2.Синтез автоматів з пам’ятю.

Автомати з пам’ять (АП) – це дискретний пристрій, утримуючий крім логічних елементів, елементи пам’яті- тригери. Основні властивості АП:

1. робота АП відбувається в дискретні моменти часу;

2. АП пам’ятає свою передісторію;

3. У зв’язку з тим що АП містять тригери, та внутрішній стан автомата визначається сукупністю внутрішнього стану елементів пам’яті;

4. АП формується вихідний сигнал навіть у тому випадку, якщо відсутній вхідний сигнал;

5. Формування вихідних сигналів в залежності від вхідних описується функцієй, яка задає зв’язок між вхідними сигналами, кодом внутрішнього стану і виходами;

6. Робота АП представляють собою формування внутрішнього стану і входами;

АП бувають синхронні та асинхронні.

Асинхронні АП- автомати, в яких зміна внутрішнього стану відбувається під дією зовнішніх подій, а в синхронних автоматів є генератор імпульсів, який задає дискретні проміжки часу.

Способи завдання синхронних автоматів:

1.словевний опис;

2.завдання синхроних автоматов за допомогою таблиць переходів виходів, які показують зміну внутрішнього стану автомата під дією вхідних сигналів та формує вихідний сигнал;

3.завдання автоматів за допомогою графів;граф – логічна структура, який має вершини(позначені окружностями), в яких замикаючи внутрішній стан автомата,

Та ліній з стрілками єднаючи вершини, які показують направлення зміни стану ; біля стрілок в вигляді косої дробі записується в чисельник – вхідний сигнал, визиваючий перехід в новий стан, а в знаменнику - вихідний сигнал.

Типи АП:

• Найпростиші автомати з двома станами – тригери;

• Регістри зсуву

- лічильник імпульсів;

- Формувачі послідовності імпульсів;

- Автомати з складними алгоритмами функціонування;

АП будуються на основі тригірів . Тригер- пристрій, який запом’ятовує один біт інформації. Їх існує декілька типів:RS-,-,D-,T,JK. Кожен з них має своє характеристичне рівняння та таблицю істинності. Для реалізації АП в даній курсовій роботі я буду використовуватиRS- тригери. Зовнішній вигляд зображення на рисунок 4, таблиця істинності в таблиці 5.

Рисунок 2.5- Зовнішній вигляд RS- тригера.

Таблиця 2.4 – Таблиця істинності RS- тригера.

РівнянняRS- тригера:

Процедура синтезу синхронних автоматів:

1. дається словесний опис задачі, деталізує маючий в розпорядженні входи та необхідні виходи;

2. будуються граф перехід;

3. виробляється процес мінімізації числа стану;

4. Розробляється логічні рівняння схеми;

5. Здійснюється реалізація схеми автоматів.

По завданю курсовой роботи я повинна побудувати чотири АП: синтез двоічного лічильника по модулю М=15(АП1), синтез чотирьохразрядного регістра зсуву вліво(АП2), синтез послідовного автомата з памятью (АП3), синтез послідовного автомата з памятью (АП4).

2.1 Синтез двоічного лічильника по модулю М=15

Лічильник використовується для керування послідовної операції. Вихідний сигнал тригерів, вхідних в лічильник розглядається спільно, визначається при цьому стан лічильника в цілому.

Так як вимагається побудувати лічильник по модулю М=15, то кількість рядів буде-4 . Спочатку будуємо граф переходу станів (рис.) з якого бачимо що комбінація 1111 не буде використовуватися. Якщо відбудиться збій і лічильник попадає в неї, то він буде переходить в стан 0000.

Таблиця2.1.5 – Функциональна таблиця двоічного лічильника по модулю М=15

Будуємо карти Карно та одержуємо функції для кожного тригера.

Рисунок 2.1.6- Карти Карно для АП1.

Для реалізації отриманої функції в базисі ІЛІ-НІ мені були дані мікросхеми 1533 ЛА 3. Вони складаються з чотирьох елементів 2 ІЛІ-НІ, тому потрібно перетворювати одержані функції в такий вид, щоб можно було реалізувати отримані функції в такий вид, щоб можна було реалізувати їх на цих мікросхемах.

Рисунок 2.1.7 – Схема двоічного лічильника по модулю М=15.

2.2 Синтез чотирехразрядного регістра зрушення вліво

Регістр переглядається як пристрій для запом’ятовування даних.Визначаємо, що для реалізацій данной схеми вимагається 4 трігера. По

завданню використовуємо RS-тригери. Потім будуємо функціональну таблицю (таблиця ) та визначаємо які сигнали потрібно подавати на входиRS- тригерів для отримання вимагаємого результату.

Таблиця 2.2.6 – Функціональна схема чотирьох розрядного регістра зсуву вліво

Побудуємо карти Карно і одержуємо функції для кожного входу кожного тригеру

Рисунок 2.2.8- Карти Карно для АП2

Для реалізації одержаної функції в базисі ІЛІ-НІ мені були дані мікросхеми 1533 ЛА 3.

Рисунок 2.2.9 – Схема чотирьохразрядного регістра зсуву вліво.

2.3 Синтез послідовного автомата з пам’ятью(АП3).

По завданню я повинна побудувати схему, яка повинна розпізнавати вхідні строки вида 100;110;111 при цьому формуємо на вході z=”1”.Спочатку будуємо граф перехід.

Рисунок2.3.10 – Граф переходу станів АП3

Потім складаємо таблицю переходів виходів(таблиця ?).В ній приймаємо для кожного стану певний код. Так як станів шість, то код буде трехрозрядний, значить і тригерів теж буде три. Ми бачимо, що стани 110 та 111 не використовуються, но якщо трапиться збій та пристрій попаде в один з них, то ми це передбачаємо та переводимо АП в початковий стан тобто 000.

Для отримання рівнянь, описуючих поведінку АП складаємо функціональну таблицю(таблиця 2.3.7).

Таблиця 2.3.7 -Таблиця переходів виходів АП

Таблиця 2.3.8- Функціональна таблиця АП

Для визначення вхідної функції на входи тригерів будуємо карти Карно.

Рисунок 2.3.11-Карти Карно АП3

Рисунок 2.3.12- Схема АП3

2.4 Синтез послідовного автомата з пам’ятю з перекриттям(АП4) .

По завданню я повинна побудувати схему, яка повинна розпізнавати вхідні

строки вида 000; 001,включаючи і перекриваючі одна одну строки при цьому формуючи на виходіZ=1. Спочатку будуэмо граф переходу.

Рисунок2.4.12 - Граф переходу станів АП з перекриттям

Потім будуємо таблицю переходів виходів. В ній приймаємо для кожного значення відповідний код . Так як станів три , то код буде двох розрядний , тому і тригерів теж буде два. Ми бачимо, що стан 11 не використовується , але якщо станеться збій і пристрій попаде в нього, то ми це передбачаємо і переводимо АП в ісходний стан.

Для отримання рівнянь що описують поведінку АП будуємо функціональну таблицю.

Таблиця2.4.9- таблиця переходів виходів АП з перекриттям

Таблиця 2.4.10- Функціональна таблиця АП з перекриттям

Для виявлення вхідної функції на входи тригерів будуємо карти Карно

Рисунок 2.4.13- Карти Карно АП4

Будуємо схему послідовного автомата з пам’ятю з перекриттям

Рисунок 2.4.14- Схема послідовного автомата з пам’ятю з перекриттям