Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Курсовая работа: Синтез дискретно-логического устройства управления - файл Курсовая работа.doc


Курсовая работа: Синтез дискретно-логического устройства управления
скачать (145.2 kb.)

Доступные файлы (2):

Курсовая работа.doc880kb.29.10.2006 01:36скачать
Общая функциональная схема.shs

содержание

Курсовая работа.doc

Реклама MarketGid:
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЛИАЛ В Г. ИШИМБАЕ


Кафедра АПП


Курсовая работа


по предмету Математические основы дискретно-логических систем

Синтез дискретно-логического устройства управления


Выполнил: ст. гр. АТП-208

Шарипов Д.В.

Проверил: к. ф.-м. н., ст. преп.

Мугафаров М.Ф.


Ишимбай 2006

План:


  1. Цель работы

  2. Граф управляющего автомата

  3. Общая структурная схема

  4. Кодирование входных и выходных воздействий

  5. Минимальные функции блоков F и FL

  6. Мерцание при корректировке времени

  7. 12-часовой режим

  8. Секундомер

  9. Общая функциональная схема

  10. Функциональная схема блоков F и FL

  11. Определение площади микросхемы



Цель работы


Целью работы является синтез функциональной схемы электронных часов по описанию их дополнительных возможностей по отношению к возможности простого отображения времени (базовый вариант).


^ Граф управляющего автомата


Построим возможный граф перехода в состояния автомата.


b/z1 b/z2




a/z6





a/z6 a/z6








b/z6


b/z3 b/z5


a/z3







a/z4


Состояния автомата:


1 – отображение текущего времени. На индикаторах отображаются часы и минуты. При

этом секундомер может находиться либо в запущенном, либо в нулевом состоянии.


2 – режим корректировки минут. На индикаторах отображаются минуты. Однократное

нажатие кнопки b добавляет единицу к значению минут.


3 – режим корректировки часов. На индикаторах отображаются часы. Однократное

нажатие кнопки b добавляет единицу к значению часов.


4 – состояние запущенного секундомера. На индикаторах отображаются изменяющиеся

минуты и секунды. Нажатием кнопки a можно остановить секундомер. Нажатием

кнопки b можно перейти в режим отображения времени, при этом секундомер будет

отсчитывать время.


5 – состояние остановленного секундомера. На индикаторах отображаются минуты и

секунды секундомера. Нажатием кнопки a можно запустить секундомер. При нажатии

кнопки b секундомер сбрасывается в нулевое состояние и осуществляется переход в

режим отображения времени.


Опишем управляющие сигналы:


L1 – разрешает или запрещает отображение минут

L2 – разрешает или запрещает отображение часов

L3 – разрешает или запрещает отображение минут и секунд секундомера


i1 – подается для корректировки минут

i2 – подается для корректировки часов

i3 – подается для запуска секундомера

i4 – подается для остановки секундомера

i5 – подается для сбрасывания секундомера в нулевое состояние


Опишем режимы и связанные с ними микрокоманды:


1. Отображение времени

L1=1 L2=1 L3=0

По сигналу извне должен передаваться импульсный сигнал i3.


2. Режим корректировки минут

L1=1 L2=0 L3=0

По сигналу извне должен передаваться импульсный сигнал i1.


3. Режим корректировки часов

L1=0 L2=1 L3=0

По сигналу извне должен передаваться импульсный сигнал i2.


4. Состояние запущенного секундомера

L1=1 L2=1 L3=1

По сигналу извне должен передаваться импульсный сигнал i4.


5. Состояние остановленного секундомера

L1=1 L2=1 L3=1

По сигналу извне должен передаваться импульсный сигнал i3 или i5.


Общая структурная схема


Граф, построенный в предыдущем пункте, не является полностью определенным, поскольку переходы под воздействием сигнала a не имеют выходных сигналов. Поэтому, составим схему конечного автомата.





Изобразим общую структурную схему




^ Кодирование входных и выходных воздействий


Составим таблицу переходов.


Вход

Состояние

След. Состояние

Выход

a

1

2

z6

b

1

4

z3

a

2

3

z6

b

2

2

z1

a

3

1

z6

b

3

3

z2

a

4

5

z4

b

4

1

z6

a

5

4

z3

b

5

1

z5


Закодируем входы и выходы состояний автомата и после этого построим таблицы истинности для элементов F и FL.

Для кодирования состояний возьмем 3 двоичных разряда:


  1. 000

  2. 001

  3.  010

  4.  011

  5.  100


Входных сигнала два:





x

a

1

b

0



Закодируем выходные импульсы





y1/i1

y2/i2

y3/i3

y4/i4

y5/i5

z1

1

0

0

0

0

z2

0

1

0

0

0

z3

0

0

1

0

0

z4

0

0

0

1

0

z5

0

0

0

0

1

z6

0

0

0

0

0



Проведем кодирование выходных сигналов для блока F


Вход

Текущ. Сост.

След. Сост.

Выход

q1

q2

q3

Q1

Q2

Q3

y1

y2

y3

y4

y5

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1


Проведем кодирование выходных сигналов для блока


q1

q2

q3

L1

L2

L3

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1



^ Минимальные функции блоков F и FL


При помощи карт Карно построим и минимизируем функции Q1,Q2,Q3,y1,y2,y3,

y4,y5 от аргументов x,q1,q2,q3, а также функции L1,L2,L3 от аргументов q1,q2,q3.


Q1: Q2: Q3:



1

-

0

0

-

-

0

1

-

-

0

0

0

-

1

1

1

-

0

1

-

-

0

0

-

-

0

1

0

-

0

1




q1

¬q1




x

0

-

0

0

¬q3

-

-

1

0

q3

¬x

-

-

0

0




0

-

0

0

¬q3




¬q2

q2

¬q2





y1: y2: y3:


0

-

0

0

-

-

0

0

-

-

0

1

0

-

0

0

0

-

0

0

-

-

0

0

-

-

0

0

0

-

1

0

1

-

0

0

-

-

0

0

-

-

0

0

0

-

0

1



y4: y5:


0

-

0

0

-

-

1

0

-

-

0

0

0

-

0

0

0

-

0

0

-

-

0

0

-

-

0

0

1

-

0

0



L1





q2

¬q2




q1

-

1

¬q3

-

-

q3

q2

1

1




0

1

¬q3


L2 L3


-

1

-

-

1

0

1

1

-

1

-

-

1

0

0

0



Q1 = xq2q3

Q2 = xq1 \/ x¬q1¬q2q3 \/ ¬x¬q1¬q3

Q3 = ¬x¬q1¬q2 \/ x¬q2¬q3


y1 = ¬x¬q1¬q2q3

y2 = ¬xq2¬q3

y3 = xq1 \/ ¬x¬q1¬q2¬q3

y4 = x¬q1q2q3

y5 = ¬xq1


L1 = ¬q2 \/ q3

L2 = q2 \/ ¬q3

L3 = q1 \/ q2q3


По полученным формулам могут быть построены функциональные схемы блоков F и FL.


^ Мерцание при корректировке времени


Для того, чтобы при корректировке времени корректируемое значение мерцало, необходимо периодически перекрывать потенциальные сигналы:

L1 – в режиме корректировки минут

L2 – в режиме корректировки часов

Будем перекрывать сигналы L1 и L2 каждые три секунды на 1 секунду. Для этого будем использовать счетчик, на который с генератора тактовых импульсов будут поступать импульсы. Счетчик имеет коэффициент пересчета k=3 и соответственно два двоичных разряда:

Q1 Q0

  1. 0

  1. 1

  2. 0


Выше была получена минимальная функция y1, которой соответствует логическая единица в режиме корректировке минут и логический ноль во всех остальных режимах. Также была получена минимальная функция y2, которой соответствует логическая единица в режиме корректировке часов и логический ноль во всех остальных режимах. Таким образом, соединив функции y1 и y2 с помощью дизъюнкции, можно получить сигнал p, которому будет соответствовать логическая единица, если устройство находиться в одном из режимов корректировки, и логический ноль в противном случае.

Изобразим блок M, который будет реализовывать перекрывание сигналов L1 и L2.





^ 12-часовой режим


Построим схему принудительного сброса счетчиков Счк5 и Счк6 в «12 часов».

Появление числа 12 легко определяется по установке в “1” разрядов Q1 счетчика Счк5 (счетчика единиц) и Q0 счетчика Счк6 (счетчик десятков).





Также заведем счетчик Счк7, который имеет коэффициент пересчета k=2 и соответственно один двоичный разряд. Значению этого счетчика будет соответствовать время: 0 – Am, 1 – Pm. Следует также учесть, что данному счетчику будет соответствовать отличный от рассмотренного в курсе лекций индикаторного преобразователя индикаторный преобразователь ИП1.


Секундомер


Для того, чтобы часы обладали функцией Секундомер, заведем дополнительно четыре счетчика (Счк8 – Счк11), которые непосредственно будут служить для отсчета времени, а также счетчик (Счк12), который будет служить для включения/выключения секундомера.

Принцип действия счетчика Счк12 состоит в следующем: если секундомер находится в выключенном состоянии, то импульсы от генератора тактовых импульсов не должны поступать на счетчик Счк8; если же секундомер находится в запущенном состоянии, то на счетчик Счк8 должны поступать импульсы. Этим состояниям соответствует значение счетчика Счк12 0 и 1. Значение этого счетчика будет менять сигнал i3, сбрасывать же его в нулевое состояние будет либо сигнал i4, либо сигнал i5. В связи с этим можно изобразить следующую схему:





Однако, если часы находятся в состоянии отображении времени, при этом секундомер отсчитывает время, т.е. значение счетчика Счк12 равно 1, то при следующем переходе в режим запущенного секундомера сигнал i3 присвоит счетчику Счк12 0, т.е. остановит его. Для предотвращения такой ситуации, необходимо внести следующие изменения:


Для того, чтобы сбросить секундомер в нулевое состояние необходимо подать сигнал i5 на входы «сброс» счетчиков секундомера.


^ Общая функциональная схема


См. фрагмент «Общая функциональная схема»


Функциональная схема блоков F и FL





^ Определение площади микросхемы



ЭЛЕМЕНТ

^ КОЛИЧЕСТВО ТРАНЗИСТОРОВ

Инвертор

4

И

4

ИЛИ

6

И / ИЛИ

6

исключающее И

12

исключающее ИЛИ

10

D - триггер

20

Счетчик

16 * n , где n - количество двоичных разрядов

Индикаторный преобразователь

400


Для разработанного устройства:

ЭЛЕМЕНТ

^ КОЛИЧЕСТВО ТРАНЗИСТОРОВ

Инвертор

4*12=48

И

4*23=92

ИЛИ

6*10=60

И / ИЛИ

6*1=6

исключающее И

12*0=0

исключающее ИЛИ

10*0=0

D - триггер

20*6=120

Счетчик

16*1*3+16 *2*1+16*3*4+16*4*5=592

Индикаторный преобразователь

400*4+?*1=1600

Итого

2518



Число транзисторов, которые могут быть размещены в одном кристалле, составляет при средней степени интеграции несколько тысяч, при высокой - несколько сотен тысяч. Нашу оценку будем производить из расчета 1000 транзисторов на одном квадратном миллиметре площади кристалла:


Реклама:





Скачать файл (145.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru
Разработка сайта — Веб студия Адаманов