3. Конечный автомат для управления светофором с учётом времени.

В реальных светофорах каждый сигнал удерживается в течение некоторого заданного времени. Построим автомат как распределитель импульсов. По условию, красный цвет должен гореть 2,5 мин, красный + желтый +зелёный – 0,5 мин, синий – 1 мин, желтый – 1 мин, зелёный – 0,5 мин.

Определим наибольший общий делитель указанных интервалов времени

НОД = 0,5 мин

Примем 0,5 мин за новую единицу времени (НЕВ = 0,5 мин). Тогда красный сигнал должен длиться 6 НЕВ (2,5 мин = 5 НЕВ и еще 1 НЕВ вместе с желтым и зелёным), желтый два раза по 1 и 2 НЕВ, зеленый – два раза по 1 НЕВ, синий – 2 НЭВ. Общая продолжительность полного цикла смены сигналов светофора будет 11 НЕВ. Временная диаграмма работы светофора в новых единицах времени показана на рис.4

Рисунок 4 «диаграмма управления светофором»

Построим наш автомат на базе счетчика, дешифратора и комбинационной схемы.

Исходя из периодичности работы светофора, нам нужен счетчик с коэффициентом счета Kсч = 11, соответствующий дешифратор и комбинационная схема, реализующая три функции F₁, F₂, F₃, F₄ управляющие красным, желтым ,зеленым и синим сигналами.

В качестве счетчика возьмем счетчик Джонсона, позволяющий значительно упростить дешифратор. Чтобы построить счётчик Джонсона необходимо:

1)объединить триггеры в кольцо

2)Т.к. коэффициент счёта – нечётный, то следует объединить инверсные выходы с последних двух триггеров и подать их на вход первого.

Для этого счетчика дешифратор строится на двухвходовых элементах И (или И–НЕ) по формулам

, , , , , , ,

, , , , откуда следует

Для уменьшения затрат, реализуем функцию F1 с использованием RS-триггера, подав на вход S функцию y0, а на вход R – функцию y6. Таким образом, для получения всех функций потребуются только 7 выходов дешифратора (y0,y5,y6,y7,y8,y9,y10).

Составим схему:

Рисунок 5 «КА с учётом времени»

Рисунок 6 «Временная диаграмма КА с учётом времени»

Сложность схемы С>=71

4.Общий вывод:

После выполнения данной лабораторной работы, я овладел методами синтеза конечных автоматов; приобрел практические навыки анализа работоспособности проектируемых схем.

5.Список используемой литературы

1. Лекции по курсу «Схемотехника»,Федоров В.Н.

2. лабораторный практикум по курсу «Схемотехника ЭВМ»: Учебно–методическое пособие по выполнению лабораторных работ М.: МГУПИ, 2012. Федоров В.Н.