Синтез синхронного и асинхронного автомата
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
µний:
)Комбинационная логика свободна от помех;
2)Значение переменных двух последовательных входных набора должны только различаться в одной переменной (только соседние наборы);
)Переход из одного устойчивого состояния в другой осуществляется через неустойчивые за конечное время.
Для описания алгоритма работы автомата используется примитивная таблица переходов и выходов (ПТПиВ).
ПТПиВ содержит столько строк сколько возможных комбинаций входных сигналов.
В каждом столбце ПТПиВ должно быть только одно устойчивое состояние, то которое соответствует рассматриваемому состоянию.
Недостатком ПТПиВ является большое число состояний, избыточность, потребность в минимизации. ПТПиВ строится для частичного автомата.
Примитивная таблица переходов и выходов.
Примитивной называется таблица переходов и выходов, в которой в каждом столбце Si имеется только одно устойчивое состояние Si. В этой таблице используются только непосредственные переходы из неустойчивого состояния в устойчивое, т.е. длина цепочки перехода равна единице. Примитивная таблица используется при начальном описании алгоритма работы автомата.
3.2Минимизация числа состояний
Состояния Si и Sj называются совместимыми, если при любой допустимой последовательности входных сигналов соответствуют выходные сигналы, полученные из Si и из Sj, могут быть доопределены до одинаковых.
Отношение совместимости не обладает свойством транзитивности.
Минимизированная ПТПиВ для секретного замка изображена на рисунке
1234567891011121300000000000000100000000000100000000000200000000003001100011411000001500000016111111711111811119111101111112
После этапа минимизации получаем автомат с семью состояниями, для которого минимизированная таблица переходов и выходов имеет вид:
Полученная таблица переходов.
S0S1S3S4S5S9S0S4S0S4S0S4S4XXS4S5S4XXXS4S4S4S4S3S3S4XXXS1XS4XS4XS9XS9S9S9XS9XS5S5S9S1S1XS9S9S9000010010101
Для наглядного представления построим граф связей автомата, в котором рёбрами указываем, есть ли переход между состояниями или нет:
3.3Соседнее кодирование
Для данного варианта один из возможных способов соседнего кодирования можно отобразить следующим образом:
S4S5SдS0S9XS3S1-S0>S5-Sд-S0-S0>S3-Sд-S0-S4>S1-S9-S45-S9>S5-S4-S9
Кодирования состояний
SZ1Z2Z3S0010S1011S3111S4000S5100S9001Sд110
После кодирования получена таблица.
Таблица переходов и выходов секретного замка
S4SдS0S0S9SдXS4S4S5XS4XXXS4S4S4XXXXXS4S4XXS4S3S3XXS4XXXS1XXS4S9S4XXS9XXS9S5S5XXS9XXS9S9S4XS1S1XXS9010100000010XX01
Кодированная матрица состояний
S4S5SдS0S1S3S9000110010010001110X000000100X000XXX000000000XXXXX000000XX000111111XX000XXXXXX000001000XXXXX001100100XXXXX001001000X011XXX001
Матрица представления функций z1, z2, z3 имеет вид:
**X*XXXXXXXXXXX**XXXXXXXXXXX**XXXXXXX
****XXXXXXXXXXXX**XXXXX*XXXXXXXXXXX**XX
*XXXXXXXXXXXX**XXXXX*XX*XX*XX*XX*XX**X**XX*
Определим выходные функции Y1, Y2
***X
X*
Функциональная схема и расчёт её характеристик
Технические характеристики микросхем серии 531:
Для реализации функциональной схемы асинхронного автомата могут быть использованы следующие микросхемы серии 155:
КР531ЛА1 - 8 шт.;
КР531ЛА2 - 1 шт.;
КР531ЛР9 - 3 шт.;
Тип микросхемыФункциональное назначениеIcр, мАT0-1 max, нсT1-0 max, нсКР531ЛА12 элемента 4 И-НЕ18мА20КР531ЛА21 элемент 8 И-НЕ27 мА15КР531ЛР91 элемент 2 И-НЕ165,5Напряжение питанияp = 5 В + 0,05%.
Так как самый длинный путь сигнала от входа к выходу составляет 4 логических элементов, то время, которое потребуется сигналу для прохождения этого пути (максимальное время срабатывания схемы) будет равно:
tmax=2*20+2*5,5=70 нс.=8*18+3*16+27=219 mA=U*I=5*219=1,095 Вт
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта были разработаны два вида автомата: синхронный и асинхронный.
) Разработанный синхронный автомат - счетчик, выполняет две микрооперации: сброс кода и Счет в последовательности 0000-0001-0011-0111-0110-0100-1100-1110-1111-1101-1001-1011-1010-0010-1000-0101.
Автомат был реализован на основе элементной базы И-НЕ. За память отвечает двухступенчатые JK-триггеры.
Для проверки правильности работы автомата было проведено логическое моделирование.
Характеристики схемы были рассчитаны на основе микросхем серии КР555.
2) Разработанный асинхронный автомат - секретный замок выполняет следующие функции, такие как: установка в начальное состояние, открывающая последовательность, открытие двери, снятие тревоги, тревога, закрытие двери.
Автомат реализован на основе элементной базы И-НЕ. Установка в начальное состояние реализована на элементах И и ИЛИ. Память реализована линиями обратной связи по внутренним переменным, что делает автомат более быстрым.
Для проверки правильности работы автомата было проведено временное моделирование.
Характеристики схемы также рассчитаны на основе микросхем серии КР531.
Библиографический список
1.Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Прикладная теория цифровых автоматов для студентов дневной формы обучения направления 6.0501 - Компьютерная инженерия / Сост. Шалимова Е.М., Новоселов В.Г. - Севастополь: СевНТУ, 2010. - 20 с.
2.Новоселов В.Г. Прикладная теория цифровых автоматов. Ч. 3-4. Синхронные и асинхронные цифровые автоматы с памятью. Учебное пособие. - К: ИСИО, 1993. - 144 с.
.Антик М.И. Синхронные цифровые автоматы. Учебное пособие. - Москва: МГТУ, 2006. - 99 с.
.Шило В.Л. Популярные микросхемы ТТЛ. Серии КР1533 КР1531 К531 К555 К155. Справочник. - Москва: Аргус, 1993. -