Вступ
На сьогоднішній день цифрові технології знаходяться в стані прогресивного розвитку і ми щодня чекаємо все нових і нових розробок від численних виробників комп’ютерної техніки. Нас вже не дивують високі показники продуктивності цифрової апаратури – ми продовжуємо підвищувати свої вимоги. Електроніка так щільно оточує нас, що ми вже не уявляємо свого життя без неї. Мобільні телефони, комп’ютерні мережі, Інтернет – все це дає доступ до колосальних потоків інформації, а вона у наш час стала просто життєво необхідною. Тому детальне вивчення цифрової електроніки є основоположним чинником ефективної роботи людини з інформацією. А це у свою чергу є заставою процвітання.
Робот-пилосос "robo-planet q/q-02" застосовується для чищення полови, включаючи синтетичні пластикові підлоги, дерев'яний паркет, килимове покриття, керамічну плитку. Функціональні можливості: вбудована турбо-щітка дає можливість якісно обробляти складні покриття (килимові і ін.). Бічна щітка збирає сміття і пил в плінтусів, уздовж стенів, кутів. На "дні" корпусу розташована ультрафіолетова лампа для антибактеріальної обробки підлоги. Функція ароматизації повітря. Завдяки цій функції повітря, що проходить через пилосос, можна наповнити вашим улюбленим ароматомнкція. Висота "Robo-planet Q/q-02" дозволяє йому проїздити під більшістю ліжок, тумб, стільців і столів. Управління пультом ДУ. Встановлені знизу на передній частині робота фотодатчики оберігають його від падіння зі сходів. При розряді батарей особливий алгоритм дозволяє пилососу вимкнути двигун всмоктування і знайти зарядний док, щоб встати на заряджання, протягом 30 хвилин. Якщо пилосос не встигне за відведений час знайти док, то він відключиться самостійно, для запобігання повному розряду батарей. Віконце пилесборника прозоре, що дозволяє контролювати його наповнення. Зберегти чистоту рук при перенесенні пилососа з одного місця на інше допоможе зручна ручка. 5 різних програм руху За умовчанням пилосос працює в автоматичному режимі, поєднуючи п'ять різних програм руху. Для твору ретельного чищення поверхні робот під'їжджає до одного і того ж місця кілька разів. Є можливість задати час для чищення (з інтервалом 10-80 хвилин) і режим руху. Якість прибирання безпосередньо залежить від кількості перешкод в кімнаті, що заставляють робота часто міняти напрям руху, і вибраного часу прибирання. У "Robo-planet Q/q-02" є вбудовані датчики, що запобігають падінню з різних висот. Якщо робот розрядився або застряг, він оповістить Вас про це подачею звукового сигналу. У даній моделі немає налаштування програмування прибирання по днях тижня. Вельми симпатичний і ергономічний дизайн "Robo-planet Q/q-02" включає бічні сигнальні вогники червоного кольору, які роблять його помітним в темній кімнаті, і приємне синє підсвічування дисплея. Щоб не втратити дуже зручний пульт ДУ, його можна визначити в спеціальну нішу в пилососі. На днищі "Robo-planet Q/q-02" є ультрафіолетова лампа, призначена для антибактеріального очищення підлоги. Функція ароматизації приміщення: гаряче повітря проганяється через нішу, в яку встановлений твердий ароматизатор, наповнюючи повітря кімнати приємним запахом. Цю функцію також можна використовувати в боротьбі з комарами, встановивши замість ароматизатора засіб проти комарів. У комплекті з роботом поставляється маленька щіточка для очищення пилесборника. "Robo-planet Q/q-02" володіє функцією "повна зарядка - старт прибирання". Тобто після зарядки пилосос автоматично починає прибирання кімнати. "Robo-planet Q/q-02" оснащений турбощеткой, з її допомогою робот набагато ефективніше прибирає поверхні. Зарядний док розташовується на 4-х гумових підставках, що добре утримують його на місці. Сама ж частина стиковки шляхом обертання може підстроюватися під робота.
1
Синтез комбінаційних схем
В пристроях залізничної автоматики та телемеханіки, у тому числі мікропроцесорах, багато схем є комбінаційними. Під комбінаційними схемами розуміють логічні схеми, сигнал на виході яких в кожний момент часу однозначно визначається комбінацією вхідних сигналів в той же момент часу.
1.1 Синтез функції в базисі Пірса
Функцію f(X1, X2 ..., Хn) називають функцією алгебри логіки (ФАЛ), якщо вона, як і її змінні, може приймати тільки два значення: 0 і 1. [3]
Реальні дискретні автомати мають кінцеве число входів, отже, число змінних у відповідних ФАЛ також кінцево. Оскільки змінні ФАЛ можуть приймати тільки два значення, область визначення будь-якoї ФАЛ кінцева.
Функція, яку необхідно синтезувати в курсовій роботі, задана числовим способом і має вигляд:
F13 ={0, 1, 2, 4, 8, 12, 16, 17, 18, 19, 21, 23, 25} X1 X2 X3 X4 X5
1.1.1 Складання таблиці істинності для ФАЛ, що описує роботу проектованої логічної схеми.
Таблицю, в якій для всіх наборів змінних приводяться значення ФАЛ, називають таблицею істинності.
По цьому пункту для початкової функції, заданої числовим способом побудуємо таблицю істинності, яка приведена в таблиці 1.
Таблиця 1.1
1.1.2 Складання математичної формули для ФАЛ, що описує роботу схеми, що синтезується.
По
таблиці істинності складемо ДДНФ, що
являє собою диз'юнкцію елементарних
кон'юнкцій. Для цього випишемо з таблиці
істинності ті рядки, на яких функція
рівна “1”, причому змінна, що входить
в
набір
записується
в кон'юнкцію в прямій формі, якщо вона
приймає значення 1 і в інверсній, якщо
приймає значення “0”.
FДДНФ
=
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
По тій же таблиці істинності складемо ДКНФ, що являє собою кон'юнкцію елементарних диз'юнкцій, для всіх рядків таблиці істинності, на яких функція рівна “0”. В елементарну диз'юнкцію змінна записується в прямій формі, якщо в даному наборі вона представлена як “0”, і в інверсній формі, якщо змінна представлена як “1”.
FДКНФ
=
1.1.3 Аналіз отриманої фал.
З метою побудови різних варіантів її математичного виразу і знаходження якнайкращого з них відповідно до того або іншого критерію, на цьому етапі проводиться мінімізація ФАЛ.
Мінімізацією називається процес скорочення числа операцій і змінних, що входять в аналітичний вираз для ФАЛ. В основі цього методу лежить операція склеювання. В результаті одержуємо мінімальну диз'юнктивну нормальну форму (МДНФ) або мінімальну конъюнктивную нормальну форму (МКНФ).
Щоб
отримати МДНФ, необхідно по СДНФ заповнити
карту Карно, і в підкуби об'єднувати
“1”. Карта Карно, заповнена одиницями,
приведена на рисунку
1.1.1.
Мінімізація ФАЛ проводиться в декілька етапів:
1) утворити двоклітинкові підкуби з наборів, які мають тільки одного сусіда;
2) із наборів, що залишились, утворити підкуби максимального розміру (величини), які не перетинаються (якщо це можливо);
3) із наборів, що залишились, утворити підкуби максимального розміру (величини), які перетинаються;
4) із наборів, які не мають жодного сусіда, утворити одноклітинкові підкуби;
5) закінчити утворення підкубів, якщо всі набори задіяні.
Рисунок 1.1.1. Карта Карно з утвореними підкубами по одиницям.
Аналітичний вираз для ФАЛ записується у вигляді диз'юнкції всіх внесків підкубів:
FМДНФ
=
+
Для того, щоб отримати МКНФ, необхідно по ДКНФ заповнити карту Карно, в підкуби об'єднувати “0”. Заповнена карта Карно приведена на рисунку 1.1.2.
Рисунок 1.1.2. Карта Карно з утворенними підкубами по нулям
Таким чином аналітичний вираз для ФАЛ записується у вигляді кон'юнкції всіх внесків підкубів і має такий вигляд:
FМКНФ
=
1.1.4 Складання функціональної схеми пристрою з елементів АБО - НІ
Для цього необхідно функцію МДНФ привести до базису Пірса. Щоб привести її до заданого базису скористаємося законом інверсії (правилом Де Моргана):
FМДНФ
=
1.1.4 Складання функціональної схеми пристрою з елементів АБО - НІ
Для цього необхідно функцію МДНФ привести до базису Пірса. Щоб привести її до заданого базису скористаємося законом інверсії (правилом Де Моргана):
FМДНФ
=
Перетворимо функцію для побудови схеми із спільною шиною:
FМДНФ
=
Схема данного пристрою наведена на рисунку 1.1.3.
1.2 Синтез комбінаційних схем на мультиплексорах
Комутатором або мультиплексором називається комбінаційний пристрій, що має декілька входів і один вихід, призначене для комутації в бажаному порядку сигналів з декількох вхідних шин на одну вихідну. За допомогою мультиплексора здійснюється часове розділення інформації, що поступає по різних каналах. Комутатор можна уподібнити безконтактному багатопозиційному перемикачу.
Входи
мультиплексора діляться на інформаційні,
адресні і дозволяючі (стробуючі). На
інформаційні входи подається інформація,
передавана на вихід мультиплексора.
Адресні входи допомагають вибирати
потрібний інформаційний 
вхід,
а на дозволяючий вхід подається стробуючий
сигнал, що дозволяє підключення вибраного
входу на один загальний вихід.
Число інформаційних і адресних входів взаємозв'язане. Якщо число адресних входів n, то з їх допомогою можна комутувати 2n каналів, тобто число інформаційних входів 2n, а дозволяючий вхід, як правило, один. За відсутності дозволяючого сигналу, тобто С=0, а в деяких мультиплексорах при С=1 зв'язок між інформаційними входами і виходом відсутній.
Р
исунок
1.1.3. Схема в
базисі Пірса.
Наявність дозволяючого входу дозволяє синхронізувати роботу мультиплексора з роботою інших вузлів, а також нарощувати його розрядність.
Залежно від кількості інформаційних входів розрізняють комутатори: К4-1, К8-1 і К-16-1. [4]
В
даній курсовій роботі необхідно
реалізувати функцію, що
задана
аналітичним способом, залежить
від п'яти змінних, яка
має
вигляд:
F13
=
Синтез комбінаційних схем за допомогою комутаторів проводиться у декілька етапів:
1. Словесний опис роботи пристрою. В нашому випадку функція задана аналітичним способом і в словесному описі не потребує.
2. Складання таблиці істинності. Складемо для функції таблицю істинності. Для того, щоб її скласти спочатку необхідно, привести функцію до однієї з нормальних форм, тобто позбутися загальних і групових інверсій.
Таблиця істинності, складена по спрощеній функції, приведена в таблиці 1.2.1.
Таблиця 1.2.1.
Таблиця 1.2.2 – Синтез старших аргументів, що подаються на строби
Таблиця 1.2.2 – Синтез старших аргументів, що подаються на строби
|
X1 |
X2 |
С1 |
С2 |
С3 |
С4 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Рисунок 1.2.1 Схема на чотирьох комутаторах К-4-1 для реалізації функції
5-ти змінних
-
Індикація слів
Індикація презначена для відображення інформації. В даному курсовому проекті при виводі інформації на семисигментний індикатор приміняються схеми в яких використовується дишифратори, шифратори і логічні елементи. Семисигментний індикатор приставляє собою сім сигментів. При подачі сигнала високого рівня на один із сигментів він загорається. Це дає змогу відображати цифри від 0 до 9, а також деякі букви. При подачі визначних сигналів високого рівня можна на одному індикаторі отримати декілька символів.
Шифратор (кодер) претворює унарний код в двоїчний.
Унарний код - двійковий, багаторозрядний, паралельний код, з сигналом високого рівня тільки в одному розряді.
Паралельний код – подача всіх сигналів трапляється одночасно. Шифратори бувають класичні і приоритетні. Класичні шифратори мають m входів і n виходів і при подачі сигнала на один із входів (тільки на один) на виході появляється доїчний код номера взбудженого входа. Число входів і виходів такого шифратора зв’язаного відношення m=2n. Пріорітетним шифратором називаєть той шифратор у якого при взбуджені деяких входів на виході формується сигнал одного із них наприклад старшого. Пріорітерний шифратор має також доповнюючі виходи Е0 – на входах немає ні одного сигнала високого рівня і GS – на входах є хоч би один сигнал високого рівня.
Дишифратор (декодер) переворює двоїчний код в унарний. Із всіх m входів дишифратор активний тільки один. Повний дишифратор має n входів і m виходів які зв’язані відношенням m=2n. Ці пристрої використовуються як в позитівні так і в неативній логіці. Позитивна логіка – логіка в якій сигнал високого рівня одиниця, а в негвтивній логіці – нуль.
У даній схемі ми маємо 2 DC,які перетворюють двійковий в унарний код. На стробуючі входи яких для їх роботи повинні подаватися змінні:
──
На 1-й V1= X2 V3= X2
──
V2= X1 V4= X1
──
На 2-й V1= X2 V3= X
──
V2= X1 V4= X1
Деякі виходи з DC складаємо для падання на входи CD.
Та декілька рядів CD,які після сигналу на відповідному вході перетворює унарний код у двійковий. Виходи з CD ми теж складаємо для подання на семисегментний індикатор. Для складання ми використовуемо мікросхеми типу 1533ЛА3.Для спрощення у використанні у CD є вхід роботи(Е1) та два виходи: на виході всі 0(Е0) та на виході хоча б одна 1.
У даній курсовій роботі нам необхфдно індицировати дане повідомлення:
-
Адреса
Повід.
№
a
b
c
d
e
f
g
0011
П
I
1
1
1
0
1
1
0
А
II
1
1
1
0
1
1
1
П
III
1
1
1
0
1
1
0
И
IV
0
1
1
1
1
1
0
Р
V
1
1
0
0
1
1
1
У
VI
0
1
1
1
0
1
1
С
VII
1
0
0
1
1
1
0
1000
d
I
0
1
1
1
1
0
1
О
II
1
1
1
1
1
1
0
Р
III
1
1
0
0
1
1
1
О
IV
1
1
1
1
1
1
0
Г
V
1
0
0
0
1
1
0
А
VI
1
1
1
0
1
1
1
Сигнал
0101
для індикації чисел від 0 до 10 зі знаком.
Використовую перший індикатор для
індикації знаку «-», другий для індикації
«0» або «1», а 
третій
для індикації чисел від «0» до «9». Для
реалізації від’ємних чисел знаходжу
додатковий код. Реалізую індикацію
чисел відповідно до таблиці:
|
№ |
|
|
|
|
|
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
9 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
10 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
-1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
-2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
-3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
-4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
-5 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
-6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
-7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
-8 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
-9 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
-10 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |