Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Курсовой проект_Комп_логика_пример_рус

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
746.49 Кб
Скачать

закодирован элемент 4. γ=4. Строим матрицу Мγ (М4), выбрав из матрицы М` все строки, содержащие γ (4).

2-4

3-6

4-4

4-6

4-2

5-8

6-5

6-9 М`= 6-8 7-4 7-8 8-9 8-1 8-3 9-7 9-9 9-1

 

 

2-4

 

В4={2, 7}={0100, 0010} – множество

 

 

 

 

4-4

 

элементов из матрицы М4, которые уже

М4=

 

4-6

 

 

 

4-2

 

закодированы. Найдем множества

 

 

7-4

 

C1f C421 ={0110, 1100};

 

 

 

 

C1f C471 ={0011, 0110, 1010};

D41 {0110, 1100, 0011, 1010};

Для каждого кода из множества D41 найдем wgf= кδg- кγf 2 - межкодовое расстояние по Хэммингу.

 

2-4

 

 

4-4

 

 

4-2

 

 

7-4

 

 

 

W0110=

 

0100

 

+

 

0110

 

+

 

0110

 

+

 

0010

 

=

3

 

0110

 

 

0110

 

 

0100

 

 

0110

 

W1100=

 

0100

 

+

 

1100

 

+

 

1100

 

+

 

0010

 

=

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1100

 

 

1100

 

 

0100

 

 

1100

 

W0011=

 

0100

 

+

 

0011

 

+

 

0011

 

+

 

0010

 

=

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0011

 

 

0011

 

 

0100

 

 

0011

 

W1010=

 

0100

 

+

 

1010

 

+

 

1010

 

+

 

0010

 

=

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1010

 

 

1010

 

 

0100

 

 

1010

 

Выбираем код с минимальным значеним W.

К4=0110.

Из матрицы М` вычеркнем первую строку (2-4) и те строки, которые оказались полностью закодированными (4-4, 4-2, 7-4). В результате получаем новую матрицу М`, в первой строке которой не закодирован элемент 6. γ=6. Строим матрицу Мγ (М6), выбрав из матрицы М` все строки, содержащие γ (6).

21

 

3-6

 

 

 

3-6

 

В6=

{3, 4,

5} = {0101, 0110,

0001} –

 

 

 

 

 

4-6

 

 

 

4-6

 

множество элементов из матрицы М6,

 

5-8

М6=

 

6-5

 

 

6-5

 

 

 

6-9

 

которые

уже

закодированы.

Найдем

 

6-9

 

 

 

6-8

 

множества

 

 

 

6-8

 

 

 

 

 

 

М`=

7-8

C1f

C631

={1101, 0111};

 

 

 

 

8-9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8-1

C1f

C641

={1110, 0111};

 

 

 

 

8-3

 

 

 

 

={1001, 0011};

 

 

 

 

9-7

C1f

C651

 

 

 

 

9-9

D61

{1101, 0111, 1110, 1001, 0011};

 

 

9-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для каждого кода из множества D61 найдем

 

wgf= кδg- кγf 2 - межкодовое расстояние по Хэммингу.

 

3-6

 

 

4-6

 

 

6-5

 

 

 

W1101=

 

0101

 

+

 

0110

 

+

 

1101

 

=

6

 

1101

 

 

1101

 

 

0001

 

W0111=

 

0101

 

+

 

0110

 

+

 

0111

 

=

4

 

 

 

 

 

 

 

0111

 

 

0111

 

 

0001

 

W1110=

 

0101

 

+

 

0110

 

+

 

1110

 

=

8

 

 

 

 

 

 

 

1110

 

 

1110

 

 

0001

 

W1001=

 

0101

 

+

 

0110

 

+

 

1001

 

=

7

 

 

 

 

 

 

 

1001

 

 

1001

 

 

0001

 

W0011=

 

0101

 

+

 

0110

 

+

 

0011

 

=

5

 

 

 

 

 

 

 

0011

 

 

0011

 

 

0001

 

Выбираем код с минимальным значеним W.

К6=0111.

Из матрицы М` вычеркнем первую строку (3-6) и те строки, которые оказались полностью закодированными (4-6, 6-5). В результате получаем новую матрицу М`, в первой строке которой не закодирован элемент 8. γ=8. Строим матрицу Мγ (М8), выбрав из матрицы М` все строки, содержащие γ (8).

22

 

5-8

 

 

 

5-8

 

В8= {5, 6, 7, 1, 3} = {0001, 0111, 0010, 0000,

 

 

 

 

 

 

6-9

 

 

 

6-8

 

0101} – множество элементов из матрицы М8,

 

6-8

 

М8=

7-8

 

 

7-8

 

8-9

 

которые

уже

закодированы.

Найдем

М`=

8-9

 

 

 

8-1

 

множества

 

 

 

8-1

 

 

 

8-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1f

C851

={1001, 0011};

 

 

 

 

9-7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9-9

 

C1f

C861

={1111, 0011};

 

 

 

 

9-1

 

C1f

C871

={1010, 0011};

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1f C811 ={1000};

C1f C831 ={1101};

D81 {1001, 0011, 1111, 1010, 1000, 1101};

Для каждого кода из множества межкодовое расстояние по Хэммингу.

 

5-8

 

 

6-8

 

 

7-8

 

 

8-1

W1001=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

1001

 

1001

 

 

1001

 

 

1001

 

 

0000

W0011=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

0011

 

 

 

 

 

 

 

 

0011

 

 

0011

 

 

0011

 

 

0000

W1111=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

1111

 

 

 

 

 

 

 

 

1111

 

 

1111

 

 

1111

 

 

0000

W1010=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

1010

 

 

 

 

 

 

 

 

1010

 

 

1010

 

 

1010

 

 

0000

W1000=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

1000

 

 

1000

 

 

0000

W1101=

 

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0010

 

+

 

1101

 

 

 

 

 

 

 

 

1101

 

 

1101

 

 

1101

 

 

0000

D81 найдем wgf= кδg- кγf 2 -

8-3 + 10010101 = 10

+ 00110101 = 7

+ 11110101 = 13

+ 10100101 = 13

+ 10000101 = 12

+ 11010101 = 12

Выбираем код с минимальным значеним W.

К6=0011.

23

Из матрицы М` вычеркнем первую строку (5-8) и те строки, которые оказались полностью закодированными (6-8, 7-8, 8-1, 8-3). В результате получаем новую матрицу М`, в первой строке которой не закодирован элемент 9. γ=9. Строим матрицу Мγ (М9), выбрав из матрицы М` все строки, содержащие γ (9).

 

6-9

 

6-9

 

В9= {6, 8, 7, 1} = {0111, 0011, 0010, 0000}

 

 

 

 

8-9

 

8-9

 

– множество элементов из матрицы М9,

М`=

9-7

М9=

9-7

 

 

9-9

 

9-9

 

которые

уже

закодированы.

Найдем

 

9-1

 

9-1

 

множества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1f C961 ={1111}; C1f C981 ={1011}; C1f C971 ={1010}; C1f C911 ={1000};

D91 {1111, 1011, 1010, 1000};

Для каждого кода из множества межкодовое расстояние по Хэммингу.

 

6-9

 

 

8-9

 

 

9-7

 

 

9-9

W1111=

 

0111

 

+

 

0011

 

+

 

1111

 

+

 

1111

 

1111

 

 

1111

 

 

0010

 

 

1111

W1011=

 

0111

 

+

 

0011

 

+

 

1011

 

+

 

1011

 

 

 

 

 

 

 

 

1011

 

 

1011

 

 

0010

 

 

1011

W1010=

 

0111

 

+

 

0011

 

+

 

1010

 

+

 

1010

 

 

 

 

 

 

 

 

1010

 

 

1010

 

 

0010

 

 

1010

W1000=

 

0111

 

+

 

0011

 

+

 

1000

 

+

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

1000

 

 

0010

 

 

1000

D91

найдем

wgf= кδg-

кγf 2 -

 

 

9-1

 

 

 

 

+

 

1111

 

=

10

 

 

0000

 

 

+

 

1011

 

=

8

 

 

 

 

 

0000

 

 

+

 

1010

 

8

 

 

 

=

 

 

 

0000

 

 

 

 

+

 

1000

 

10

 

 

 

=

 

 

 

0000

 

 

 

 

Выбираем код с минимальным значеним W.

К9=1010.

24

Результат применения эвристического метода кодирования состояний представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1.

 

 

 

α

α1

α2

α3

α4

А

 

 

 

 

a1

0

0

0

0

a2

0

1

0

0

а3

0

1

0

1

а4

0

1

1

0

а5

0

0

0

1

a6

0

1

1

1

а7

0

0

1

0

a8

0

0

1

1

a9

1

0

1

0

Вычислим коэффициент эффективности кодирования состояний

K=W / P:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W=

 

0000

 

 

+

 

 

 

0000

 

 

+

 

0000

 

 

+

 

0100

 

+

 

0100

 

 

+

 

0100

 

 

+

 

 

0101

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0000

 

 

 

 

 

 

0001

 

 

4

 

0010

 

 

 

 

0101

 

 

 

0000

 

 

5

 

0110

 

 

 

 

 

0111

 

0101

 

 

 

 

0101

 

 

 

0110

 

 

 

0110

 

 

0110

 

 

0001

 

+

 

0001

+

 

+

 

 

+

 

 

+

 

+

 

+

 

 

0101

 

 

0001

 

 

0110

 

0111

 

0100

 

0010

 

 

 

 

0000

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

0001

 

+

 

0111

 

+

 

0111

 

+

0111

 

+

0010

 

+

0010

 

+

 

0010

0011

 

 

0001

 

 

1010

 

0011

 

0110

 

0011

 

 

 

 

0000

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+00111010 + 00110000 + 00110101 + 10100010 + 10101010 + 00001010 = 31

+

+

+

W=31; P=27;

К=31/27=1,148.

6.Запись канонических уравнений и их минимизация

Сучётом принятого кодирования строим таблицу переходов и выходов структурного автомата (табл. 6.1), где Z – входные сигналы, Y – выходные сигналы.

25

Таблица 6.1 – таблица переходов и выходов структурного автомата

Y

 

 

 

 

 

w1 w2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

01

11

10

 

00

 

01

10

01

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z1 z2

0000

0100

0101

0110

 

0001

 

0111

0010

0011

1010

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

0000

0101

0111

0110

 

0010

 

0001

0110

1010

0010

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

01

0001

0000

0101

0111

 

0000

 

1010

0011

0000

1010

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

0010

0110

0001

0100

 

0011

 

0011

0000

0101

0000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная схема данного автомата представлена на рисунке 6.1.

Рис. 6.1. Структурная схема автомата Мура.

На рисунке 6.1. Хi, Yi – функции возбуждения элементов памяти автомата;

w1, w2 – функции выходов автомата;

26

αi – функции обратной связи от элементов памяти к комбинационной схеме.

Запишем систему канонических уравнений данного автомата:

Х1= φ1(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Y1= φ2(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Х2= φ1(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Y2= φ2(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Х3= φ1(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Y3= φ2(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Х4= φ1(z1, z2, α1, α2, α3, α4) Y4= φ2(z1, z2, α1, α2, α3, α4) w1= w1 1, α2, α3, α4)

w2= w2 1, α2, α3, α4)

После кодирования алфавитов автомата и выбора элементов памяти, структурный синтез сводится к синтезу комбинационной схем, реализующих систему канонических уравнений.

Перед построением комбинационной схемы, составим таблицу формирования функций возбуждения элементов памяти и функций выходов. (табл. 6.2).

27

Таблица 6.2 - таблица формирования функций возбуждения элементов памяти и функций выходов автомата

 

 

 

Исх.

 

 

Вх.с

 

 

Сост.

 

 

Т1

Т2

Т3

Т4

Вых.

 

состояние

иг.

перехода

 

 

 

 

 

 

 

 

сиг.

A

1

2

 

3

4

Z1

Z2

1

2

3

4

X1

Y1

X2

Y2

X3

Y3

X4

Y4

W1

 

W2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

0

 

0

 

0

 

b1

0

b1

0

b1

0

b1

0

 

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

1

0

 

0

 

0

 

1

 

b1

0

b1

0

b1

0

b2

1

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

1

 

0

 

b1

0

b1

0

b2

1

b1

0

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

1

 

0

 

1

 

b1

0

b3

b5

b1

0

b2

1

 

 

 

 

 

0

 

1

 

0

 

0

 

0

1

0

 

0

 

0

 

0

 

b1

0

1

0

b1

0

b1

0

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

1

 

0

 

b1

0

b3

b5

b2

1

b1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a3

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

1

 

1

 

1

 

b1

0

b3

b5

b2

1

b3

b5

 

 

 

 

 

0

 

1

 

0

 

1

 

0

1

0

 

1

 

0

 

1

 

b1

0

b3

b5

b1

0

b3

b5

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

0

 

1

 

b1

0

1

0

b1

0

b3

b5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a4

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

1

 

1

 

0

 

b1

0

b3

b5

b3

b5

b1

0

 

 

 

 

 

0

 

1

 

1

 

0

 

0

1

0

 

1

 

1

 

1

 

b1

0

b3

b5

b3

b5

b2

1

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

0

 

0

 

b1

0

b3

b5

1

0

b1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a5

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

0

 

1

 

0

 

b1

0

b1

0

b2

1

1

0

 

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

1

 

0

1

0

 

0

 

0

 

0

 

b1

0

b1

0

b1

0

1

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

1

 

1

 

b1

0

b1

0

b2

1

b3

b5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a6

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

0

 

0

 

1

 

b1

0

1

0

1

0

b3

b5

 

 

 

 

 

0

 

1

 

1

 

1

 

0

1

1

 

0

 

1

 

0

 

b2

1

1

0

b3

b5

1

0

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

1

 

1

 

b1

0

1

0

b3

b5

b3

b5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a7

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

1

 

1

 

0

 

b1

0

b2

1

b3

b5

b1

0

 

 

 

 

 

0

 

0

 

1

 

0

 

0

1

0

 

0

 

1

 

1

 

b1

0

b1

0

b3

b5

b2

1

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

0

 

0

 

b1

0

b1

0

1

0

b1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a8

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

0

 

1

 

0

 

b2

1

b1

0

b3

b5

1

0

 

 

 

 

 

0

 

0

 

1

 

1

 

0

1

0

 

0

 

0

 

0

 

b1

0

b1

0

1

0

1

0

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

0

 

1

 

b1

0

b2

1

1

0

b3

b5

 

 

 

 

a9

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

0

 

1

 

0

 

1

0

b1

0

b3

b5

b1

0

 

 

 

 

 

1

 

0

 

1

 

0

 

0

1

1

 

0

 

1

 

0

 

b3

b5

b1

0

b3

b5

b1

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

0

 

0

 

0

 

1

0

b1

0

1

0

b1

0

 

 

 

 

На основании полученной таблицы записываются канонические уравнения и минимизируются. Учитывая то, что большое количество сигналов требуют доопределения, запись и минимизацию полученных функций произведем с помощью карт Карно. Выбираем оптимальный

28

вариант доопределения

b1=0, b2=0, b3=0, тогда

b5=b3vb4=0. Для

минимизации этих выражений

применяются правила минимизации не

полностью определенных булевых функций. Минимизация

представлена на рис. 6.2. -6.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4

00

01

11

10

 

 

3 4

00

01

11

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

00

0

0

 

0

1

 

 

00

 

0

0

1

0

 

 

 

01

0

1

 

0

1

 

 

01

 

1

1

1

0

 

 

 

11

*

*

 

*

*

 

 

11

 

*

*

*

*

 

 

 

10

*

*

 

*

0

 

 

10

 

*

*

*

0

 

 

 

Рис. 6.2. Минимизация функции w1

 

Рис. 6.3. Минимизация функции

w2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w1 2 3 4 1 3 4

 

 

 

w2 2 3 3 4

 

 

 

 

 

 

α3α4

00

01

11

10

00

01 11 10 00 01 11 10

00

01

11

10

α1α2

 

00 b1 b1 b2 b1 b1 b1 b1 b1

 

 

 

 

b1 b1 b1 b1

 

01 b1 b1 b1 b1 b1 b1 b2 b1

 

 

 

 

b1 b1 b1 b1

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

1

 

 

 

 

b3

 

 

 

 

 

 

 

1

 

z1z2

 

00

 

 

01

 

 

 

11

 

 

10

 

 

Рис. 6.4. Минимизация функции Х1

 

 

 

 

 

 

 

 

X1 1 z2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α3α4

00

01

11

10

00

01

11

10

00 01

11

10

00

01

11

10

α1α2

 

00

0

0

1

0

0

0

0

 

0

 

 

 

 

0

0

0

0

 

01

0

0

0

0

0

0

1

 

0

 

 

 

 

0

0

0

0

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

1

 

 

 

 

b5

 

 

 

 

 

 

 

0

 

z1z2

 

00

 

 

01

 

 

 

11

 

 

10

 

 

Рис. 6.5. Минимизация функции Y1

 

 

 

 

 

 

 

Y1 1 z1z2 2 3 4 z1 z2 2 3 4 z2

29

α3α4

00

01

11

10

00

01

11

10

00

01 11

10

00

01

11

10

α1α2

00

b1 b1 b1 b2 b1 b1 b1 b1

 

 

 

b1 b1 b2 b1

01

b3 b3

1 b3

1 b3

1 b3

 

 

 

b3

1 1 b3

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

b1

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

b1

z1z2

 

00

 

 

01

 

 

11

 

 

10

 

Рис. 6.6. Минимизация функции Х2

 

 

 

 

 

 

X 2 2 3 4 2 3 4 z2 2 4 z1

 

 

 

 

 

 

 

 

α3α4

00

01

11

10

00

01

11

10

00

01 11

10

00

01

11

10

α1α2

00

0

0

0

1

0

0

0

0

 

 

 

0

0

1

0

01

b5 b5

0 b5

0 b5

0 b5

 

 

 

b5

0 0 b5

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

z1z2

 

00

 

 

01

 

 

11

 

 

10

 

Рис. 6.7. Минимизация функции Y2

 

 

 

 

 

 

Y2 1 z1z2 1 2 3 4 z1 z2

α3α4

00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10

α1α2

00

b1

b2

b3

b3

b1

b1

1

b3

b2

b2

1

1

01

b1

b2

1 b3

b1

b1

b3 b3

b2

b1

b3

1

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

b3

 

 

 

b3

 

 

 

1

z1z2

 

00

 

 

01

11

 

10

 

Рис. 6.8. Минимизация функции Х3

X3 2 3 4 z1 z2 3 4 z1 2 3 z1

30