния автоматов:
р1->E{e1=1234; e2=56}
р2->C{c1=1256; c2=34}
р3->D{d1=135; d2=246}.
Для каждого разбиения построим функцию перехода компонентных автоматов на основе функции перехода исходного автомата. Функции переходов компонентных автоматов определяют реакцию автоматов E, C, D на внешнее входное воздействие и что исходный автомат находится в состояние К, соответствующему произведению алфавитов компонентных автоматов.
e1*c1*d1=1 e2*c1*d1=5
e1*c1*d2=2 e2*c1*d2=6
e1*c2*d1=3 e2*c2*d1= *
e1*c2*d2=4 e2*c2*d2= *
Автомат E
д |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
x1 |
e1 |
e2 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
|
x2 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
e2 |
|
x3 |
e1 |
e1 |
e2 |
e1 |
e1 |
e1 |
|
x4 |
e2 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
|
x5 |
e2 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
e1 |
Автомат C
д |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
x1 |
c2 |
c1 |
c2 |
c1 |
c2 |
c2 |
|
x2 |
c2 |
c2 |
c1 |
c1 |
c2 |
c1 |
|
x3 |
c2 |
c1 |
c1 |
c2 |
c1 |
c1 |
|
x4 |
c1 |
c1 |
c1 |
c1 |
c1 |
c1 |
|
x5 |
c1 |
c2 |
c1 |
c1 |
c1 |
c2 |
Автомат D
д |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
x1 |
d1 |
d2 |
d2 |
d1 |
d1 |
d2 |
|
x2 |
d2 |
d1 |
d1 |
d1 |
d1 |
d1 |
|
x3 |
d2 |
d1 |
d1 |
d1 |
d1 |
d1 |
|
x4 |
d2 |
d1 |
d2 |
d2 |
d1 |
d1 |
|
x5 |
d1 |
d2 |
d1 |
d1 |
d1 |
d2 |
Для того, чтобы определить взаимное влияние автоматов друг не друга, определяют ф и ?-разбиение для каждого автомата в отдельности.
ф -разбиения устанавливают равенства функции переходов для различных состояний автоматов при одинаковом входном воздействии.
?-разбиение устанавливает равенство функций переходов из одного и того же состояния, но при различных входных сигналах.
Определим ф-разбиения для компонентных автоматов, путем сравнения столбцов таблиц переходов:
фe= {123};{25};{6}.
фc ={1};{2};{3}; {4}; {5}; {6}.
фd = {1};{26};{3};{4};{5}.
Определим з-разбиения для компонентных автоматов, путем сравнения строк таблиц их переходов:
?e = {12};{34};{56}.
?c = {1};{2};{3};{4}: {5}.
?d = {1};{23};{4};{5}.
Определение входных сигналов компонентных автоматов и составление таблиц
Влияние автоматов друг на друга определяется по следующему правилу: если произведение р-разбиений i-го автомата меньше или равно ф-разбиению i-го автомата, то составляющая определяется как произведение р-разбиений исключая р-разбиение i-го автомата.
р1*р2={12,34,56}
р1*р3={13,5,24,6}
р2*р3={15,26,3,4}
р1*р2*р3={1,2,3,4,5,6}
При сравнении произведений р-разбиений и ф-разбиений автоматов видно, что автоматы непосредственно не влияют на входные сигналы друг друга. Однако, при рассмотрении ортогональных р-разбиений видно, что на входной сигнал автомата С влияют D и E совместно, на входной сигнал автомата D - С и E совместно, а на входной сигнал автомата E - C и D совместно. Следовательно, составляющая входного сигнала .
Для составления таблиц переходов автоматов C,D и E примем следующие обозначения:
E{e1=1234; e2=56}
C{c1=1256; c2=34}
D{d1=135; d2=246}
U={u1=x1,x2; u2=x3; u3=x4; u4=x5}
V={v1=x1; v2=x2,x3; v3=x4; v4=x5}
W={w1=x1; w2=x2,x3; w3=x4; w4=x5}.
Таблицы заполняем по следующему алгоритму на примере первой ячейки:
c1*d1*e1=1. По сигналу u1(x1,x2) автомат E перейдет в состояния e1, что мы и запишем в первую ячейку таблицы переходов автомата E.
Таким образом заполняются все ячейки всех трёх автоматов:
д |
e1 |
e2 |
д |
c1 |
c2 |
д |
d1 |
d2 |
|||
c1*d1, u1 |
e1 |
e1 |
e1*d1, v1 |
c2 |
c2 |
e1*c1, w1 |
d1 |
d2 |
|||
c1*d2, u1 |
e2 |
e1 |
e1*d2, v1 |
c1 |
c1 |
e1*c2, w1 |
d2 |
d1 |
|||
c2*d1, u1 |
e1 |
e1 |
e2*d1, v1 |
c2 |
c1 |
e2*c1, w1 |
d1 |
d2 |
|||
c2*d2, u1 |
e1 |
e1 |
e2*d2, v1 |
c2 |
c1 |
e2*c2, w1 |
d1 |
d1 |
|||
c1*d1, u2 |
e1 |
e1 |
e1*d1, v2 |
c2 |
c1 |
e1*c1, w2 |
d2 |
d1 |
|||
c1*d2, u2 |
e1 |
e2 |
e1*d2, v2 |
c2 |
c1 |
e1*c2, w2 |
d1 |
d1 |
|||
c2*d1, u2 |
e1 |
e1 |
e2*d1, v2 |
c2 |
c1 |
e2*c1, w2 |
d1 |
d1 |
|||
c2*d2, u2 |
e1 |
e1 |
e2*d2, v2 |
c1 |
c1 |
e2*c2, w2 |
d1 |
d1 |
|||
c1*d1, u3 |
e1 |
e1 |
e1*d1, v3 |
c2 |
c1 |
e1*c1, w3 |
d2 |
d1 |
|||
c1*d2, u3 |
e1 |
e1 |
e1*d2, v3 |
c1 |
c2 |
e1*c2, w3 |
d2 |
d2 |
|||
c2*d1, u3 |
e2 |
e1 |
e2*d1, v3 |
c1 |
c1 |
e2*c1, w3 |
d1 |
d1 |
|||
c2*d2, u3 |
e1 |
e1 |
e2*d2, v3 |
c1 |
c1 |
e2*c2, w3 |
d1 |
d1 |
|||
c1*d1, u4 |
e2 |
e1 |
e1*d1, v4 |
c1 |
c1 |
e1*c1, w4 |
d1 |
d2 |
|||
c1*d2, u4 |
e1 |
e1 |
e1*d2, v4 |
c1 |
c1 |
e1*c2, w4 |
d1 |
d1 |
|||
c2*d1, u4 |
e1 |
e1 |
e2*d1, v4 |
c1 |
c1 |
e2*c1, w4 |
d1 |
d2 |
|||
c2*d2, u4 |
e1 |
e1 |
e2*d2, v4 |
c1 |
c1 |
e2*c2, w4 |
d1 |
d1 |
|||
e1*d1, v5 |
c1 |
c1 |
|||||||||
e1*d2, v5 |
c2 |
c1 |
|||||||||
e2*d1, v5 |
c1 |
c1 |
|||||||||
e2*d2, v5 |
c2 |
c1 |
Определение выходных сигналов осуществляется по произведению состояний компонентных автоматов E, C и D и входным сигналам в соответствии с таблицей выходов автомата B.
g |
c1*d1*e1 |
c1*d1*e2 |
c1*d2*e2 |
c2*d1*e1 |
c2*d2*e2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
x1 |
y2 |
y1 |
y1 |
y2 |
y1 |
|
x2 |
y1 |
y1 |
y1 |
y1 |
y1 |
|
x3 |
y2 |
y2 |
y2 |
y2 |
y1 |
|
x4 |
y2 |
y2 |
y1 |
y2 |
y2 |
|
x5 |
y2 |
y2 |
y2 |
y2 |
y1 |
Глава II. Структурный синтез цифрового автомата
2.1 Кодирование автомата
На основании таблиц переходов и логической функции строится структурная схема сети автоматов. Структурный автомат представляет собой композицию комбинационной (логической) схемы и элементов памяти, связанных со схемой. Входными переменными схемы являются входные переменные автомата - сигналы приходящие на блоки Ue, Vc, Wd. Выходы схемы Fe, Fc, Fd определяют переход автомата в следующее состояние.
Переход от абстрактного автомата к структурному осуществляется через c помощью кодирования входов, выходов и состояний абстрактного автомата.
Кодирование входных переменных состоит в сопоставлении каждому символу входного алфавита абстрактного автомата набора значений двоичных переменных <x1, x2, …,xn> таким образом, чтобы каждый символ алфавита имел уникальный, отличный от других символов, вектор. Для этого необходимо, чтобы выполнялось условие N2n, где N - число символов входного алфавита.
Кодировать таблицы переходов и выходов будем в соответствии с условиями:
c1d1= e1c1= e1d1= 00 u1=w1= 00 v1= 000
c1d2= e1c2= e1d2= 01 u2=w2= 01 v2= 001
c2d1= e2c1= e2d1= 10 u3=w3= 10 v3= 010
c2d2= e2c2= e2d2= 11 u4=w4= 11 v4= 011
v5= 111
Получим закодированные таблицы переходов компонентных автоматов:
д |
0 |
1 |
д |
c1 |
c2 |
д |
d1 |
d2 |
|||
0000 |
1 |
1 |
00000 |
0 |
0 |
0000 |
1 |
0 |
|||
0100 |
0 |
1 |
01000 |
1 |
1 |
0100 |
0 |
1 |
|||
1000 |
1 |
1 |
10000 |
0 |
1 |
1000 |
1 |
0 |
|||
1100 |
1 |
1 |
11000 |
0 |
1 |
1100 |
0 |
0 |
|||
0001 |
1 |
1 |
00001 |
0 |
1 |
0001 |
0 |
1 |
|||
0101 |
1 |
0 |
01001 |
0 |
1 |
0101 |
1 |
1 |
|||
1001 |
1 |
1 |
10001 |
0 |
1 |
1001 |
1 |
1 |
|||
1101 |
1 |
1 |
11001 |
1 |
1 |
1101 |
0 |
0 |
|||
0010 |
1 |
1 |
00010 |
0 |
1 |
0010 |
0 |
1 |
|||
0110 |
1 |
1 |
01010 |
1 |
0 |
0110 |
0 |
0 |
|||
1010 |
0 |
1 |
10010 |
1 |
1 |
1010 |
1 |
1 |
|||
1110 |
1 |
1 |
11010 |
1 |
1 |
1110 |
0 |
0 |
|||
0011 |
0 |
1 |
00011 |
1 |
1 |
0011 |
1 |
0 |
|||
0111 |
1 |
1 |
01011 |
1 |
1 |
0111 |
1 |
1 |
|||
1011 |
1 |
1 |
10011 |
1 |
1 |
1011 |
1 |
0 |
|||
1111 |
1 |
1 |
11011 |
1 |
1 |
1111 |
0 |
0 |
|||
00111 |
1 |
1 |
|||||||||
01111 |
0 |
1 |
|||||||||
10111 |
1 |
1 |
|||||||||
11111 |
0 |
1 |
Теперь получим закодированную таблицу переходов выходных сигналов, для этого примем следующие обозначения:
x1= 000 b1= 000 y1= 1 y2=0
x2= 001 b2= 001
x3= 010 b3= 010
x4= 011 b4= 100
x5= 111 b5= 011
b6= 111
g |
000 |
001 |
010 |
100 |
011 |
111 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
000 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
001 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
010 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
100 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
011 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
При синтезе цифровых автоматов применяются триггеры счета или триггеры типа «линия задержки»
Закодируем полученные нами таблицы переходов компонентных автоматов с помощью триггера счета. Для этого проведем инверсию столбцов «1»:
д |
0 |
1 |
д |
c1 |
c2 |
д |
d1 |
d2 |
|||
0000 |
0 |
1 |
00000 |
1 |
0 |
0000 |
0 |
0 |
|||
0100 |
1 |
1 |
01000 |
0 |
1 |
0100 |
1 |
1 |
|||
1000 |
0 |
* |
10000 |
1 |
* |
1000 |
0 |
0 |
|||
1100 |
0 |
* |
11000 |
1 |
* |
1100 |
* |
* |
|||
0001 |
0 |
1 |
00001 |
1 |
1 |
0001 |
1 |
1 |
|||
0101 |
0 |
0 |
01001 |
1 |
1 |
0101 |
0 |
1 |
|||
1001 |
0 |
* |
10001 |
1 |
* |
1001 |
0 |
1 |
|||
1101 |
0 |
* |
11001 |
0 |
* |
1101 |
* |
* |
|||
0010 |
0 |
1 |
00010 |
1 |
1 |
0010 |
1 |
1 |
|||
0110 |
0 |
1 |
01010 |
0 |
0 |
0110 |
1 |
0 |
|||
1010 |
1 |
* |
10010 |
0 |
* |
1010 |
0 |
1 |
|||
1110 |
0 |
* |
11010 |
0 |
* |
1110 |
* |
* |
|||
0011 |
1 |
1 |
00011 |
0 |
1 |
0011 |
0 |
0 |
|||
0111 |
0 |
1 |
01011 |
0 |
1 |
0111 |
0 |
1 |
|||
1011 |
0 |
* |
10011 |
0 |
* |
1011 |
0 |
0 |
|||
1111 |
0 |
* |
11011 |
0 |
* |
1111 |
* |
* |
|||
00111 |
0 |
1 |
|||||||||
01111 |
1 |
1 |
|||||||||
10111 |
0 |
* |
|||||||||
11111 |
1 |
* |
2.2 Определение функций логики
Определение функции выхода
Данная функция определяется из таблицы выходов:
g |
000 |
001 |
010 |
100 |
011 |
111 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
000 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
001 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
010 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
100 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
011 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Функция выхода определяется из кодированной таблицы выходов по следующей методике: если обозначить кодирующие переменные входа как а1, а2 и а3,
состояний - как t1 , t2, t3, выхода - как g, то функция выхода будет иметь вид:
Определение функции возбуждения триггеров
Опять обозначим кодирующие переменные входа как a1, a2 и a3, состояний - как t, заменив в матрице выходов состояния на их коды, получим описание функций u(t1), u(t2), u(t3).
2.3 Упрощение логических функций
Для упрощения функций u(t1), u(t2) и u(t3) используем карты Карно:
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
0 |
0 |
0 |
1 |
|||
0 |
0 |
1 |
0 |
|||
0 |
1 |
0 |
0 |
|||
По карте видно, что упростить функцию мы не можем, значит, мы оставляем её без изменений.
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
1 |
0 |
0 |
1 |
|||
1 |
0 |
1 |
0 |
|||
Получим упрощённую функцию u(t3):
Для упрощения функций u(t2) и g воспользуемся склеиванием и поглощением, а так же импликантной таблицей.
Как видно по импликантной таблице
Глава III. Разработка комбинационных логических схем
Мы получили 4 логические функции, которые необходимо реализовать на практике:
3.1 Логическая схема компонентного автомата E
Для этой схемы мы используем 1 схему 4-ИЛИ, 9 схем И, и 2 схемы НЕ.
3.2 Логическая схема компонентного автомата С
Для этой схемы мы используем 23 схемы И, 8 схем НЕ и 2 схемы 4-ИЛИ и схему 2-ИЛИ.
3.3 Логическая схема компонентного автомата D
Здесь мы используем 3 схемы НЕ, 3 схемы И, схему ИЛИ.
3.4 Логическая схема выхода
Здесь мы используем 11 схем НЕ, 24 схемы И, схемы 4-ИЛИ и 3- ИЛИ.
Заключение
автомат цифровой схема электрический
В данной курсовой работе мы рассмотрели синтез цифрового автомата. Теоретически мы по начально-заданной таблице входов и выходов разработали модель логической схемы, по которой сделали электрическую схему, реализовав на практике функцию V1, получили часть реального цифрового автомата.
В курсовой работе для решения поставленной задачи мы выполнили ряд действий, к которым относят минимизация, декомпозиция, кодирование, определение функций выхода и возбуждения триггеров, упрощение логический функций и реализация этой логической функции на логических элементах.
Мы изучили теоретическую основу разработки цифрового автомата и научились работать в ней.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Исследование структурной схемы цифрового автомата и операционного устройства. Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрооперациях. Кодирование его состояний. Характеристика функций возбуждения триггеров и формирования управляющих сигналов.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 06.12.2013Расчет схемы цифрового автомата, функционирующего в соответствии с заданным алгоритмом. Кодирование состояний. Составление таблицы функционирования комбинационного узла автомата. Запись логических выражений. Описание выбранного дешифратора и триггера.
курсовая работа [423,4 K], добавлен 18.04.2011Таблица истинности, функции алгебры логики разрабатываемого цифрового автомата. Функциональная логическая схема устройства. Минимизация функции алгебры логики, представление ее в базисе "И-НЕ". Функциональная схема минимизированных функций Y1 и Y2.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 22.10.2012Выполнение синтеза логической схемы цифрового устройства по заданным условиям его работы в виде таблицы истинности. Получение минимизированных функций СДНФ, СКНФ с использованием карт Карно. Выбор микросхем для технической реализации полученных функций.
контрольная работа [735,9 K], добавлен 10.06.2011Проектирование цифровых автоматов Мили и Мура с памятью в булевом базисе по заданной ГСА. Составление частично структурированной таблицы переходов-выходов. Построение функций выходов, логической схемы автомата. Особенности его экспериментальной проверки.
курсовая работа [628,7 K], добавлен 14.07.2012Описание функциональной схемы цифрового устройства для реализации микроопераций. Выбор элементной базы для построения принципиальной электрической схемы цифрового устройства. Разработка и описание алгоритма умножения, сложения, логической операции.
курсовая работа [684,0 K], добавлен 28.05.2013Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего устройства в виде цифрового автомата. Синтез синхронного счётчика. Минимизация функций входов для триггеров с помощью карт Карно. Синтез дешифратора и тактового генератора, функции выхода.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.01.2011Обобщенная схема конечного цифрового автомата. Структурная и каскадная схема мультиплексора. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата. Схема разработанного цифрового устройства. Синтез дешифратора автомата. Выбор серии микросхем.
контрольная работа [279,1 K], добавлен 07.01.2015Основные понятия о цифровом устройстве и главные принципы его построения. Этапы разработки цифрового автомата по алгоритму функционирования. Выбор микросхем, их учет и расчет мощности, потребляемой автоматом. Исследование цифрового автомата на переходе.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 09.10.2009Синтез цифрового аппарата Мура с D-триггером по заданному графу микропрограммы автомата. Функции прибора: ввод, вывод, хранение информации, выполнение микроопераций и вычисление логических условий. Составление эскиза. Синтез комбинационной схемы.
курсовая работа [58,3 K], добавлен 15.12.2010