На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Синтез цифрового автомата

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 07.12.2012. Сдан: 2012. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Северный (Арктический) федеральный университет»
 
 
Автоматизация технологических процессов и производств
 
 
(наименование кафедры)
 
 
 
 
 
Карсаков Алексей Андреевич
 
 
(фамилия, имя, отчество студента)
 
 
 
 
 
Институт
ИЭиТ
курс
IV
группа
673
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 
 

 

 
 
По дисциплине
Системы автоматизации и управления
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
На тему
 
Синтез цифрового автомата
 
 
 
(наименование темы)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Работа допущена к защите
 
 
 
 
 
 
 
 
(подпись руководителя)
 
(дата)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Признать, что работа
 
 
 
 
выполнена и защищена с оценкой
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Руководитель
 
 
 
 
А. В. Волков
 
 
 
 
(должность)
 
(подпись)
 
(и.,о., фамилия)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(дата)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Архангельск
 
 
2012
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Северный (Арктический) федеральный университет»
 
 
 
 
Автоматизация технологических процессов и производств
 
 
(наименование кафедры)
 
 
 
 
 

ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВУЮ РАБОТУ

 
 
 
 
 
По дисциплине
               Системы автоматизации и управления
 
 
 
(наименование дисциплины)
 
 
студенту
ИЭиТ
института
IV
курса
673
группы
 
 
 
Карсакову Алексею Андреевичу
 
 
(фамилия, имя, отчество студента)
 
 
 
 
 
ТЕМА:
Синтез цифрового автомата
 
 
 
 
 
 
 
 
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Вариант № 9.
 
 
                Серия интегральных микросхем:  530.
 
 
             Начальное состояние микропрограммного автомата :.
 
 
Тип триггера: ТВ10.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

 

 
 
Срок проектирования с
«
 
»
 
2012 г. по
«
 
»
 
2012 г.
 
 
Руководитель проекта
 
 
 
 
А. В. Волков
 
 
 
 
(должность)
 
(подпись)
 
(и.,о., фамилия)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ
 


РЕФЕРАТ
 
Карсаков А.А. Курсовая работа на тему синтез цифрового автомата. Руководитель проекта – Волков А. В.
Курсовая работа. Пояснительная записка объемом 15 с. содержит 5 таблиц, 6 рисунков ,1 приложение список используемой литературы содержит 6 источников.
Ключевые слова: цифровой автомат, граф, триггер, алгоритм.
              Цель работы – расчет и построение схемы цифрового автомата, по принципу схемной логики.
              На основании выполненного обзора литературы произведен расчет, составлен граф, таблица состояний, подобранны МС 530 серии и построена схема цифрового автомата.
 
 
 
Дата:______________                                                     Подпись____________
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ОГЛАВЛЕНИЕ
 
ВВЕДЕНИЕ
6
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИФРОВОМ АВТОМАТЕ
7
2 СИНТЕЗ СХЕМЫ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
9
2.1 Алгоритм функционирования цифрового автомата
9
2.2 Кодирование состояний цифрового автомата и выбор триггеров
11
2.3 Построение графа
13
2.4 Таблица функционирования микропрограммного автомата
15
2.5 Описание используемых элементов
18
2.5.1 Выбор дешифратора и логических элементов
18
2.6  Построение схемы автомата. Описание работы на  переходе
20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
23
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
24
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Электрическая схема цифрового автомата
25
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ВВЕДЕНИЕ
 
Выпускаемые в настоящее время микросхемы и устройства на их основе не могут охватить весь спектр технических задач. Инженерам и специалистам на различных предприятиях приходится часто решать вопросы, связанные с построением различных устройств, схем и модулей на основе интегральных микросхем. При решении подобных задач необходимо ориентироваться в различных сериях микросхем и знать основные принципы построения устройств на их основе.
В цифровой технике часто встречается задача построения синхронного цифрового автомата, реализующего последовательность цифровых кодов и выдачу управляющих сигналов. Такие устройства могут применяться в управляющих системах обработка информации, управлении технологическим процессом.
Цифровые автоматы, построенные по принципу жесткой (схемной) логики, могут быть реализованы на микросхемах с малой степенью интеграции: триггеры, регистры, дешифраторы и др. Порядок функционирования автомата задается путем соединения между собой логических элементов заданного базиса.
В данной курсовой работе рассмотрена задача построения по заданному алгоритму цифрового автомата, то есть некоторого логического устройства, содержащего элементы памяти, например – триггеры. Автомат может использоваться для управления какими-либо узлами, для активизации процессов в других модулях. Заранее задан алгоритм работы, и нужно на базе микросхем массового производства построить устройство, функционирующее точно по алгоритму.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИФРОВОМ АВТОМАТЕ
 
Цифровые автоматы – это логические устройства, в которых помимо логических элементов имеются элементы памяти. Значение выходных сигналов такого устройства зависит не только от аргументов на входе в данный момент времени, но и от предыдущего состояния автомата, которое фиксируется элементами памяти. В качестве элементов памяти могут использоваться триггеры. Каждое внутреннее состояние цифрового автомата определяется исходным состоянием триггеров и последовательностью входных сигналов, действующих на входе в данный момент времени. Поэтому такие устройства называются последовательностными. К этим устройствам можно отнести: триггеры, счетчики, регистры. В общем случае структурная схема цифрового автомата может быть представлена в виде набора трех узлов: комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования сигналов управления триггерами и собственно памяти рисунок 1.
 

Рисунок 1 – Управляющее устройство со схемной логикой
На вход комбинационной схемы управления триггерами поступают комбинации входных сигналов x1, x2, … , xk, комбинации сигналов, отражающих состояние элементов памяти Q1, Q2, … , Qm. С учетом этих множеств комбинационная схема формирует серии сигналов, управляющих состояниями триггеров. Кодовые комбинации из состояний триггеров образуют внутренние состояния цифрового автомата, которые принято обозначать буквой a.
Комбинационная схема формирования выходных сигналов формирует сигналы y1,y2,…,yp. Эти сигналы могут зависеть только от внутренних состояний: в этом случае устройство принято называть автоматом Мура. А если выходные сигналы зависят и от входных сигналов x1, x2, … , xk, то автоматом Мили.
Таким образом, для задания цифрового автомата необходимы три множества:
- множество входных сигналов: x1, x2, … , xk;
- множество выходных сигналов: y1, y2, … , yp;
- множество внутренних состояний: a1, a2, … , az.
На указанных трех множествах задают две функции: функцию переходов и функцию выходов.
Последовательность действий автомата по формированию выходных сигналов и сигналов управления триггерами с учетом входных сигналов может быть задана с помощью алгоритма. Алгоритм фактически является формализованным представлением задачи по построению цифрового устройства, где определены группы выходных сигналов для инициализации устройств схемы (например, операционного устройства процессора) в зависимости от поступления тех или иных входных сигналов (x) [1].
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 СИНТЕЗ СХЕМЫ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
 
2.1 Алгоритм функционирования цифрового автомата
 
При практическом построении автомата обычно вначале задаётся его словесное описание с указанием конкретного объекта управления. Далее следует процесс формализации задачи. На этом этапе задание корректируется с учётом особенностей работы объекта, элементов, на основе которых будет построен автомат. В данной работе задание уже формализовано и представлено в виде алгоритма, где блок решение указывает, какой входной сигнал (признак) определяется условием перехода, блок процесс – какие выходные сигналы при данном переходе должен сформировать автомат. После каждого перехода фиксируется состояние цифрового автомата.
Для определения внутренних состояний устройства производится разметка алгоритма. Для этого (начальное состояние автомата) отмечается начало и конец схемы, затем последовательно символами .- входы блоков, следующие состояния выбираются в порядке возрастания между каждыми блоками процесс и перед блоком решение. Автомат находится в состоянии, выход из этого состояний происходит под действием внешнего сигнала, здесь он не учитывается.
Полученные отметки соответствуют состояниям устройства. Итак, рассматриваемое устройство имеет 11 состояний.
Алгоритм функционирования цифрового автомата изображён на рисунке 2.

Рисунок 2 – Алгоритм функционирования цифрового автомата
 
 
2.2 Кодирование состояний цифрового автомата и выбор триггеров
 
Буквенным обозначениям полученных состояний присваивается двоичный код 8-4-2-1, чтобы кодовые комбинации имели меньше разрядов и, следовательно, меньше было триггеров. Соответствие кодовых комбинаций внутренним состояниям приведено в таблице 1.
 
Таблица 1 – Кодирование состояний МПА.
Состояние
автомата
Двоичный код 8-4-2-1

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011
 
Выполним подбор триггера. Так как начальное состояние автомата задано, и оно не соответствует нулевой комбинации, то регистр состояния строится на триггерах, если бы начальное состояние было «нулевое» то можно было бы выбрать МС регистр с параллельной записью. Переход автомата из одного состояния в другое происходит под действием входных сигналов . Изменения входных сигналов допускается только после окончания всех переходных процессов в автомате. Переход автомата в новое состояние связан с переключением триггеров. Скорость переключения их может быть не одинаковой. Выходные сигналы триггеров  используются для управления этими же триггерами. Может случиться так, что один из триггеров, переключившись раньше другого,  изменит сигналы на входах  другого триггера так, что переключение второго триггера не состоится, то есть  при переходе автомата в новое состояние может возникнуть ситуация, при которой не произойдет переключение всех триггеров, как предусмотрено законом функционирования данного автомата. Это явление  называется  явлением гонок. Наиболее удачным способом устранения гонок является использование двухступенчатых триггеров. В этом случае одна ступень запоминает исходное состояние автомата, а в другой происходит подготовка к переключению в новое состояние. Также можно использовать динамические триггеры, у которых переключение происходит в короткий момент времени, либо на фронте, либо на срезе.
В данной работе по заданию необходимо использовать микросхему 530ТВ10, которая представляет собой два динамических JK-триггера с инверсными синхровходами , МС изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Микросхема 530ТВ10
 
Данные от входов J и K переносятся на выходы и по отрицательному перепаду импульса . Когда импульс на входе переходит от высокого уровня к низкому, сигналы на входах J и K не должны изменяться. Информацию от входов J и K следует загружать в триггер, когда на входе присутствует напряжение высокого уровня. У триггеров микросхемы 530ТВ10 нет входа предварительного сброса (при), имеется вход установки единичного состояния при [2].  
Так как триггер перед началом работы нужно установить в начальное состояние, то соответствующие изменения будем учитывать при построении схемы цифрового автомата.
Число триггеров для построения схемы равно разрядности кодовой комбинаций состояний автомата. Число разрядов, исходя из таблицы 1 равно четырем, поэтому необходимо использовать 4 триггера, т. е. две микросхемы 530ТВ10. В таблице 2 указаны комбинации J и K  при различных переходах.
 
Таблица 2 – Таблица переходов JK-триггера
Переход

K
0?0
0
-
0?1
1
-
1?0
-
1
1?1
-
0
 
Такая таблица составляется исходя из таблицы функционирования JK триггера, таблица 3.
 
Таблица 3 – Таблица функционирования JK-триггера
J
K

0
0

0
1
0
1
0
1
1
1

 
Рассмотрим пример заполнения первой строки таблицы 2. Для осуществления первого переход из 0 в 0 необходима одна из двух комбинаций входных сигналов:
1) J=0, K=0 (Q= Q0);  2) J=0, K=1 (установка 0). Видим в обеих комбинациях J=0, а К может быть любым, то есть получили первую строку.
 
2.3 Построение графа
 
Задавать цифровой автомат удобно с помощью графа, который строиться на основе алгоритма, изображённого на рисунке 2. Графом называется непустое конечное множество узлов (вершин) вместе с множеством дуг (ветвей), соединяющих пары различных узлов. Граф обычно представляется в наглядной форме, при этом вершины изображаются точками или кругами, которые помечаются с целью идентификации, а ветви изображаются линиями, соединяющими соответствующие узлы. Вершины обычно соответствуют объектам некоторого вида  (в цифровом автомате – внутренним состояниям), а дуги – физическим или логическим связям между ними. На дугах записываются условия перехода, под действием которых он имеет место, и выходные сигналы, которые при этом должны быть сформированы, такой граф называется ориентированным, если же направления не указанны то – неориентированным. Граф переходов автомата изображён на рисунке 4.

Рисунок 4 – Граф переходов микропрограммного автомата
 
Автомат находится в исходном состоянии , затем под действием управляющего внешнего сигнала он изменяет своё состояние на , при этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы . Затем следует переход в состояние с формированием выходного сигнала. Аналогично следует читать и весь граф.
 
2.4 Таблица функционирования микропрограммного автомата
 
Используя граф переходов автомата рисунок 4 и таблицу 2 переходов триггера, заполним таблицу функционирования автомата, таблица 4. Метод Вейча в данном случае будет слишком громоздким из-за большого числа переменных. Недостатком табличного метода является то, что он не позволяет получить МДНФ или МКНФ. В этом случае оказывается достаточным к некоторым выражениям применить закон склеивания. Таблица функционирования содержит графы, в которые заносятся данные текущего состояния, данные следующего состояния, в которое должно перейти устройство, значения входных условий, сигналы управления триггерами и выходные сигналы.
Пример заполнения первой строки таблицы 4: исходное состояние автомата (столбец 1), затем следует переход в состояние (столбец 6). Этот переход безусловный (в столбцах 11– 16 прочерк), и при этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы (столбцы 25 – 30). Столбцы 2-5 и 7-10 заполняются исходя из таблицы. Пример заполнения седьмой строки: автомат находится в состоянии (столбец 1), под действием признака (столбец 11) автомат переходит в состояние (столбец 6). При этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы (столбцы 25–30). Затем заполняются  столбцы 17–24. Сравнивается исходное состояние триггеров с их новым и определяется переход. Далее по таблице 2 находится значение J и K и записывается  в столбцы 17–24. Для 1 строки: первый триггер находится в состоянии 0 (столбец 5), его новое состояние 0 (столбец 10). В соответствии с таблицей 2,  для перехода 0>0 необходимо подать сигнал J1=0; K1=-(23 и 24 столбец). Выполнив сравнение по каждой строке для первого триггера, заполняются столбцы 17 – 22 для остальных триггеров.
23
             



и т.д.................


Состояние автомата
Условие перехода
 
Сигналы управления триггерами
Выходные сигналы
 
Исходное
Новое
 
a
Q4
Q3
Q2
Q1
a
Q4
Q3
Q2
Q1
x1
x2
x3
x4
x5






 

y1
y2
y3
y4
y5
y6
y7

Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.