43282

Електрична функціональна схема керуючого автомата

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В курсовій роботі необхідно розробити операційну схему та виконати синтез автомату, що виконує задану варіантом функцію, побудувати функціональну схему, що забезпечує керування обчислювальним пристроєм. Необхідно також побудувати схеми, що реалізують перемикальні функції в заданому елементному базисі.

Украинкский

2013-11-04

472.5 KB

3 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Національний Авіаційний Університет

Факультет комп’ютерних систем

Кафедра комп’ютерних систем та мереж

Курсова робота

з дисципліни

“Прикладна теорія цифрових автоматів”

Виконав: Ковальчук Дмитро Дмитрович.

Група: 106, факультет КС.

№ залікової книжки:09.02.10.096.

Номер технічного завдання: 11100111111011111110111.

Захистив з оцінкою

_________________

(Підпис керівника)

Київ 2011

ОПИС АЛЬБОМУ


Формат

Позначення

Найменування

Кіл.лис.

№ екю.

При-мітка

1

2

Документація загальна

3

4

Знов розроблена

5

6

А4

НАУ 11 0096 002 ТЗ

Технічне завдання

3

7

8

А4

НАУ11 0096 003 Е2

Керуючий автомат.

1

9

Схема електрична

10

функціональна

11

12

А4

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Пояснювальна записка

30

13

14

Підпис і дата

15

16

17

18

19

Інв. № дубл.

20

21

22

Зам. Інв. №

23

24

Підпис і дата

НАУ 11 0096 001 ОА

Зм.

Лист

№ докум

Підписс

Дата

Інв. № ор.

Розроб.

Опис альбому

Літ.

Лист

Листів

Перев.

Красовськаа

1

1

ФКС 106

Н.контр

Затв.

ТЕХНІЧНЕ

ЗАВДАННЯ

Зміст

  Розділ                                                                                             Лист

  1.  Введення ____________________________________________2
  2.  Призначення розроблюваного автомату __________________2
  3.  Вихідні дані _________________________________________ 2
  4.  Етапи проектування та терміни виконання ________________3
  5.  Перелік документації __________________________________3

НАУ 11 0096 002 ТЗ

Лист

1

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

  1.  Введення

В курсовій роботі необхідно розробити операційну схему та виконати синтез автомату, що виконує задану варіантом функцію, побудувати функціональну схему, що забезпечує керування обчислювальним пристроєм. Необхідно також побудувати схеми, що реалізують перемикальні функції в заданому елементному базисі.

  1.  Призначення розроблюваного автомату

В даній роботі потрібно виконати синтез автомата Мура, що виконує функцію D=A(B-1)+0,5C, побудувати керуючий автомат, тобто електронну схему, яка перетворює вхідний алфавіт у вихідний за скінчену кількість тактів. Даний автомат може бути використаний в галузі обчислювальної техніки.

  1.  Вихідні дані

Перетворивши номер студентського квитка у двійкову систему числення, отримаємо варіант завдання. Необхідно виконати синтез автомата Мура, що реалізує функцію D=A(B-1)+0,5C. При побудові функціональної схеми можна використовувати JK– тригер та логічні елементи 3АБО-НЕ та 3І-НЕ.

Таблиця істинності перемикальних функцій задана таблицею 1.1. Функцію F4 необхідно представити в канонічних формах алгебри Буля, Пірса, Шефера та Жегалкіна. Визначити приналежність функції п’ятьом передповним класам. Виконати мінімізацію функції F4 методами:

  •  Квайна – Мак-Класкі;
  •  діаграм Вейча.
  1.  Необхідно виконати спільну мінімізацію функцій F1, F2, F3 з урахуванням елементної бази. Може знадобитися ДНФ і КНФ. Одержати всі операторні представлення для реалізації системи функцій у заданому елементному базисі: 3АБО-НЕ та 3І-НЕ. Побудувати схему з мінімальною складністю, вказати її складність по Квайну.  

НАУ 11 0096 002 ТЗ

Лист

2

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

                                                          Таблиця 1.1

Таблиця істинності перемикальних функцій

  1.  Етапи проектування та терміни виконання

Дана курсова робота виконувалася протягом травня 2011 року.

  1.  Перелік документації

             1  Опис альбому

  1.  Технічне завдання
    1.  Керуючий автомат. Схема електрична функціональна

Пояснювальна записка

НАУ 11 0096 002 ТЗ

Лист

3

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

КЕРУЮЧИЙ АВТОМАТ.

СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА

ФУНКЦІОНАЛЬНА

НАУ11 0096 003 Е2

Лист

1

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

ПОЯСНЮВАЛЬНА

ЗАПИСКА

Зміст

  Розділ                                                                                                                   Лист

1. Вступ  ..............................................................................................................................2

2. Синтез комбінаційних схем

2.1.1.  Представлення функції F4в канонічній формі алгебри Буля  .............................2

2.1.2. Представлення функції F4 в канонічній формі алгебри Пірса  ..........................2

2.1.3. Представлення функції F4 в канонічній формі алгебри Шеффера  ...................3

2.1.4.  Представлення функції F4 в канонічній формі алгебри Жегалкіна  ..................3

2.2.0.  Визначення приналежності функції  F4 до п’яти передповних класів ..............4

2.3.1.  Мінімізація функції F4 методом Квайна-Мак-Класки по одиницям  ................5

2.3.2.  Мінімізація функції F4 методом діаграм Вейча по одиницям  ...........................6

2.3.3.  Мінімізація функції F4 методом Квайна-Мак-Класки по нулям  .......................6

2.3.4.  Мінімізація функції F4 методом діаграм Вейча по нулям ..................................7

2.3.5.  Отримання операторних форм ..................................... .................................……7

2.3.6.  Побудова комбінаційних схем  ..................................... ....................................8

2.4.1.  Спільна мінімізація системи функцій F1,F2,F3 методом Квайна-Мак-Класкі

по одиницям ......................................................................................................................9

2.4.2.  Спільна мінімізація системи функцій F1,F2,F3 методом Квайна-Мак-Класки по нулям ............................................................................................................................

2.5.1.  Вісім нормальних форм системи функцій F1,F2,F3............................................

2.5.2. Побудова комбінаційних схем системи функцій F1,F2,F3................................

3. Синтез автомата

3.1.Спрощена операційна схема .....................................................................................

3.2. Змістовний мікроалгогритм  ....................................................................................

3.3. Цифрова діаграма стану регістрів ...........................................................................

3.4. Функціональна схема ................................................................................................

3.5.  Розробка закодованого мікроалгоритму ................................................................

3.6. Складання графа автомата ........................................................................................

3.7. Структурна таблиця автомата ..................................................................................

3.8. Одержання МДНФ функцій збудження тригерів і керуючих сигналів ...............

3.9. Побудова електричної функціональної схеми автомата .......................................

4. Висновок ......................................................................................................................

5.  Список використаної літератури  ..........................................................................

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

1

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

1. Вступ

Дана курсова робота виконана по номеру студентського квитка 760011910 = 111001111110111111101112 і складається з двох головних частин: синтез комбінаційних схем та синтез автомата.

2. Синтез комбінаційних схем

2.1.1 Представлення функції F4 в канонічних формах алгебри Буля.

Запишемо доконану диз’юнктивну нормальну форму (ДДНФ) та доконану кон’юктивну нормальну форму (ДКНФ) для функції F4:

Ці форми водночас є канонічними формами алгебри Буля, відповідно І/АБО та АБО/І.

2.1.2. Представлення функції F4 в канонічній формі алгебри Пірса.

Канонічну форму алгебри Пірса отримаємо з ДКНФ шляхом подвійного заперечення та розкриттям нижнього за правилом Де-Моргана. Отримаємо форму АБО-НЕ/АБО-НЕ:

    

       

Замінивши АБО-НЕ “стрілкою Пірса”, отримаємо остаточно:

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

2

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

2.1.3. Представлення функції F4 в канонічній формі алгебри Шеффера.

Канонічну форму алгебри Шефера отримаємо з ДДНФ шляхом подвійного заперечення та розкриттям нижнього з них за правилом Де-Моргана. Отримаємо форму І-НЕ/І-НЕ:

Замінивши І-НЕ на знак “/”, отримаємо:

Y = (X4/X4/X3/X3/X2/X2/X1)/(X4/X4/X3/X3/X2/X1/X1)/

(X4/X4/X3/X2/X2/X1)/(X4/X4/X3/X2/X1)/

(X4/X3/X3/X2/X2/X1/X1)/(X4/X3/X3/X2/X2/X1)/

(X4/X3/X3/X2/X1/X1)/(X4/X3/X3/X2/X1)/

(X4/X3/X2/X2/X1/X1)/(X4/X3/X2/X2/X1)/

(X4/X3/X2/X1/X1)/(X4/X3/X2/X1).

2.1.4. Представлення функції f4 в канонічній формі алгебри Жегалкіна.

Канонічну форму алгебри Жегалкіна можна отримати із ДДНФ наступним чином: зовнішню операцію АБО замінюємо на виключне АБО, аргументи із запереченням замінюємо на суму з одиницею, розкриваємо дужки та викреслюємо попарно однакові члени. Маємо:

Y=(X4X3X4X31)(X1X2X1)(X4X3X4X31)(X2X1X2)

(X1X3X4X1X3)(X21)X4X3X2X1X3X2X1(X4X3X4)

(X2X1X2X11) (X4X1X3X4X1)(X21)(X4X3X2X4X2)

(X11) X4X3X2X1X4X2X1(X4X3X2X4X3)(X11)

X4X3X2X1X4X3X1X4X3X2X1X4X3X2X4X3X2X1=

=X4X1X1X4X3X2X4X2X3X2X2X4

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

3

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

2.2.0 Визначення приналежності функції  f4 до п’яти передповних класів.

Визначимо приналежність функції F4 п’ятьом передповним класам. Функція належить до класу функцій, зберігаючи нуль:

F4 (0, 0, 0, 0) = 0.

Аналогічно, вона входить до класу функцій, зберігаючи одиницю:

F4 (1, 1, 1, 1) = 1.

Дана функція не входить до класу несамодвоїстих функцій, оскільки:

F4 (0, 0, 1, 1) = 0, F4 (1, 1, 0, 0) = 1.

на протилежних наборах вона приймає протилежні значення. Функція немонотонна, оскільки вона на усьому полі значень ані зростає, ані спадає:

f4 (0, 0, 1, 0) = 1, f4 (0, 0, 1, 1) = 0, f4 (0, 0, 1, 0) < f4 (0, 0, 1, 1).

Нарешті, дана функція не є лінійною, оскільки не має лінійного поліному Жегалкіна.

F4

К0

К1  

Кc

Кл

Км

+

+

-

-

-

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

4

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

2.3.1. Мінімізація функції F4 методом Квайна-Мак-Класки по одиницям

Метод Квайна – Мак-Класки є модифікацією методу мінімізації Квайна. Мінімізація відбувається в цифровій формі, а для збереження позиції цифри вводиться новий символ Х. Запишемо у стовпчик конституенти одиниці, виконаємо склеювання та поглинання імплікант .

0001     0X01     XX01

0010     X001     X010

0101     X010     10XX

0111     100X     1XX0    1XXX

1000     10X0     1XX1

1001     1X00     X1X1

1010     X101     1X1X

1011     01X1     11XX

1100     1X01     

1101     10X1     

1110     1X10               

1111     101X     

              110X

              11X0

              X111

              1X11

              11X1

              111X

Складемо таблицю покриття (Табл. 1.2).

Таблиця 1.2

0001

0010

0101

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

XX01

+

+

+

+

1XXX

+

+

+

+

+

+

+

+

X1X1

+

+

+

+

1X1X

+

+

+

+

X010

+

+

Покрито

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

     Отже F4МДНФ =.

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

5

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

            

 2.3.2 Мінімізація функції F4 методом діаграм Вейча по одиницям

Запишемо значення функції f4 у діаграму Вейча (Рис. 1.3) та обєднаємо одиниці в прямокутники по 2n клітинок.    

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

                                                                     

Рисунок 1.3. Діаграма Вейча для функції f4.

Отже ми отримали таку ж саму форму, як і при мінімізації першим методом:   

F4МДНФ =.

2.3.3 Мінімізація функції F4 методом Квайна-Мак-Класки по нулям

0000      0X00   

0011      0011  

0100      01X0

0110      

                        Складемо таблицю покриття (табл 2.1).

                                                                                                          Таблиця 2.1

Таблиця покриття

0000

0011

0100

0110

0X00

+

+

0011

+

01X0

+

+

 

Отже мінімізована функція має вигляд:

F4МКНФ =.

 

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

6

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

2.3.4 Мінімізація функції F4 методом діаграм Вейча по нулям

Запишемо значення функції f4 у діаграму Вейча (Рис. 2.2) та обєднаємо одиниці в прямокутники по 2n клітинок.

 

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

                                                                     

Рисунок 2.2. Діаграма Вейча для функції  f4.

Отже ми отримали таку ж саму форму, як і при мінімізації першим методом:

F4МКНФ =

2.3.5 Отримаємо операторні подання перемикальної функції для її реалізації в заданому елементному базисі (3І-НЕ,3АБО-НЕ)

 (3І-НЕ/3І-НЕ)

(3АБО-НЕ /3АБО-НЕ) 

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

7

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

 

2.3.6 Побудуємо комбінаційні схеми функції F4.

Рисунок 3.1.Комбінаційна схема на логічних

елементах (І-НЕ/І-НЕ).

X3

X2

X1

X2

X1

X1

X3

Рисунок 3.2.Комбінаційна схема на логічних

елементах (АБО-НЕ/АБО-НЕ).

 

X1

X3

X4

X4

X2

X1

X1

X2

X3

Складність обох схем за Квайном – 18.

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

8

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

2.4.1    Спільна мінімізація системи функцій F1,F2,F3 методом
Квайна-Мак-Класкі по одиницям

Запишемо конституенти одиниці з вказанням функцій, до яких вони належать, проведемо склеювання (в дужках вкажемо перетин множин функцій), поглинатися можуть імпліканти лише з однаковими наборами функцій. Зазначені вище операції показані нижче.

0000(1,2,3)

0010

0110

0111

1100

1110

1111

00X0

0X10

011X

11X0

111X

X110

X111

00X0

0X10

11X0

X11X

0001(1,2)

1101

000X

110X

11XX

000X

0100(1,3)

1000

0X00

X000

01X0

X100

1X00

0XX0

XX00

X1X0

1011(1)

1X11

1X11

X000

1001(3)

1010

100X

1X01

X010

1X10

10X0

100X

1X0X

X0X0

XX10

1XX0

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

9

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

Будуємо таблицю покриття для трьох функцій (табл. 4.2), визначаємо ядро функції (імпліканти, без яких мінімальна форма неможлива), визначаємо тупикові форми, та обираємо одну з них – мінімальну.

F1

F2

F3

0000

0001

0010

0110

1000

1011

1100

1101

1110

1111

0000

0001

0010

1101

1110

1111

0000

0010

0100

0111

1000

1001

1010

1100

1110

1111

F1,2,3

00X0

0X10

11X0

X11X

F1,2

11XX

000X

F1,3

0XX0

XX00

F1

1X11

F3

100X

1X0X

X0X0

XX10

1XX0

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

10

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

11

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

12

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

13

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

14

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

15

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

16

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

17

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

18

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

19

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

20

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

НАУ 11 0096 004 ПЗ

Лист

21

Зм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18863. Микеланджело Буонарроти (Michelangelo Buonarroti; иначе Микеланьоло ди Лодовико ди Лионардо ди Буонаррото Симони) 24.74 KB
  Микеланджело Буонарроти Michelangelo Buonarroti; иначе Микеланьоло ди Лодовико ди Лионардо ди Буонаррото Симони 1475-1564 итальянский скульптор живописец архитектор и поэт. В искусстве Микеланджело с огромной выразительной силой воплотились как глубоко человечные полные героиче
18864. Русское барокко. Окно в Европу 29.03 KB
  Русское барокко. Окно в Европу. Барокко стиль зародившийся в конце XVI в. в Италии в Европе был распространен до начала XVIII в. в Латинской Америке отчасти в Северной Америки и Азии в XVII XVIII вв. Основополагающая черта синтетичность. Искусство барокко отличается динами
18865. Немецкое Возрождение. А.Дюрер, Г.Гольбейн 24.43 KB
  Немецкое Возрождение. А.Дюрер Г.Гольбейн. Развитие немецких городов запаздывало даже по отношению к Нидерландам и немецкий Ренессанс сформировался в сравнении с итальянским на целое столетие позже. На примере творчества многих художников XV в. можно проследить как фор
18866. Скандинавская традиция Алвар Аалто 22.6 KB
  Скандинавская традиция Алвар Аалто. Годы жизни: 1898-1976 Основная информация: Выдающийся финский архитектор. Представитель функционализма близкого органической архитектуре. Его постройки общественные промышленные сооружения жилые дома церкви и выставочные павиль
18867. Русская архитектура Х-ХVII 23.49 KB
  Русская архитектура ХХVII. Крестовокупольный храм архитектурный тип христианского храма сформировавшийся в Византии и в странах христианского востока в V VIII вв. Стал господствующим в архитектуре Византии с IX века и был принят христианскими странами православно...
18868. Стиль барокко в живописи и скульптуре. Дж. Лоренцо Бернини, Питер Пауль Рубенс 30.3 KB
  Стиль барокко в живописи и скульптуре. Дж. Лоренцо Бернини Питер Пауль Рубенс. Лоренцо Бернини итальянский архитектор и скульптор. Его скульптурам присущи текучая стремительность движения сочетание религиозной аффектации с экзальтированной чувственностью €œЭк...
18869. Ле Корбюзье Шарль Эдуар (6.10.1887— 27.8. 1965) 20.12 KB
  Ле Корбюзье Шарль Эдуар 6.10.1887 27.8. 1965 Французский архитектор и теоретик архитектуры создатель архитектуры интернационального стиля а так же живописец в живописи разработал теорию пуризма и писатель публицист. Учился и работал у архитекторов: Йозефа Хофмана Огюс...
18870. Сюрреализм. Манифест 1924г. Происхождение значения термина. С.Дали 28.46 KB
  Сюрреализм. Манифест 1924г. Происхождение значения термина. С.Дали. Сюрреали́зм фр. surréalisme сверхреализм направление в искусстве сформировавшееся к началу 1920х во Франции. Отличается использованием аллюзий и парадоксальных сочетаний форм. Основателем и идеологом