31290

Дослідження схем синхронних та асинхронних цифрових автоматів з пам’яттю в пакеті Electronics Workbench

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

При моделюванні роботи синхронного автомата синхросерію слід подавати з генератора коливань обравши прямокутну форму імпульсів з параметрами близькими до вказаних на рис. Побудування логічних вентилів при синтезі синхронного автомата Якщо потрібно сформувати пам’ять автомата на Ттригерах не слід шукати їх в бібліотеці елементів так як їх фізично не існує необхідно побудувати Т тригер з JK тригера походячи з таблиці переходів. Часові діаграми роботи автомата слід скопіювати через буфер до редактора Paint або іншого графічного...

Украинкский

2013-08-28

2.88 MB

3 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Тема:  Дослідження схем синхронних та асинхронних цифрових автоматів з пам’яттю в пакеті Electronics Workbench

Мета роботи:   Закріпити принципи побудови синхронних та асинхронних автоматів з пам’яттю та навчитися оцінювати правильність проведеного синтезу за допомогою математичного моделювання роботи розроблених схем в пакеті Electronics Workbench

1 ТЕОРЕТИЧНІ  ВІДОМОСТІ

Синхронним автоматом з пам’яттю є такий автомат, що під впливом одного вхідного сигналу переходить з одного стану до іншого, з якого під впливом того ж сигналу може перейти до третього стану. Прикладом таких автоматів є двійкові лічильники та побудовані на них пристрої. Інші автомати є асинхронними, або, що зустрічається значно частіше – комбінованими.

Слід пам’ятати, що перед початком моделювання треба повністю провести процес синтезу кожного із заданих автоматів та отримати функції переходу та виходу.

При моделюванні роботи синхронного автомата синхросерію слід подавати з генератора коливань, обравши прямокутну форму імпульсів з параметрами, близькими до вказаних на рис. 5.1, що забезпечить чітке зображення на екрані логічного аналізатора. В тому випадку, коли необхідно синтезувати синхронний автомат на асинхронному тригері, слід використовувати логічні вентилі, приклад побудування яких показано на рис. 5.2.

Рис. 5.1. Формування синхросерії з генератора коливань

Рис. 5.2. Побудування логічних вентилів при синтезі синхронного автомата

Якщо потрібно сформувати пам’ять автомата на Т-тригерах, не слід шукати їх в бібліотеці елементів, так як їх фізично не існує, необхідно побудувати Т- тригер з JK- тригера, походячи з таблиці переходів. В цьому випадку необхідно поєднати входи J та К (це і буде вхід Т).

На входи логічного аналізатора слід подати синхросерію, сигнали з виходів тригерів та вихідні сигнали. Часові діаграми роботи автомата слід скопіювати через буфер до редактора Paint (або іншого графічного редактора) та привести до вигляду, зображеного у прикладі.

При побудові схеми та часової діаграми для асинхронного автомата необхідною умовою є використання дешифратора станів. Рекомендується використовувати в схемах дешифратор 3х8, схема підключення якого показана на рис. 5.3. До входу G1 (вхід вибірки мікросхеми) приєднано пулл-ап (логічна “1” від джерела живлення +5В з резистором 1кОм).

В тому випадку, коли необхідно синтезувати асинхронний автомат на синхронних тригерах слід або подати на вхід С тригерів синхросерію, або подати на цей вхід один активний сигнал з затримкою в часі, враховуючи, яким є вхід С – статичним або динамічним та  на який рівень синхросихналу спрацьовує тригер (приклад показано на рис. 5.4).

Всі автомати, які досліджуються в ході лабораторної роботи, є автоматами Мура.

Рис. 5.3. Схема підключення дешифратора 3х8

 Рис. 5.4. До синтезу асинхронного автомата на синхронних тригерах

2 ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Походячи з класичного графа згідно варіанту завдання, побудувати структурну таблицю синхронного автомата.

2. Реалізувати функції переходу синхронного автомата.

3. Реалізувати функції виходу синхронного автомата.

4. Побудувати електронну схему синхронного автомата в пакеті Electronics Workbench.

5. Отримати за допомогою логічного аналізатора часові діаграми роботи синхронного автомата.

6. Провести кодування станів асинхронного автомата.

7. Побудувати структурну таблицю асинхронного автомата.

8. Реалізувати функції переходу та виходу для асинхронного автомата.

9. Побудувати електронну схему асинхронного автомата в пакеті Electronics Workbench.

10. Отримати за допомогою логічного аналізатора часові діаграми роботи асинхронного автомата.

11. Походячи з часових діаграм роботи, зробити висновки стосовно правильності проведеного синтезу цифрових автоматів.

Вихідні дані вибрати згідно з варіантом.

2.1 КОНТРОЛЬНИЙ ПРИКЛАД

Вихідний граф синхронного автомата, за яким проведено синтез, зображено на рис. 5.5. Приклад оформлення схеми синхронного автомата та часових діаграм показано відповідно на рис. 5.6 та рис. 5.7.

Рис. 5.5 Вихідний граф синхронного автомата

Рис. 5.6. Схема синхронного автомата в пакеті Electronics Workbench

Рис. 5.7. Часові діаграми роботи синхронного автомата

Схема асинхронного автомата, синтезованого за графом, зображеним на рис. 5.8., показана на рис. 5.9, а часові діаграми роботи цієї схеми – на рис. 5.10. Пам’ять побудовано на RS- тригерах. Як видно з рис. 5.9, набір вхідних величин (х1-х4) подається з логічного синтезатора.

Рис. 5.8 Вихідний граф асинхронного автомата

Рис. 5.9. Схема асинхронного автомата в пакеті Electronics Workbench

Тут слід зауважити, на один факт, а саме - при кодуванні станів за картою Карно не слід ставити в клітинку за адресом 000 невизначний стан, бо робота схеми у Electronics Workbench починається саме з цього адреса. У прикладі 000 закодовано стан Z1. Далі для перевірки роботи схеми моделюються прості переходи (для рис. 5.8 перше коло: Z1-Z2-Z3-Z4-Z5-Z6, друге коло Z1-Z5-Z6 (рис. 5.8), третє коло Z1-Z2-Z5-Z6. Ці переходи і моделюються послідовно на виході логічного синтезатора.

Рис. 5.10. Часові діаграми роботи асинхронного автомата

3 ВМІСТ ЗВІТУ

1) Номер, назва та ціль роботи.

2) Вихідні дані.

3) Порядок синтезу автоматів (структурні таблиці та логічні вирази для функцій переходу та виходу).

4) Схеми автоматів (див. контрольний приклад).

5) Часові діаграми роботи автоматів (див. контрольний приклад).

6) Висновки стосовно правильності проведеного синтезу автоматів.

4 ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ

Варіант 1

а) синтезувати функціональну схему синхронного автомата на базі RS-тригерів


б) синтезувати функціональну схему асинхронного автомата на базі JK-тригерів

Варіант 2

а) синтезувати функціональну схему синхронного автомата на базі D-тригерів

б) синтезувати функціональну схему асинхронного автомата на базі RS-тригерів

Варіант 3

а) синтезувати функціональну схему синхронного автомата на базі T-тригерів

б) синтезувати функціональну схему асинхронного автомата на базі D-тригерів

Варіант 4

а) синтезувати функціональну схему синхронного автомата на базі JK-тригерів

б) синтезувати функціональну схему асинхронного автомата на базі T-тригерів

Варіант 5

а) синтезувати функціональну схему синхронного автомата на базі RS-тригерів

б) синтезувати функціональну схему асинхронного автомата на базі RS-тригерів

5 КОНТРОЛЬНІ  ПИТАННЯ

  1.  Особливості синтезу схем синхронних автоматів з пам’яттю.
  2.  Сформулюйте принципи мінімізації функцій переходу та виходу для синхронних автоматів.
  3.  Як сформувати умови щодо перевірки правильності синтезу схеми синхронного автомата в пакеті  Electronics Workbench?
  4.  Етапи синтезу схеми асинхронного автомата.
  5.  В чому відрізняються методи синтезу схем синхронних та асинхронних автоматів з пам’яттю?
  6.  Дати визначення щодо синтезу функцій переходу та виходу для асинхронного автомата Мура.
  7.  Для чого в схемі асинхронного автомата використовуються тригери, дешифратор, мікросхеми елементарної логіки?
  8.  На виходах яких елементів схеми асинхронного автомата формуються функції переходу, функції виходу, стани, коди станів?
  9.  Як сформувати умови щодо перевірки правильності синтезу схеми асинхронного автомата в пакеті  Electronics Workbench? Які прилади були для цього використані?
  10.  Як з часових діаграм визначити правильність синтезу схем автоматів з пам’яттю?

PAGE  39


EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  

EMBED Visio.Drawing.5  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9125. Затухающие и вынужденные колебания 112 KB
  Тема: Затухающие и вынужденные колебания Собственные колебания реальной системы. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Коэффициент затухания. Решение дифференциального уравнения затухающих колебаний. Амплитуда и ...
9126. Воспитание учащихся в коллективе, семье и социуме 118 KB
  Воспитание учащихся в коллективе, семье и социуме Роль коллектива в развитии личности Понятие коллектив и его признаки 4. Структура детского коллектива, функции коллектива 5. Стадии развития детского коллектива, их характеристика...
9127. Гуманистические воспитательные системы и технологии 124.5 KB
  Гуманистические воспитательные системы и технологии 1. Сущность и структура воспитательной системы школы. Понятие о гуманистической воспитательной системе. 2. Этапы становления воспитательной системы, критерии ее эффективности. 3. Анализ опыта созда...
9128. Общие сведения о теории управления 83.5 KB
  Введение. Общие сведения о теории управления. Говоря об управлении, речь идет об осуществлении целенаправленного воздействия на некий объект (объект управления). Объектом управления может являться живое или неживое, например, устройство, агрегат, си...
9129. Общие сведения о системах автоматического регулирования 266.5 KB
  Общие сведения о системах автоматического регулирования. Существует чрезвычайно большое разнообразие автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами во всех областях техники. В этих систе...
9130. Примеры систем автоматического управления (регулирования) 218.5 KB
  Примеры систем автоматического управления (регулирования) В качестве первого примера рассмотрим систему регулирования скорости вращения вала двигателя постоянного тока. При этом предварительно рассмотрим разомкнутую систему. После анализа...
9131. Методы анализа непрерывных линейных систем 304.5 KB
  Методы анализа непрерывных линейных систем В теории управления, как и во многих других дисциплинах, рассматриваются две противоположные задачи - анализа и синтеза. Первая задача связана с описанием работы системы, определением ее характеристик...
9132. Преобразование Лапласа. Операторный метод решения (с помощью преобразования Лапласа) 82.5 KB
  Преобразование Лапласа. Для сигналаx изображение определяется по формуле одностороннего преобразования Лапласа...
9133. Типовые звенья систем 56 KB
  Типовые звенья систем По виду передаточной функции или дифференциального уравнения различают следующие звенья: 1. Усилительное (безинерционное)...