Введение

Цель курсового проекта:

• изучить методику постановки задачи проектирования цифровых устройств и ее формализацию;

• изучить методику и приобрести практические навыки выполнения отдельных этапов проектирования автомата от исходного задания до принципиальной схемы,

• научиться использовать современные информационные технологии при проектировании цифровых устройств (Интернет, программные пакеты текстовых и графических редакторов).

Выполнение курсового проекта должно обеспечить студенту прочные знания и практические навыки в проектировании цифровых устройств, а также подготовку прочной основы для последующего успешного выполнения и защиты дипломного проекта по аналогичной тематике.

Оценка качества выполнения курсового проекта учитывает результаты работы на каждом этапе проектирования.

Для получения положительной оценки студент должен решить следующий комплекс задач исследовательского и инженерно-практического характера:

• ознакомление с заданием и выбор темы курсового проекта из предлагаемого списка тем или других тем, аналогичных по объему и согласованных с руководителем курсового проекта;

• выполнение этапа абстрактного синтеза автомата, результатом которого является автомат, эквивалентный заданному автомату и имеющий минимальное количество состояний,

• выполнение этапа структурного синтеза автомата, по результатам которого формируются алгоритм функционирования и принципиальная схема автомата.

Таким образом, во время выполнения курсового проекта студент решает задачи теоретического и проектного характера. На каждом этапе осуществляется контроль своевременности и полноты полученных результатов.

1. Порядок выполнения курсового проекта

Перед выполнением курсового проекта студент получает за­дание и знакомится с методами абстрактного и структурного синтеза цифровых автоматов по литературе [1 - 5], лекци­онному материалу и пособию по курсовому проектированию [6].

Курсовой проект состоит из пояснительной записки, функ­циональной схемы и результатов моделирования разработанного цифрового автомата. Записка объемом 15—20 с. содержит введение, где представлено задание на проектируемый автомат, раздел проек­тирования цифрового автомата, а также раздел, включающий материалы по моделированию автомата и проверке его функционирования. Функциональная схема авто­мата в заданном базисе выполняется на листах формата А4.

Задание на проектирование цифрового автомата выдается преподавателем

• в виде оператора соответствия (варианты а и в), в котором перечисляются все входные и соответствующие им выходные последовательности,

• в виде логической схемы алгоритма,

• в виде списка математических операций, выполнение которых возлагается на проектируемое устройство.

2. Варианты задания автомата

2.1. Задание автомата в виде оператора соответствия

а). На вход автомата поступает 16 различных входных последова­тельностей длины 4, составленных из букв алфавита 0,1. На выходе вырабатывается 16 выходных последовательностей, составленных из букв того же алфавита. Оператор соответствия имеет вид, представленный в табл. 1.

Столбцы y_i (i=1…4) заполняются следующим образом: записыва­ется порядковый номер фамилии студента в журнале (в стро­гом соответствии с алфавитом). К нему справа приписывается номер группы. Полученное число у нормализуется и мантисса переводится в двоичную систему счисления. После запятой по­лученной мантиссы записываются 16 цифр в виде столбца у₁.

Затем нормализованная мантисса числа у₁, представленная в десятичной системе счисления, возводится в квадрат, норма­лизуется и переводится в двоичную систему, 16 цифр после запятой полученной мантиссы записываются в виде столбца у₂. Для получения у₃ мантисса десятичного числа возводится в куб, а для получе­ния y₄ — в четвертую степень. На этом заканчивается постро­ение оператора соответствия для данного варианта.

Табл.1. Оператор соответствия в алфавите

(0, 1)

x1	x2	x3	x4	y1	y2	y3	y4
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
.	.	.	.
.	.	.	.
.	.	.	.
1	1	1	1

Табл. 2.

Оператор соответствия в алфавите

(0, 1, 2)

x1	x2	x3	y1	y2	y3
0	0	0
0	0	1
0	0	2
0	1	0
0	1	1
0	1	2
0	2	0
0	2	1
0	2	2
1	0	0
.	.	.
2	2	2

б). На вход автомата поступает 27 различных входных по­следовательностей длины 3, составленных из букв алфавита 0, 1, 2. На выходе вырабатывается 27 выходных последова­тельностей, составленных из букв того же алфавита. Оператор соответствия имеет вид, представленный в табл. 2.

Столбцы y₁, y₂ и y₃ получаются так же, как и в варианте а), однако после нормализации мантиссы переводятся не в дво­ичную, а в троичную систему счисления и в качестве столбца выбираются не 16 цифр после запятой, а 27.

Построенный оператор соответствия является заданием на проектируемый цифровой автомат. Этот оператор должен быть приведен к автоматному виду с помощью введения пустых сим­волов во входной и выходной алфавит (α и β соответственно). Затем строится граф переходов автомата Мура или Мили (в соответствии с заданием преподавателя) [1]. По постро­енному графу строится совмещенная таблица переходов-выходов (для авто­матов Мили) либо отмеченная таблица переходов (для авто­матов Мура).

Выполняется минимизация числа состояний абстрактного автомата, после чего можно приступить к структурному син­тезу автомата. Логический базис и тип элементов памяти за­дается преподавателем. Необходимо предусмотреть защиту ав­томата от критических состязаний и обеспечить его устойчивую работу.