2.3. Склад пристроїв
Керуючий автомат
Керуючий автомат складається з комбінаційної схеми і пам’яті на триге-
рах. Тип тригерів і елементний базис задані в технічному завданні
Програмувальна логічна матриця
ПЛМ складається із двох матриць, де виходи першої приєднуються на входи другої і дозволяють реалізувати комбінаційні схеми в базисі {І/АБО, І/АБО-НЕ}.
2.4. Етапи проектування і терміни їх виконання
Розмітка станів автомата
Формування вхідного та вихідного алфавітів
Побудова графа автомата
Побудова таблиці переходів
Побудова структурної таблиці автомата
Синтез комбінаційних схем для функцій збудження тригерів і вихідних сигналів
Побудова схеми автомата в заданому базисі.
2.5. Перелік текстової і графічної документації
Титульний лист
Аркуш з написом «Опис альбому»
Опис альбому
Аркуш з написом «Технічне завдання»
Технічне завдання
Аркуш з написом «Керуючий автомат. Схема електрична функціональна»
Керуючий автомат. Схема електрична функціональна
Аркуш з написом «Пояснювальна записка»
Пояснювальна записка.
Керуючий автомат
Схема електрична
Пояснювальна записка
Зміст
4.1 Вступ……………………………………………………………………………….….…2
4.2 Синтез автомата………………………………………………………………….……...2
4.2.1 Структурний синтез автомата………………………………………….…….2
4.3 Синтез комбінаційних схем…………………………………………………………….6
4.3.1 Представлення функцій f4 в канонічній формі алгебри Буля………………6
4.3.2 Представлення функцій f4 в канонічній формі алгебри Жегалкіна……..…6
4.3.3 Представлення функцій f4 в канонічній формі алгебри Пірса…………..…6
4.3.4 Представлення функцій f4 в канонічній формі алгебри Шефера……….….7
4.3.5 Визначення належності функції f4 до п’яти чудових класів……..……...…7
4.3.6 Мінімізація функції f4 методом невизначених коефіцієнтів……….………7
4.3.7 Мінімізація функції f4 методом Квайна-Макласкі…………………………..8
4.3.8 Мінімізація функції f4 методом діаграм Вейча……………………………...9
4.3.9 Спільна мінімізація функцій f1, f2, f3………………………………………..9
4.3.10 Одержання операторних форм для реалізації на ПЛМ…………………...13
4.4 Висновок………………………………………………………………………..………......14
4.5 Список літератури………………………………………………………………………...15
4.1 Вступ
На основі «Технічного завдання ІАЛЦ.463626.002 Т3» виконуємо синтез автомата та синтез комбінаційних схем. Умова курсової роботи вимагає представлення функції f4 в канонічних формах алгебри Буля, Жегалкіна, Пірса та Шефера.
4.2 Синтез автомата
4.2.1. Структурний синтез автомата
За графічною схемою алгоритму виконаємо розмітку станів автомата.
2
Початок
Z1
X2
0
Z4
Z2
1
Y1 Y2
Z5
Y3
Z3
Y1
Y2
0
X2
Z6
1
Z7
Y3
Y1 Y3
Z8
Y1
1
X1
0
Z9
Y4 Y5
Рисунок 4.1 Розмітка
станів автомата Мура
Z1
Кінець
X2
X1
Z4/Y3
Z5/Y2
Z6/Y3
Z7/Y1Y3
Z8/Y1
Z9/Y4Y5
Z1/0
-
-
Not X1
-
X2
Not x2
Not x2
Z2/Y1Y2
-
Z3/Y1
X1
Згідно з блок-схемою алгоритму (рисунок 4.1) побудуємо граф автомата Мура (рисунок 4.2), виконаємо кодування станів автомата.
Рисунок 4.2 Граф автомата
D
Для синтезу логічної схеми автомата необхідно виконати синтез функцій збудження тригерів та вихідних функцій автомата. Кількість станів автома- та дорівнює 7, кількість тригерів знайдемо за формулою K>= ]log2N[ = ]log27[, звідки К = 3. Так як для побудови даного автомата необхідно використовувати D-тригери, запишемо таблицю переходів цього типу тригерів (рисунок 4.3).
0
1
0
0
0
0
1
4
Рисунок 4.3 Таблиця переходів
D-тригера
1
1
1
0
1
На основі графа автомата (рисунок 4.2) складемо структурну таблицю автомата (таблицю 4.1).
Стан |
Код початкового стану |
Код стану переходу |
Керуючі сигнали |
Логічні умови |
Функції збудження тригерів |
|||||||||||||||||
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
Y4 |
Y5 |
X1 |
X2 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
||||
Z1 → Z2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|||
Z1 → Z4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|||
Z2 → Z3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
0 |
1 |
0 |
|||
Z3 → Z1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
Z4 → Z5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
0 |
0 |
|||
Z5 → Z5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|||
Z5 → Z6 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|||
Z6 → Z7 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
1 |
0 |
|||
Z7 → Z8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
1 |
1 |
|||
Z8 → Z1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
Z8 → Z9 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
Z9 → Z1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
- |
- |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
На основі структурної таблиці автомата виконаємо синтез комбінаційних схем для вихідних сигналів і функцій збудження тригерів. Аргументами функцій збудження тригерів та вихідних сигналів є коди початкових станів та вхідні сигнали. Виконаємо мінімізацію вищевказаних функцій методом Вейча. Зауважимо, що операторні представлення функцій сформовані враховуючи елементний базис {2І-НЕ, 4АБО}.
|
Q3 |
|
|
Y1 |
|
Q4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Q2 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q3 |
|
|
Y2 |
|
Q4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Q2 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q3 |
|
|
Y3 |
|
Q4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Q2 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q3 |
|
|
Y4 |
|
Q4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Q2 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q3 |
|
|
Y5 |
|
Q4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
Q2 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
Q1 |
|
|
|
5
Рисунок
4.5 Діаграм Вейча для функцій управляючих
сигналів
Y1 = Q4Q3Q2 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q2Q1
Y2 = Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1
Y3 = Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1
Y4 = Y5 = Q4Q3Q2Q1
-
Q3
Q1
Q1
D4
Q4
Q2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
X2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Q2
10
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
X2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
X1
X1
Рисунок 4.5 Діаграми Вейча для функцій збудження тригерів
|
|
Q3 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
Q1 |
|
Q1 |
|
|
D1 |
|||||||
Q4 |
Q2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
X2 |
||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||||
|
Q2 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
0 |
X2 |
||||||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|||||
|
|
X1 |
|
X1 |
|
|
||||||||
1
1
0
|
|
Q3 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
Q1 |
|
Q1 |
|
|
D3 |
|||||||
Q4 |
Q2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
X2 |
||||||
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||||
|
Q2 |
0 |
0 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
|||||
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
X2 |
||||||
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|||||
|
|
X1 |
|
X1 |
|
|
||||||||
1
1
1
D1 = Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3X2Q1
D2 = Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2X2
D3 = Q4Q3Q2 ˅ Q4Q3Q2Q1 ˅ Q4Q3Q2Q1
D4 = Q4Q3Q2Q1X1
Даних достатньо для побудови комбінаційних схем функцій збудження тригерів та функцій сигналів виходу, тобто і всієї комбінаційної схеми. Автомат будуємо на D-тригерах. Автомат є синхронним, так як його роботу синхронізує генератор, а D-тригер є керований перепадом синхросигналу. Схема даного автомату виконана згідно з єдиною системою конструкторської документації (ЄСКД) і наведена у документі «Керуючий автомат. Схема електрична функціональна ІАЛЦ.463626.003 Е2».
Арк.
7
