Курсовая работа: Синтез дискретно-логического устройства управления
скачать (145.2 kb.)
Доступные файлы (2):
| Курсовая работа.doc | 880kb. | 29.10.2006 01:36 |  скачать |
| Общая функциональная схема.shs |
содержание
- Смотрите также:
- Курсовая работа: Синтез дискретно-логического устройства управления [ курсовая работа ]
- Курсовая работа: Синтез дискретно-логического устройства управления [ курсовая работа ]
- Модели дискретно-событийных систем [ курсовая работа ]
- Проектирование дискретных устройств [ документ ]
- Интегрированные системы проектирования и управления [ курсовая работа ]
- Дипломная работа - Синтез алгоритмов управления тепловым режимом [ дипломная работа ]
- Анализ и синтез систем управления [ курсовая работа ]
- Синтез систем автоматизированного управления [ документ ]
- Математические основы дискретно - логических систем (Вариант-17) [ документ ]
- Синтез адаптивной системы управления [ курсовая работа ]
- Разработка арифметико-логического устройства, выполняющего операцию сложения и вычитания в прямом двоичном коде [ документ ]
- Исследование систем управления.Стадии, этапы и методика проведения исследования систем управления [ курсовая работа ]
Курсовая работа.doc
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИУФИМСКИЙ 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:
Цель работы
Граф управляющего автомата
Общая структурная схема
Кодирование входных и выходных воздействий
Минимальные функции блоков F и FL
Мерцание при корректировке времени
12-часовой режим
Секундомер
Общая функциональная схема
Функциональная схема блоков F и FL
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).
^
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
^
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:
000
001
010
011
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 |
^
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.
^
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
0
1
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.
^
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.^
См. фрагмент «Общая функциональная схема»
Функциональная схема блоков F и FL
^
| ЭЛЕМЕНТ | ^ |
| 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 | ^ |
| 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:
Скачать файл (145.2 kb.)