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

77675. Основные проблемы философии Ф.Ницше 291 KB
  Философские труды Ницше, по большей части не предъявляют больших требований к интеллекту или образованности читателя. Их суть представляется ясной и однозначной, цели - обширными и очевидными, а язык – понятным.
77676. Первая помощь при стенокардии угрозе или развитии инфаркта миокарда 147.5 KB
  Инфаркт миокарда (infarctus myocardii) - заболевание, характеризующееся образованием некротического очага в сердечной мышце в результате нарушения коронарного кровообращения. Инфаркт миокарда наблюдается преимущественно в возрасте старше 45 лет, причем у мужчин чаще, чем у женщин.
77677. Исторические легенды и предания. Песни об отечественной войне 1812 года 102 KB
  Бесценным культурным наследием являются легенды предания и другие устные повествования отразившие древние поэтические воззрения на природу исторические представления житейскую мудрость психологию нравственные идеалы социальные чаяния и творческую фантазию башкир.
77678. Индийская философия 98.5 KB
  Так в некоторых текстах проявляется стремление объяснить внешний и внутренний мир состоящим из четырех или даже пяти вещественных элементов. Это знание не может быть истинным так как оно по своему содержанию является отрывочным не полным.
77680. Физиологическое состояние и продуктивные качества цыплят-бройлеров при инъекции и аэрозольном применении гала-вета 190.5 KB
  Цель настоящей работы –- дать физиологическую оценку эффективности использования при выращивании цыплят-бройлеров нового иммуномодулятора гала-вета как средства повышающего иммунную защиту организма выявить продуктивное действие оптимальные дозы и способы...
77681. Мониторы. Виды мониторов и их преимущества 108 KB
  Жидкий кристалл – это специфическое агрегатное состояние вещества, в котором оно проявляет одновременно свойства кристалла и жидкости. Сразу надо оговориться, что далеко не все вещества могут находиться в жидкокристаллическом состоянии.
77682. Цивилизационная концепция Н. Я. Данилевского 89.5 KB
  Исторические события ХХ века поставили под сомнение многие, казалось бы, прочно утвердившиеся научные концепции общественного развития. Прежде всего это относится к теориям общего для всего человечества постиндустриального развития, связанного с прогрессом развития средств производства...
77683. SATA 428.5 KB
  Теоретически ST 150 и ST 300 устройства должны быть совместимы как ST 300 контроллер и ST 150 устройство так и ST 150 контроллер и ST 300 устройство за счёт поддержки согласования скоростей в меньшую сторону однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы например на НЖМД фирмы Segte поддерживающих ST 300 для принудительного включения режима ST 150 предусмотрен специальный джампер. Разъём питания ST подаёт 3 напряжения питания: 12 В 5 В и 33 В; однако современные устройства могут...