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 память 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

54565. Первые экономические школы. Меркантилисты и физиократы 18.69 KB
  В эту эпоху экономической идеологией молодой торговой буржуазии был меркантилизм (от mercantile — торговый). Меркантилисты не были профессиональными учеными, как правило, это были выходцы из купцов, мелких и средних буржуа. Они точно определили способы получения крупных состояний: торговля, кредит, война.
54566. Біологічне значення, загальний план будови, властивості та розвиток нервової системи 380 KB
  Обладнання: муляж Головний мозок таблиці Нервова система Головний мозок Спинний мозок Нервова клітина Схема рефлекторної дуги презентація Будова спинного і головного мозку роздавальний матеріал: будова нейрона опорний конспект Будова нервової системи Тип заняття: лекція 1год. Велика частина мислителів того часу не представляла значення мозку для психічної діяльності людини і навіть великий Аристотель вважав не мозок а серце вмістилищем душі. Гіппократ вперше відзначив що поранення голови часто ведуть до...
54567. Нетрадиционные формы урока как основная форма организации учебного процесса 192.5 KB
  Опыт школьных преподавателей и исследования педагогов-новаторов показали, что нетрадиционные формы проведения уроков поддерживают интерес учащихся к предмету и повышают мотивацию учения.
54568. Строение вещества. Молекулы 45.5 KB
  Задачи урока: дать представление об атоме и молекуле как о модели строения вещества; выделить значение средств экспериментального исследования в процессе познания; подчеркнуть значение моделирования вещества в познаваемости явлений окружающего мира; продолжить работу по формированию умений делать более общие выводы из наблюдений; формировать убеждения учащихся в познаваемости явлений природы. Еще две с половиной тысячи лет назад обдумывая вопрос о строении вещества греческий философ Демокрит выдвинул гипотезугипотезой называют любое...
54569. НЕТРАДИЦИОННЫЕ ФОРМЫ УРОКОВ МУЗЫКИ В 1 КЛАССЕ В АДАПТАЦИОННЫЙ ПЕРИОД 52.5 KB
  Песня танец Если нравится тебе разучивание. И разучим новую песню Если б не было школ разучивается песня Ну а теперь поехали дальше. Познакомились с народной песней игрой Бояре 4 УРОК ЛОТО КОНЦЕРТ В 1 КЛАССЕ ТЕМА УРОКА ПЕСНЯ ЗАДАЧИ УРОКА ПОЗНАКОМИТЬ УЧАЩИХСЯ С РАЗНЫМИ ВИДАМИ ВОКАЛЬНОГО ЖАНРА. Что такое песня Из самого слова видно Песня то что поют.
54570. Нетрадиционные уроки 70 KB
  Как правило у школьников во время такого урока возникает игровое состояние специфическое эмоциональное отношение к действительности. А знания полученные на уроке становятся для них личностно-значимыми эмоционально-окрашенными что помогает более лучше узнать прочувствовать изучаемую тему. Урок-викторина он повышает познавательный интерес творческую и мыслительную деятельность учащихся стимулирует мотивацию.
54571. Нетрадиційні уроки, як особливої форми організації навчально-пізнавальної діяльності 619 KB
  Розглянути можливості нетрадиційних уроків у початковій школі в реалізації цілей навчання. Вказати деякі методичні аспекти їх проведення. З’ясувати актуальність проведення нетрадиційних уроків в початковій школі.
54572. Спрос. Закон спроса. Факторы, влияющие на спрос 30.7 KB
  Спрос (D – от англ. demand) – это намерение потребителей, обеспеченное платежными средствами, приобрести данный товар. Наличие спроса на какой-либо товар означает согласие покупателя уплатить за него указанную цену.
54573. Моя Україна – моя Батьківщина. Незалежність України 52.5 KB
  Незалежність України Виховна година для учнів випускників Мета: формувати громадянську позицію в учнів розуміння особистої причетності до всіх подій які відбуваються в Україні шанобливе ставлення до нетлінних духовних скарбниць народу повагу до національних символів традицій оберегів; виховувати в учнів почуття патріотизму національної свідомості любові до рідного краю. Що таке Україна для кожного з вас учні наводять свої думки асоціації аргументують власне сприйняття України як держави наводять приклади з власного...