42809

Система управления перемещением механизма

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Функциональная схема установки На функциональной схеме введены следующие обозначения: КВ КН контакторы движения: вперёд и назад; S1 S2 S3 сигнал с конечным выключателем положений 1 2 3; S4 сигнал с кнопки; S5 сигнал с кнопки “Стоп†в режиме автомат; S6 сигнал выбора режима автомат или наладка; S7 сигнал движения вперёд в режиме наладка; S8 сигнал движения назад в режиме наладка; ПУУ проектирующие управляющие устройство; УВВ устройство выдержки времени; Хв сигнал управления контактором движения вперёд; Хн сигнал...

Русский

2013-11-01

1.74 MB

3 чел.

46

Белорусский национальный технический университет

Факультет информационных технологий и робототехники

Кафедра: «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

«Система управления перемещением механизма»

Исполнитель:                                              ст. гр. 107639      Шилович А.Ю.

Руководитель:                                                                Мигдалёнок А.А.

Минск 2011


СОДЕРЖАНИЕ

  

1.  ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ……………………………………………...4

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2.  ЗАПИСЬ УСЛОВИЙ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ……………...6

3.  БЛОЧНЫЙ СИНТЕЗ………………………………………………………………8

4.  СИЕТЕЗ ОТДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ……………………………………………….10

       4.1. Синтез блока, формирующего команду отработки автоматического

          цикла Б1……………………………………………………………………….10

4.2. Синтез блока режима «Наладка» Б2…………………………………….11

4.3. Построение автоматной таблицы выходов и переходов блока Б3……14

4.4. Минимизация памяти автомата Б3……………………………………...17

4.5. Кодирование внутренних состояний автомата…………………………21

4.6. Построение функциональной схемы устройства управления…………26

        4.7. Синтез выходного блока Б4………………………………………………46

5. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ. ПОСТРОЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ…………………………………………………….48

6. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

УПРАВЛЕНИЯ ……………………………………………………………………..49

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………..51

ПРИЛОЖЕНИЕ 1……………………………………………………………………52

ПРИЛОЖЕНИЕ 2……………………………………………………………………53

1. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.

Функциональная схема механизма показана на рис. 1:

                                                                                                             

~ 380 В

КВ

КН

S1

М

Механизм

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

t

T

УВВ

Хв

Хн

КВ

КН

ПУУ

                                 

        

Рисунок 1.Функциональная схема установки

На функциональной схеме введены следующие обозначения:

КВ, КН — контакторы движения: вперёд  и назад;

S1, S2 ,S3 — сигнал с конечным выключателем положений 1, 2, 3;

S4 — сигнал с кнопки;

S5 — сигнал с кнопки “Стоп” в режиме автомат;

S6 — сигнал выбора режима автомат или наладка;

S7 — сигнал движения вперёд в режиме наладка;

S8 — сигнал движения назад в режиме наладка;

ПУУ — проектирующие управляющие устройство;

УВВ — устройство выдержки времени;

Хв — сигнал управления контактором движения вперёд;

Хн — сигнал управления контактором движения назад;

T — сигнал на выключение выдержки времени;

t — сигнал сигнализирующий об окончании выдержки времени.

 

Принцип работы установки

Привод механизма каретки осуществляется асинхронным короткозамкнутым двигателем, реверсивное управление которым производится при помощи пускателей КВ (движение вперёд) КН (движение назад). Схема может работать в режиме «Автомат»  и «Наладка». Выбор режима производится переключением S6.

В режиме «Автомат» выполнение автоматического  цикла перемещений между положениями 1, 2, 3 начинается при подаче кратковременной команды «Пуск» кнопок S4. Перемещение каретки в заканчивается остановкой в исходном положении  после отработки всего цикла. Аварийное отключение в режиме «Автомат» осуществляется кнопкой S5 «Стоп». Управление производится в функции положения механизма. Контроль положения механизма с помощью конечных выключателей S1, S2, S3,  расположенных положениях 1, 2, 3. При отработке цикла в заданном положении выполняется остановка механизма с выдержкой времени.                                                                                                                                

В режиме «Наладка» осуществляется перемещение каретки вперёд или назад при нажатии и удержании кнопок S7 (движении вперёд)  или S8(назад).         

2. ЗАПИСЬ УСЛОВИЙ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ.

       

Цикл работы данной установки имеет следующий вид 3-2-3t-2t-3t-2-1-2-3.

Покажем схему прохождения кареткой конечных выключателей в соответствии с заданным циклом работы:

1

2

3

                                                                                   t

                                                                 t

                                                                                   t

Рисунок 2. Графическая модель цикла перемещения механизма

В режиме “Автомат” (сигнал S6=1)  при нажатии на кнопку “Пуск” (сигнал S4 =1) при нахождении каретки в исходном положении 3 (сигнал S3 =1) включается контактор КН (назад) и включает двигатель М (сигнал XН=1). Начинается перемещение механизма из положения 3 в положение 2. При отпускании кнопки “Пуск”(сигнал S4 =0) контактор КН остается включенным (сигнал XН=1) и продолжает движение механизма в направлении назад. Конечный выключатель S3 отключается (сигнал S3 =0), контактор КН остается включенным (сигнал XН=1) и продолжает движение механизма в направлении назад. При достижении кареткой положения 2  срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 =1), отключается контактор КН (сигнал XН=0), включается контактор КВ (сигнал XВ=1), и начинается перемещение каретки вперед в положение 3. Конечный выключатель S2 отключается (сигнал S2 =0), контактор КВ остается включенным (сигнал XВ=1), продолжается перемещение каретки вперед. При достижении кареткой положения 3, срабатывает конечный выключатель S3 (сигнал S3 =1), отключается контактор КВ (сигнал XВ=0), отключается двигатель М, останавливается каретка, по сигналу Т=1 включается устройство выдержки времени УВВ. Происходит отсчет выдержки времени. По окончании выдержки времени на выходе устройства выдержки времени УВВ появляется сигнал t=1. При этом включается контактор КН (сигнал XН=1) и  происходит перемещение каретки вперед в положение 2.  Конечный выключатель S3 отключается (сигнал S3=0), контактор КН остается включенным  (сигнал XВ=1) и продолжается перемещение каретки в направлении назад. Реле времени отключается (сигналы Т=0,t=0), контактор КН остается включенным (сигналы XН=1), и продолжается перемещение каретки в положение 2. При достижении кареткой положения 2, срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 =1), отключается контактор КН (сигнал XН=0), отключается двигатель М, останавливается каретка, по сигналу Т=1 включается устройство выдержки времени УВВ. Происходит отсчет выдержки времени. По окончании выдержки времени на выходе устройства выдержки времени УВВ появляется сигнал t=1. При этом включается контактор КВ (сигнал XВ=1) и  происходит перемещение каретки вперед в положение 3.  Конечный выключатель S2 отключается (сигнал S2=0), контактор КН остается включенным  (сигнал XВ=1) и продолжается перемещение каретки в направлении вперед. Реле времени отключается (сигналы Т=0,t=0), контактор КВ остается включенным (сигналы XН=1), и продолжается перемещение каретки в положение 3. При достижении кареткой положения 3, срабатывает конечный выключатель S3 (сигнал S3 =1), отключается контактор КВ (сигнал XВ=0), отключается двигатель М, останавливается каретка, по сигналу Т=1 включается устройство выдержки времени УВВ. Происходит отсчет выдержки времени. По окончании выдержки времени на выходе устройства выдержки времени УВВ появляется сигнал t=1. При этом включается контактор КН (сигнал XН=1) и  происходит перемещение каретки вперед в положение 2.  Конечный выключатель S3 отключается (сигнал S3=0), контактор КН остается включенным  (сигнал XВ=1) и продолжается перемещение каретки в направлении назад. Реле времени отключается (сигналы Т=0,t=0), контактор КН остается включенным (сигналы XН=1), и продолжается перемещение каретки в положение 2. При достижении кареткой положения 2, срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 =1), контактор КН остается включенным (сигнал XН=1), и продолжает перемещение назад в положение 1. Конечный выключатель S2 отключается (сигнал S2 =0), контактор КН остается включенным (сигнал XН=1). При достижении кареткой положения 1  срабатывает конечный выключатель S1 (сигнал S1 =1), отключается контактор КН (сигнал XН=0), включается контактор КВ (сигнал XВ=1), и начинается перемещение механизма вперед в положение 2. Конечный выключатель S1 отключается (сигнал S1 =0), контактор КВ остается включенным (сигнал XВ=1), продолжается движение механизма вперед в положение 2. При достижении кареткой положения 2  срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 =1), контактор КВ остается включенным (сигнал XВ=1), продолжается перемещение каретки вперед. При достижении кареткой положения 3, срабатывает конечный выключатель S3 (сигнал S3 =1), отключается контактор КВ (сигнал XВ=0), выключается двигатель, и каретка останавливается.

В режим “Наладка” (сигнал S6 =0) перемещение механизма проходит при нажатии и удержании кнопок “Вперед” S7 (сигнал S7=1) или “Назад” S8 (сигнал S8=1) независимо от конечных выключателей. Одновременное нажатие кнопок “Вперед” и “Назад” вызывает отключение обоих пускателей.

При нажатии на кнопку “Стоп” S5 (сигнал S5=1) происходит остановка привода механизма в любом месте цикла.


3. Блочный синтез

 Поскольку в схеме присутствует большое количество входных сигналов, и эти сигналы разделяются (функциональному назначению), целесообразно разделить схему управления на четыре функциональных блока. Блочная структура устройства управления представлена на рис. 3:    

d

Ун

Ув

Zн

Zв

T

t

S1

S2

S3

Хн

Хв

S5

S4

S6

S7

S8

Б4

УВВ

Б3

Б1

Б2

c

                                                                                                                                                                                                                                                                               

           

Рисунок 3.Блочная схема проектируемого устройства

 Блок Б1 — блок автоматного цикла. Его функцией является обработка информации, поступающая на его вход в режиме “автомат” (S6=1).  Блок формирует сигнал, разрешающий отработку цикла (d=1) при нажатии кнопки “Пуск” (S4=1) и отсутствии запрещающих сигналов. Кроме этого блок формирует сигнал об окончании цикла (d=0) при нажатии копки “Стоп” (S5=1) или при поступлении сигнала об окончании цикла (с=1).

Блок Б2 — блок режима “наладка”. Данный блок производит передачу сигналов от кнопок движения “Вперёд” (S7=1) или “Назад” (S8=1) в режиме “наладка”. Выходными сигналами блока являются сигналы движения “вперёд” или “назад” (Zв=1 и Zн=1).

Блок Б3 — блок выполнения основной программы цикла. Данный блок начинает выполнение цикла при поступлении сигнала “начало цикла”(d=1). По сигналу с конечных выключателей S1, S2, S3 на выходе блока формируются сигналы движения “вперёд”(Ув=1) или “назад” (Ун=1). Кроме этого в заданных положениях на выходе блока формируется сигнал на начало выдержки времени (T=1) для включения устройства выдержки времени (УВВ)  и сигнал об окончании цикла перемещений (с=1).             

Блок Б4 — данный блок производит формирование сигналов включения контакторов “вперёд” (Хв=1) или “назад” (Хн=1) из сигналов поступающих из блоков Б2 (Zв, Zн) и Б3 (Ув, Ун). Кроме того в блоке должно быть предусмотрено блокировка от одновременного срабатывания контакторов Кв и Кн (Хв=Хн=1).


4. СИНТЕЗ ОТДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ

4.1. Синтез блока, формирующего команду отработки автоматического цикла Б1

d

S6

S4

S5

с

Б1

Рисунок 4. Входные и выходные сигнала блока Б1

Для формального описания принципа действия блока строим автоматную таблицу:

Таблица 1

Автоматная таблица входов и переходов блока Б1

с

с

с

с

d

S5

S5

S4

S6

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

Данная таблица является минимизированной, т. к. содержит два состояния два состояния, которые несовместимы между собой по выходам. В качестве кодов состояний можно использовать значение выходной переменной  d.

        Для определения логического выражения для выходных переменных построим карту Карно (табл. 2)

Таблица 2

Карта Карно для сигнала d

с

с

с

с

d

S5

S5

S4

S6

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1с

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

По карте Карно запишем минимизированное выражение для переменных d.

Преобразуем полученное выражение в базисе операции Шеффера.

 

Функциональная схема блока Б1 представлена на рис. 5.

Рисунок 5. Функциональная схема блока Б1 на элементах И-НЕ

4.2 Синтез блока режима «Наладка» Б2.

Zв

S8

Б2

S7

Zн

S6

Рисунок 6. Входные и выходные сигналы блока Б2

Автоматная таблица для данного блока  составляется аналогично предыдущему блоку. Таблица будет содержать при внутренних состояний по числу допустимых комбинаций значений выходных сигналов  (Zв, Zн=00; 01; 10).  Комбинация Zв, Zн=11 является запрещённой. В автоматной таблице необходимо предусмотреть блокировку от одновременного нажатия  кнопок S7, S8. Если  S7=1 и S8=1, то на выходе должен формироваться сигнал Zв=0, Zн=0 для исключения короткого замыкания.    

Таблица 3

Автоматная таблица выходов и переходов блока Б2

S8

S8

Zв

Zн

S7

S6

0

0

0

0

0

1

0

2

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

2

0

0

0

0

0

0

2

0

0

1

         Данная таблица является минимизированной, т. к. содержит три состояния два состояния, которые несовместимы между собой по выходам. В качестве кодов состояний можно использовать значение выходной переменной  Zв, Zн.

        Для определения выходных функций строим карты Карно для переменных Zв, Zн (табл. 4,5).

Таблица 4

Карта Карно для переменной Zв

S8

S8

S7

S6

0с

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

Zн

Zв

           

                          

                                   

 

Таблица 5  

Карта Карно для переменной Zн

S8

S8

S7

S6

0с

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Zн

Zв

                                       

     Преобразуем полученное выражение в базис Шеффера.

         На основании полученных выражений может построить функциональную схему Б2 (рис. 7).

Рисунок 7. Функциональная  схема блока Б2 на элементах И-НЕ

4.3. Построение автоматной таблицы выходов блока Б3

d

Б3

S1

S2

S3

t

Yв

Т

С

Yн

Рисунок 8. Входные и выходные сигналы блока Б3

             

          Для проектирования автоматной таблицы на основании словесной формулировки составим первоначальную таблицу истинности, в которой указывается последовательность поступления входных сигналов и отражается связь между входными и выходными сигналами. Столбцы таблицы истинности соответствуют входным и выходным сигналам устройства управления, строки - входным набором. Каждому входному набору ставится в соответствие определённое значение сигналов.

Таблица 6

Первоначальная таблица истинности

пер.

Входные сигналы

Выходные сигналы

d

S1

S2

S3

t

ХВ

ХН

Т

с

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

2

1

1

0

1

0

0

1

0

0

3

1

1

0

0

0

0

1

0

0

4

1

0

1

0

0

1

0

0

0

5

1

0

0

0

0

1

0

0

0

6

1

0

0

1

0

0

0

1

0

7

1

0

0

1

1

0

1

1

0

8

1

0

0

0

1

0

1

0

0

9

1

1

0

0

0

0

1

0

0

10

1

1

1

0

0

0

0

1

0

11

1

1

1

0

1

1

0

1

0

12

1

0

0

0

1

1

0

0

0

13

1

0

0

0

0

1

0

0

0

14

1

0

0

1

0

0

0

1

0

15

1

0

0

1

1

0

1

1

0

16

1

0

0

0

1

0

1

0

0

17

1

0

0

0

0

0

1

0

0

18

1

0

1

0

0

0

1

0

0

19

1

0

0

0

0

0

1

0

0

20

1

1

0

0

0

1

0

0

0

21

1

0

0

0

0

1

0

0

0

22

1

0

1

0

0

1

0

0

0

23

1

0

0

0

0

1

0

0

0

24

1

0

0

1

0

0

0

0

1

25

0

0

0

1

0

0

0

0

0

Таблица 7

Автоматная таблица входов и переходов блока Б3

d

t

t

t

t

t

t

t

t

УВ

УН

0

1

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

0

1

2

00

0

00

0

1

2

2

00

3

00

0

00

0

1

3

4

00

3

00

0

00

1

0

4

4

00

5

~0

0

00

1

0

5

6

10

5

10

0

~0

0

0

6

7

~0

6

10

0

~0

0

1

7

8

00

7

00

0

00

0

1

8

8

00

9

~0

0

00

0

1

9

10

10

9

10

0

~0

0

0

10

11

~0

10

10

0

~0

1

0

11

12

00

11

00

0

00

1

0

12

12

00

13

~0

0

00

1

0

13

14

10

13

10

0

~0

0

0

14

15

~0

14

10

0

~0

0

1

15

16

00

15

00

0

00

0

1

16

16

00

17

00

0

00

0

1

17

18

00

17

00

0

1

18

18

00

19

00

0

00

0

00

0

1

19

20

00

19

00

0

00

1

0

20

20

00

21

00

0

00

1

0

21

22

00

21

00

1

0

22

22

00

23

0~

0

00

0

00

1

0

23

23

01

0

0~

0

0

А0

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А01

А11

А12

А13


4.4. Минимизация памяти автомата

4.4.1. Построение треугольной таблицы

Проведем минимизацию полученной автоматной таблицы. Для этого составим треугольную таблицу, в которой по горизонтальной оси размещены столбцы соответствующие состояниям от 0-го до предпоследнего, а по вертикали размещены строки от последнего состояния до первого.  Заполним ее справа налево путем сопоставления состояний соответствующих данной клетке. После заполнения выпишем группы совместимости.

Таблица 8

Треугольная таблица

1

X

2

X

V

3

X

X

X

4

X

X

X

V

5

X

X

X

X

X

6

X

V

V

X

X

X

7

X

X

X

X

X

X

V

8

X

X

X

X

X

X

V

V

9

V

X

X

X

X

V

X

X

X

10

X

X

X

V

V

X

X

X

X

X

11

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

12

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

V

13

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

X

X

X

14

X

V

V

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

15

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

16

X

X

X

X

X

X

V

X

X

X

X

X

X

X

V

V

17

X

2,

18

V

Х

X

X

X

V

8,

18

V

X

X

X

X

X

X

V

16, 18

V

16,

18

V

18

X

2,

18

V

V

X

X

X

V

8,

18

V

V

X

X

X

X

X

V

16,

18

V

V

V

19

X

X

X

4,

20

V

4,

20

V

X

X

X

X

X

V

12,

20

V

12,

20

V

X

X

X

X

X

X

20

X

X

X

X

V

X

X

X

X

X

V

12,

20

V

V

X

X

X

X

X

X

V

21

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

X

X

X

X

X

X

X

X

20,22

V

20,22

V

22

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

X

X

X

X

X

X

X

X

20,22

V

V

V

23

X

X

X

X

X

X

X

X

X

V

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

где X — не совместимы;

 V — совместимы;

2,18 — условно совместимы.

4.4.2. Находим максимальные группы совместимости

      

Для нахождения максимальных групп совместимости просматриваем треугольную таблицу и объединяем в группы попарно совместимые между собой состояния. Все состояния, входящие в группу совместимости, должны быть между собой попарно совместны. Группы совместимости должны отражать все совместимости в треугольной таблице.

Выписываем группы совместимости и обозначаем буквами латинского алфавита.  

10, 19, 20, 21, 22 – A

14, 15, 16, 17, 18 – B

10, 11, 12, 19, 20 – C

9, 23 – D

9, 13 – E

8, 14, 18 – F

6, 7, 8, 18 – G

6, 7, 17 – H

5, 9 – I

4, 10, 19, 20 – J

3, 4, 10, 19 – K

1, 2, 6, 18 – L

1, 2, 14 – M

6, 16 – N

1, 17 – O

0, 9 – P

4.4.3. Построение таблицы покрытия и определение минимального класса совместимости

Таблица  9

Таблица покрытия

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

A

X

X

X

X

X

B

X

X

X

X

X

C

X

X

X

X

X

D

X

X

E

X

X

F

X

X

X

G

X

X

X

X

H

X

X

X

I

X

X

J

X

X

X

X

K

X

X

X

X

L

X

X

X

X

M

X

X

X

X

N

X

X

O

X

X

P

X

X

Формула покрытия будет иметь следующий вид:

f = D A A  (A+C+J) (A+C+J+K) (B+F+G+L) (B+H+O) (B+N)B* *(B+F+M) E C C  (A+C+J+K) (D+E+I+P) (F+G) (G+H) (G+H+L+N)I * *(J+K) K  (L+M) (L+M+O) P = A B C D E G I K M P.

Запишем минимальный класс совместимости и обозначим полученные группы совместимости новыми номерами состояний эквивалентного автомата.

23                                    – 9

19, 20, 21, 22   – 8

14, 15, 16, 17, 18  – 7

10, 11, 12                        – 6

23                              – 5

9, 13                       – 4

6, 7, 8                     – 3

5                      – 2

1, 2              – 1

0                                       – 0

4.4.4 Построение минимизированной автоматной таблицы

Для построения минимизированной автоматной таблицы каждой группе присваивается новый номер эквивалентного автомата. В исходной автоматной таблице  старые номера заменяются на новые и строчки с одинаковыми номерами объединяются в одну.


Таблица 10

Минимизированная автоматная таблица

t

t

t

t

t

t

t

t

Ув

Ун

S3

S3

S3

S3

S2

S2

S1

d

0

1

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

0

1

1

00

1

00

2

00

0

00

0

00

0

1

2

2

00

3

~0

2

00

0

00

0

00

1

0

3

4

10

3

10

0

00

0

0

4

4

00

4

00

4

10

5

~0

0

~0

0

00

0

00

0

1

5

7

10

5

10

6

10

5

10

0

~0

0

~0

0

0

6

6

00

6

00

5

~0

6

10

0

~0

0

00

0

00

1

0

7

7

00

7

00

7

10

7

00

8

00

0

00

0

~0

0

00

0

00

0

1

8

8

00

9

0~

8

00

8

00

0

00

0

00

0

00

1

0

9

9

01

0

0~

0

0

A0

A1

А2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

A11

A12

A13

              3 – 2 - 3t - 2t - 3t – 2 – 1 – 2 - 3


4.5. Кодирование внутренних состояний автомата

4.5.1. Составление внешнего π-разбиения

Выполним кодирование по внешнему разбиению (приравняв значения переменных кодирования р1 и р2 к значениям Ув и Ун. Получим разбиение следующего вида.

    

 

Определим пересечение полученных разбиений.

( ) ∙ ( )=  .

4.5.2. Составление внутреннего π-разбиения на основе множеств порядка единица

Запишем множества порядка единица:

0 – 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

1 – 0,1

2 – 1,2

3 – 2,3

4 – 3,4

5 – 4,5,6

6 – 5,6

7 – 5,7

8 – 7,8

9 – 8,9

Запишем объединённые наборы:

0,5 – по 3 состояниям;

0,1  0,2  0,3  0,4  0,6  0,7  0,8  0,9  5,6 – по 2 состояниям;

 

 

            

Таблица 11

Коды состояний

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

2

1

0

0

0

3

0

0

1

0

4

0

1

1

0

5

0

0

1

1

6

1

0

1

1

7

0

1

1

1

8

1

0

0

1

9

0

0

0

1


4.5.4. Построение автоматного графа для проверки возможности возникновения  и устранения критических состязаний элементов памяти

Из автоматного графа видно, что состояния элементов памяти возникают на следующих кодах:

Переход

Переключение кода

Наборы

1 – 2

0100 – 1000

А5

2 – 3

1000 – 0010

А3

4 – 0

0110 – 0000

А11,А12,А13

4 – 5

0110 – 0011

А5

5 – 0

0011 – 0000

А8,А10

6 – 0

1011 – 0000

А9,А12,А13

7 – 0

0111 – 0000

А8,А11,А12,А13

7 – 8

0111 – 1001

А6

8 – 0

1001 – 0000

А7,А8,А13

0000

0001

0100

0110

1001

0111

9

1011

1

2

3

0

8

7

6

5

4

А3

А0 А3

А0 А5

А8 А13

А5

А3

А3

1000

А3

А3

0010

А2

А0 А1 А2

А5

А3 А5

0011

А3

А8 А10

А11 А12 А13

А10 

А9А12 А13

А1

А0А1 

   А4

А2

А0 А1 

А2 А5

А6

А8 А11 А12 А13 

А7 А8 А13

А10 А13

А0 А5 А6 

А10

Рисунок 9. Граф состояний и переходов                      

                    

Устранение критических состязаний

      Для исправления критических состязаний элементов памяти вместо заданного перехода через другое неустойчивое состояние с последовательной сменой кодов. Если такие переходы выполнить невозможно, то вводят дополнительные состояния с неиспользуемым кодом и выполняют переходы через них. Если все коды использованы, вводят дополнительную переменную кодирования.

Новые переходы

Переключение кода

1 – 0 – 2

0100 – 0000 – 1000

2 – 10 – 3

1000 – 01010 – 0010

4 – 1 – 0

0110 – 0100 – 0000

4 – 3 – 5

0110 – 0010 – 0011

5 – 9 – 0

0011 – 0001 –  0000

6 – 5 – 9 – 0

1011 – 0011 – 0001 – 0000

7 – 5 –9 – 0

0111 – 0011 – 0001 – 0000

7 – 5 – 9 – 8

0111 – 0011 – 0001 – 1001

8 – 9 – 0

1001 – 0001 – 0000


Строим исправленный автоматный граф (рис.10).

0000

0001

0100

0110

1001

0111

9

1011

0

8

7

6

5

4

А3

А0 А3

А11 А12 А13

 

А3А7 А8 А13

А3

1000

А3

0010

А2

А0 А1 А2

А3 А5

0011

А5

А10 

А1

А0А1 

   А4

А2

А0 А1 

А2 А5

А5А10 А11

А12 А13

А0 А5 А6 

3

2

10

1

А3

А3

1010

А5

А3

А6А8 А9 А10 

А11 А12 А13

А7А8 А9 А10 

А11 А12 А13

А6

А3

А5

А6А8 А11

А12 А13

А3А9 А12 

          А13

Рисунок 10. Исправленный граф состояний и переходов

4.5.5 Построение минимизированной закодированной исправленной автоматной таблицы

На основании исправленного  графа можем построить исправленную минимизированную  закодированную автоматную  таблицу (табл. 12).


Исправленная закодированная минимизированная автоматная таблица              Таблица 12

t

t

t

t

t

t

t

t

Ув

Ун

S3

S3

S3

S3

S2

S2

S1

d

0

1

00

2

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

00

0

0

0

0

1

1

00

1

00

0

00

0

00

0

~0

0

00

0

00

0

1

0

0

2

2

00

10

~0

2

00

0

00

0

00

0

00

0

00

1

0

0

0

3

4

10

3

10

0

00

0

0

1

0

4

4

00

4

00

4

10

5

~0

1

~0

1

00

1

00

0

1

1

0

5

7

10

5

10

6

10

5

10

9

00

9

~0

9

~0

9

~0

9

00

9

00

9

00

0

0

1

1

6

6

00

6

00

5

~0

6

10

5

~0

5

00

5

00

1

0

1

1

7

7

00

7

00

7

10

7

00

5

00

5

00

5

~0

5

00

5

00

0

1

1

1

8

8

00

9

0~

8

00

8

00

9

00

9

00

9

00

1

0

0

1

9

9

01

8

00

0

00

0

00

0

~0

0

00

0

00

0

00

0

00

0

0

0

1

10

3

~0

1

0

1

0

A0

A1

А2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

A11

A12

A13

3 – 2 - 3t - 2t - 3t – 2 – 1 – 2 - 3


4.6. Построение функциональной схемы устройства управления

На основании минимизированной исправленной автоматной таблицы строим карты Карно для р1, р2, р3, р4, Т, с.

    

    4.6.1. Определение функций возбуждения памяти и выходных функций при реализации памяти петлями обратных связей


Таблица 13

Карта Карно для переменной р1

t

t

t

t

t

t

t

t

S3

S3

S33

S33

S2

S2

S121

d

0

0

1

0

0

0

0

0

0

9

0

1

0

0

0

0

0

0

0

5

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

Р4

3

0

0

0

0

4

0

0

0

0

0

0

0

Р3

7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Р4

1

0

0

0

0

00

0

0

р2

Р4

10

0

Р3

6

1

1

0

1

0

0

0

8

1

0

1

1

0

0

0

р1

Р4

2

1

1

1

0

0

0

0

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

А11

A12

A13


Таблица 14

Карта Карно для переменной  р2

t

t

t

t

t

t

t

t

S3

S3

S33

S33

S2

S2

S121

d

0

1

0

0

0

0

0

0

0

9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Р4

3

1

0

0

0

4

1

1

1

0

1

1

1

Р3

7

1

1

1

1

0

0

0

0

0

Р4

1

1

0