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

23471. Слияние гласных в именных и глагольных формах 222.5 KB
  движение сверху вниз с чего откуда по чему под что куда а также место под которым находится ктолибо или чтолибо под чем где: κατὰ τῆς πέτρας Xenoph. промежуток времени в пределах которого осуществляется какоелибо действие в течение чего в продолжение чего при ком: κατὰ τὸν Πελοποννησίων καὶ Ἀθηναίων πόλεμον Herod. отношение соответствие или сообразность с чемлибо относительно чего в соответствии с чем сообразно чему по чему: τὸ κατὰ τοῦτον εἶναι Xenoph. ἀπέκτονα убивать умерщвлять коголибо асс.
23472. Слитные глаголы I спряжения 163.5 KB
  Спряжение глаголов на εω Образец спряжения φιλέω основа φιλη любить praesens indicativi activi singularis pluralis 1 φιλέω φιλῶ φιλέομεν φιλοῦμεν 2 φιλέεις φιλεῖς φιλέετε φιλεῖτε 3 φιλέει φιλεῖ φιλέουσιν φιλοῦσιν imperativus praesentis activi 2 φίλεε φίλει φιλέετε φιλεῖτε 3 φιλεέτω φιλείτω φιλεόντων φιλούντων infinitivus praesentis activi φιλέεν φιλεῖν1 imperfectum activi 1 ἐφίλεον ἐφίλουν ἐφιλέομεν ἐφιλοῦμεν 2 ἐφίλεες ἐφίλεις ἐφιλέετε ἐφιλεῖτε 3 ἐφίλεε ἐφίλει ἐφίλεον ἐφίλουν praesens indicativi medii passivi singularis pluralis 1...
23473. III склонение 218.5 KB
  При склонении имён третьего склонения к их основам добавляются окончания во многом сходные с окончаниями первого и второго склонений: число singularis pluralis падеж род m f n m f n nominativus ς ø ø ες ᾰ genetivus ος ων dativus ῐ σῐ accusativus ν ᾰ = nom. Ἄραψ gen. ὄρνις gen. ἐλπίς gen.
23474. III склонение. Основы на -ν 147.5 KB
  существительные имеющие асигматический именительный падеж с удлинением последнего гласного: ὁ ἡ γείτων gen. γείτονος сосед соседка ὁ ποιμήν gen. существительные с асигматическим именительным падежом распространившие конечный долгий гласный на все формы: ὁ ἀγών gen. ἀγῶνος собрание состязание борьба ὁ Ἕλλην gen.
23475. Aoristus (аорист) 107.5 KB
  а также при некоторых близких им по значению прилагательных и указывает на цену чеголибо за сколько достойный чего: πολλοῦ πωλεῖται продаётся за большие деньги ἄιος ἐπαίνου достойный похвалы ; τῶν πόνων πωλοῦσιν ἡμῖν πάντα τἀγάθ᾿ οἱ θεοί Xenoph. ᾐνιάμην говорить загадками выражаться туманно намекать на чтолибо асс. ἠκολούθηκα следовать за сопровождать коголибо чтолибо dat. ἠτύχηκα терпеть неудачу не достигать чеголибо gen.
23476. III склонение. Основы на заднеязычные (γ, κ, χ) 111.5 KB
  κόρα gen. αἴ gen. ὄνυ gen. Образцы склонения ὁ κόρα €œворон€ ἡ αἴ €œкоза€ ὁ ὄνυ €œноготь коготь€ ὁ ἅρπα λύκος €œжадный волк€ основа κορᾰκ αἰγ ὀνῠχ ἁρπᾰγ singularis nominativus ὁ κόρα ἡ αἴ ὁ ὄνυ ὁ ἅρπα λύκος genetivus τοῦ κόρακος τῆς αἰγός τοῦ ὄνυχος τοῦ ἅρπαγος λύκου dativus τῷ κόρακι τῇ αἰγί τῷ ὄνυχι τῷ ἅρπαγι λύκῳ accusativus τὸν κόρακα τὴν αἶγα τὸν ὄνυχα τὸν ἅρπαγα λύκον vocativus ὦ κόρα ὦ αἴ ὦ ὄνυ ὦ ἅρπα λύκε pluralis nominativus οἱ κόρακες αἱ αἶγες οἱ ὄνυχες οἱ ἅρπαγες λύκοι genetivus τῶν κοράκων τῶν...
23477. III склонение. Основы на губные (β, π) 141 KB
  Расстояние от одного места до другого как далеко проходимое пространство какое расстояние а также дорога по которой ктолибо или чтолибо движется каким путём6 обозначаются в греческом языке винительным падежом без предлога accusativus spatii €œвинительным протяжения в пространстве€: ἀπέχει ἡ Πλάταια τῶν Θηβῶν σταδίους ἑβδομήκοντα Thuc. ᾐδέσθην стыдиться совеститься; чтить уважать коголибо асс. ἀπέχω быть удалённым отстоять находиться от чеголибо на расстоянии чеголибо gen. ἐβλάβην вредить комулибо чемулибо ...
23478. III склонение. Основы на переднеязычные (δ, τ, θ) 191 KB
  ἐλπίς gen. ἐσθής gen. κόρυς gen. Образцы склонения ἡ ἐλπίς €œнадежда€ ἡ ἐσθής €œодежда€ ἡ κόρυς €œшлем€ ὁ τάπης €œковёр€ основа ἐλπῐδ ἐσθητ κορῠθ τᾰπητ singularis nominativus ἡ ἐλπίς ἐσθής κόρυς ὁ τάπης genetivus τῆς ἐλπίδος ἐσθῆτος κόρυθος τοῦ τάπητος dativus τῇ ἐλπίδι ἐσθῆτι κόρυθι τῷ τάπητι accusativus τὴν ἐλπίδα ἐσθῆτα κόρυν κόρυθα τὸν τάπητα vocativus ὦ ἐλπί ἐλπίς ἐσθής κόρυ κόρυς ὦ τάπη τάπης pluralis nominativus αἱ ἐλπίδες ἐσθῆτες κόρυθες οἱ τάπητες genetivus τῶν ἐλπίδων ἐσθήτων κορύθων τῶν ταπήτων dativus...
23479. Coniunctivus (сослагательное наклонение) 131.5 KB
  Все времена сослагательного наклонения кроме перфекта впрочем малоупотребительного1 образуются посредством добавления к соответствующей основе глагольной или настоящего времени долгих тематических гласных ω η2 служащих показателем сослагательного наклонения и первичных личных окончаний при соединении которых получается следующий набор практических окончаний:3 activum medium singularis pluralis singularis pluralis 1 ω ωμεν ωμαι ωμεθα 2 ῃς ηις ητε ῃ ηαι ησαι ησθε 3 ῃ ηι ωσιν ηται ωνται Coniunctivus...