Книга: Метода для курсовой работы по микропроцессорам

Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"

Файлы представлены исключительно для ознакомления

Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт

Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!

Распознанный текст из изображения:

3аРиант а- ~г - ~

4 б

! ! ! ! ! ! !

Рис. 3.2

Рис. 3.1

3.1.4. Примеры решения зар~ч

Рис.Ь.~,

Рис. 3.4

! ! В

Рис. 3.3

23

3.1.2. Описание лабораторного макега

Макет содержит два универсальных триггера и набор логических схем "И-ИЛИ", на которых реализуются функции возбуждения и функции выходов. Все логические элементы работают в положительной логике.

Каждый триггер, в зависимости ог положения тумблеров, может работать как триггер типов В,Т, Я-8, Я,Ю, Е и 1- К .

Если в схеме "И-ИЛИ" какой-либо элемент "И" нв используется, го на один из его входов нужно подать логический ноль, т.е. вход должен быть заземлвн.

3.1.3. Порядок выполнения лабораторной работы

по синтезу автомата, заданного в абстрактной форме

1. По~учить у преподавателя номер варианта задания и тип

автомата (Цура или Мили).

2. Построить граф автомата .

3. Составить габлипу переходов и выходов .

4. Определить гребуеюе количество элементарных автоматов

и закодировать внутренние состояния автомата и выходной сигнал

(кодировка входного алфавита задаегся).

5 . Построить кодированную таблипу переходов и выходов .

б. Определить функпии внешних переходов триггеров.

7. Найти функции возбуждения триггеров автомата.

8. Определить функцию (функции) выходов.

9. Построить логическую схему автомата.

10. Построить зпюры напряжений во всех точках автомата.

Варианты заданий на работу приведены в таблице, вывешенной на стене лаборатории . Исходные данные к заданию определяются тремя полями таблицы. Например, задан вариант 10-12-4 (рис. 3.1). Поле А указывает вариант последовательности букв выделявюго слова ( Х,, Х,, Х,), а также входную последовательность (Х,, Х, Х,,Х„ Х Х,, Х,) для проверки работы автомата теоретически и-экспериментально.

Поле Б (рис. 3.2) определяет тип применяемого триггера. В нашем варианте — это триггеры типов Э и 5 .

Вариант поля В определяет способ кодирования букв входного

алфавита. Для нашего случая (рис. 3.3) Х кодируется как

Х =ОО,Х,= 1О,Х =01, Х3= 7у.

По заданию необходймо синтезировать схему автомата 1фра,

распознающего все "трехбукэенные" последовательности вида Х„Х„Х .

Построение графа рекомендуется начинать с рассмотрения реакции автомата на "правильную" последовательность. Автомат содержит четыре состояния (рис. 3.4), переход от исходного состояния ( 5, ) к последующим состояниям происходит только при подаче выделяемой последовательности:

"о Х~ Х3

После этого граф достраивается для всех произвольных последовальностей. В состоянии 5 автомат выдавг сигнал У,. Из рис.3.4 видно, что в остальных состояниях вго выходной сигнал У,.

Распознанный текст из изображения:

Рис. 3.5

Рис. 3.6

Рис. 3.7

24

25

По графу строим таблипу переходов и выходов (рис. 3.5).

Закодировав внутренние состояния и выходные сигналы, получаем таблицы кодирования (рис. 3.6) . Кодированная таблица переходов и выходов показана на рис . 3.7,а . Для того чтобы кодированную таблипу можно было рассматривать как диаграмму Карно функций внешних переходов, состояния 5 следует кодировать возрастающим циклическим кодом ( 4, с. 48-49 ~:

Ю вЂ” 5 5 = 00 — 01 — 11 10.

3

Одновременно нужно переставить две нижние строки таблицы,

чтобы код с,с следовал в порядке 00 — 01 — 11 — 10 (рис.'3.7;,'б) .

Таблипд переходав расслаиваемся на диаграмм Карно Д (~+1) и

1

О, (6+1) . По таблице выходов. строим диаграыэу Карно для 2(й)

(рис. 3.8).

Функции возбуждения триггера гипа )) логически совпадают с

функциями внешних переходов (4, с. 40 ~, поэтому:

' Я(1+1) = ВИ) .

Минимизируя функции по диаграммам Карно, получаем:

П (1') = ( с с О Д + с ся Д О )

Зг(~) =(с,с +с,О,О,),, 2(~) = (~,4',)~ .

По совокупности этих выражений составляем логическую схем

автомата (рис. 3.9).

Временные диаграммы (рис. 3.10) строим последовательно по

тактам. На первом такте задаемся значениями состояний триггеров,

соответствующими состоянию ~,= 00. Затем находим значения 1~, и )),,

которые определяют состояния триггеров 0, и Я, в следующем такте .

После нахождения сигналов Ц, и О, по всем тактам по выражению для

Е (Ц строим диаграэи(у выходного сигнала автомата.

При построении автоматов на триггерах типа Т, Е-~,Ю, Ю и У-к будем использовать табличный метод определения функции возбуждения ~4, с. 49-50 ~.

Распознанный текст из изображения:

агМ

5г й)

Сг

Сг

С,

Рис. 3.11

а оо Г 4!~а

Рис. 3.16

Рис. 3.15

27

Рассмотрим случай, когда в качества элементарного автомата Д,

использувтся триггвр 5 -типа.

Н

а рис. 3.11 показаны' диаграммы функций внешних пврвходов Ц (~+1)и функций возбуждвния ~ ® и 5 ® , которые получвны с

использованивм матрицы переходов 5 -триггв- (~Я-(~(1~1 ~Я 5~Е ра ( рис . 3 .12) . ":.1ин:;мизацию Р И) и 5 (~)

г г

р осущвствлявм по правилам минимизации спствмы

г НЕПОЛНОСТЬЮ ОПРВДВЛЕННЬЖ фУНКЦИй. 1 — Р 1 О Для упрощвния выражения Я ® всв нвопрв-

г

двленныв коэф:"ицивнты нужно приравнять едч-

— нице. В этом случае в диаграмме 5 ® взаимо- Г 8=г

г м 8м=г ,у +, связанные коэффициенты Б принимают единич-

". ч

ныв значвния. Выражения принимают вид: Рис. 3.12 Р (й) = 7 ;

5ги)-(с1с тс а а ),.

Для записи наипроствйшего выраженйя для 5 (С) коэффициенты Б"

г

,, находящиеся в нижней части диаграммы, нвобхсдимо принять за ноль, тогпа соответствующий вь(у коэффициент Б, в диаграмма /~,(й) нужно также взять нулевым. Нроввдя минимизацию, получим: 5,И) =(с,с,) Я,(й) =(О, + с,) Из х дву рассмотренных вариантов к болвв простой прин'ипиаль-

г ной схеме привонит последний.

3 .2. Синтвз автоматов, заданных временными пи

В задании приводятся временные диаграммы входных и выходных двоичных сигналов и дается словесное пояснвние особенностей функционирования автомата.

Задача . Времвнныв диаграммы работы автомата показаны на рис. 3 .13 (такты работы отмечвны вортикальными линиями). Создать автомат, который все нвчетныв единицы направлял бы на выход ~

1' а четные — на 7г . Исходнов задание предусматривает построенив автомата в виде автомата '..или. Нвре1.дем к абстрактной форме описания автомата. Выбврем входной и вьходной алфавиты и закодируем их (рис. 3.14).

Рпс. 3 .13

Рис. 3.14

Задание можно сформулировать так: каждая четная буква Х вы-

1

зывает появление выходного сигнала У, а нечетная — у.

1 э г'

Граф, описывающий работу автомата, представлвн на рис. 3.15.

Дальнойший синтвз автомата ведвтся по рассмотренною(у вышв алгоритму.,'ри достаточной квалификации разработчика этап абстрактного синтеза может быть опушен. '3 этом случае по исходному заданию составляют частично копированный граф (рис . 3 .16) . В нем состояния автомата выражены абстрактными символами 5, и 5,, а входные и выходные сигналы представлены их двоичными кодами.

Распознанный текст из изображения:

ЛИТЕРАТУРА

Рис. 3.17

Рис. 3.18

Кодирование внутренних состояний выполняется в соответствии с таблицей кодирования (рис. 3.17), после чего строится кодированная таблица переходов (рис. 3.18). Далее синтез ведется известными методами.

1. Е а г а и Б.М., Е а н е в с к и й М.М. Цифровив вичислительные мминм и сисгвми. - М.: Энергии, 1974.

2. С и л и н В.Б. Сборник упралиеиий по курсу 'Эликгроииме вичислигеанме устройства. - М.: й5, 1970.

3. С и л и н В.Б. Еонспвкг лекций Ио курсу "Электронные вмчислигелынв усгройсгва". Вш. 1 и 2,.— М.: ИИ. 1971.

4. С и ли и В.Б., М в лъ и и к о в Б.С. Учебное пособие по иурсу "Электронные вичислительные усгройсгва". Конечиме авгомагм. - М.: МЬИ, 1УВ.

Распознанный текст из изображения:

С

а)

4 3

С

Р

г,

~г

С

А р

г)

Рис. 2.12

Логическая схема устройства и эпюры напряжений во всех ее

точках изображены на рис. 2.12,в и 2.12,г.

3. МЕТОДИКА МШОЛНБНИЯ ЛАБОРАТОР1БХ РАБОТ

ПО СИНТЕЗУ КОНЕЧНЫХ АВТОМАТОВ

Цель работы — изучить методы абстрактного и структурного

синтеза конечных автоматов.

3.1. Пост ренин автома ов за нных в абст актной ме

20

3.1.1. Теоретическая часть

Автоматом называют дискретный преобразователь информации, способный принимать различные состояния, переходить из одного состояния. в другое под действием входных сигналов и формировать выходные сигналы.

(3.2) (3.3)

Функции переходов и выходов могут быть представлены направленным графом, таблицами переходов и выходов, матрицами переходов и выходов ~4, с. 17-24 ~ .

Синтез автомата проводится в два этапа: на этапе абстрактного синтеза по исходному заданию строится граф автомата и таблицы переходов и выходов.

Структурный синтез (см. ~4, разд. 4Д ) начинают с определвния необходимого количества элементарных автоматов:

Фз [~о~, ~п~ .

После этого таблицу переходов и выходов преобразуют в кодированную таблипу переходов и выходов путем двоичного кодирования б алфавита:

укв

Х,У,$ а,2,Ц. (3.4)

По кодированным таблицам определяют функции внешних переходов элементарных автоматов и функции каждого выхода:

Я(С 7)=У(а,,а,,а"4, аг' 'а,). ' (35)

ги)=Г(а,,а,,...,а„,д,,ц,,:,ц )

После выбора типа триггера находят фуксии возбуждения элементарных автоматов:

7' 2~ ''> ~~ 1~ 2~

21

В отличие от комбинациониых устройств автомат обладае~ памятью. Информация, записанная в память, рассматривается как внутреннее состояние автомата, определяюшее характер его реакции на очередной входной сигнал.

Автомат рассматривают на двух уровнж: абстрактном уровне (абстрактный автомат) и уровне: физической реализации (реальный автомат) [4, с. 9-12~ .

Абстрактный автомат рассматривают на трех алфавитах переменных: входных Х~х,'~, выходных У~у ~ и внутренних Ю~ю~~ . В реальном автомате каждому сиюолу этих алфавитов ставится в соответствие комбинация значений двоичных переменных.

Функционирование автомата на абстрактном уровне описывается двумя функциями ~4, с. 13 ~:функцией переходов

5И+ 1) =~(5(с), х($))

(3.1) и функцией выходов:

; У®= Г(Ю(Ь),Х(()) для автомата Мили;

УИ) = Г(Ю(й)) для автомата Мура.