Проектирование управляющих автоматов Мили и Мура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анотація

Курсове проектування є завершальним етапом вивчення студентами спеціальних дисциплін, передбачених робочим планом за спеціальністю АЕ.

Завдання курсового проектування - закріплення, систематизація, поглиблення і розвиток теоретичних і практичних знань, отриманих в процесі вивчення дисципліни, а також придбання ними практичних навичок самостійного рішення загальнотеоретичних, практичних і методичних питань проектування програмних продуктів.

Основна мета курсового проектування полягає у вивченні та аналізі питань, пов'язаних зі спеціальними аспектами досліджуваних дисциплін, вдосконаленні загально теоретичної підготовки студентів, а також самостійному застосуванні отриманих знань.

Метою курсового проекту є проектування керуючих автоматів Мілі та Мура, по заданій графі -схемі алгоритму, і побудова їх принципових схем на елементах заданої серії.

У курсовому проекті були реалізовані необхідні вимоги, і виконаний синтез керуючих автоматів Мілі та Мура на елементах серії КР1533.



Аннотация

Курсовое проектирование является завершающим этапом изучения студентами специальных дисциплин, предусмотренных рабочим планом по специальности АЕ.

Задачи курсового проектирования - закрепление, систематизация, углубление и развитие теоретических и практических знаний, полученных в процессе изучения дисциплины, а также приобретение ими практических навыков самостоятельного решения общетеоретических, практических и методических вопросов проектирования программных продуктов.

Основная цель курсового проектирования заключается в изучении и анализе вопросов, связанных со специальными аспектами изучаемых дисциплин, совершенствовании общетеоретической подготовки студентов, а также самостоятельном применении полученных знаний.

Целью курсового проекта является проектирование управляющих автоматов Мили и Мура, по заданной граф-схеме алгоритма, и построение их принципиальных схем на элементах заданной серии.

В курсовом проекте были реализованы необходимые требования, и выполнен синтез управляющих автоматов Мили и Мура на элементах серии КР1533.



Abstract

Course designing is the closing stage of studying by students of the special disciplines stipulated by the working plan on a speciality american.

Problems of course designing - fastening, ordering, a deepening and development of the theoretical and practical knowledge received during studying of discipline, and also purchase of practical habits of the independent decision of general - theoretical, practical and methodical questions of designing of software by them.

The basic purpose of course designing develops in studying and the analysis of the questions connected to special aspects of researched disciplines, perfection of general - theoretical preparation of students, and also independent application of the received knowledge.

The purpose of the course project is designing managing automatic devices of Mile and Mess, under the given column - circuit of algorithm, and construction of their basic circuits on elements of the given series.

In the course project there were realized necessary requirements, and the executed synthesis of managing automatic devices of elements of series KR1533.



Зміст

Вступ

1. Постановка завдання курсової

1.1 Визначення параметрів синтезу автоматів Мура та Мілі

2. Синтез автомата Мілі

2.1 Основні принципи синтезу автомата Мілі

2.2 Кодування станів для автомата Мілі та їх розмітка на отриманій ГСА

2.3 Будування кодованої таблиці переходів і виходів для автомата Мілі

2.4 Написання функцій переходів та виходів

3. Синтез автомата Мура

3.1 Основні принципи синтезу автомата Мура

3.2 Кодування станів для автомата Мура та їх розмітка на отриманій ГСА

3.3 Будування кодованої таблиці переходів і виходів для автомата Мур

3.4 Написання функцій переходів та виходів автомата Мура

Висновок

Перелік посилань

мур мілі автомат синтез



Вступ

Метою курсового проекту з дисципліни " Прикладна теорія цифрових автоматів " є закріплення основних теоретичних знань і практичних навичок в ході самостійної роботи. У ході роботи необхідно:

1. Спроектувати керуючий автомат Мілі за заданою граф - схемі алгоритму. Побудувати принципову схему автомата з використанням елементів серії КР1533

2. Спроектувати керуючий автомат Мура за заданою граф - схемі алгоритму. Побудувати принципову схему автомата з використанням елементів серії КР1533.

Керуючий автомат генерує послідовність керуючих сигналів, запропоновану мікропрограмою і відповідну значенням логічних елементів, тобто задає порядок виконання дій в операційному автоматі, що випливають з алгоритму виконання операцій. Кінцевий автомат, що інтерпретує мікропрограму роботи операційного пристрою, називається мікропрограмним автоматом. На практиці найбільшого поширення набули два класи автоматів - автомати Мілі та Мура. Основна відмінність автомата Мура від автомата Милі полягає в тому, що вихідний сигнал в автоматі Мура залежить тільки від поточного стану автомата і в явному вигляді не залежить від вхідного сигналу.

Для побудови принципової схеми синтезованого автомата рекомендується використовувати дешифратори, що є в заданій серії. Найбільше зручно застосовувати дешифратори 3*8 чи 4*16 із входами дозволу або стробування. Наявність таких входів дозволяє нарощувати розрядність дешифратора до необхідної кількості. Так, наприклад, для дешифраторів типу ИД3 (4*16), що входять до складу ТТЛ серій 555, 1533 і т.д. використання входів стробування дозволяє за допомогою двох мікросхем ИД3 побудувати дешифратор 5*32.

Курсова робота оформляється у виді пояснювальної записки з додатком необхідних креслень і схем.



1. Постановка завдання курсової

1.1 Визначення параметрів синтезу автоматів Мура та Мілі.

Граф - схеми алгоритмів вибираються кожним студентом індивідуально. Граф - схема складається з чотирьох блоків E, F, G, H і вершин " BEGIN " і " END ". Кожен блок має два входи (A, B ) і два виходи (C, D). Студенти обирають блоки E, F, G, H з п'яти блоків з номерами 0, 1, 2, 3, 4. На підставі цифр А, В, С, А + В + С за такими правилами:

Блок " Е" має схему блоку під номером (А ) mod5;

Блок " F" має схему блоку під номером (В) mod 5;

Блок " G" має схему блоку під номером (С) mod 5;

Блок " H" має схему блоку під номером (А + В + С) mod 5.

(А) - число дня народження студента, ( В) - місяць і (С ) - номер в групі.

Блоки E, F, G, H з'єднуються між собою відповідно до структурної схеми графа, який має вигляд:

Тип тригера вибирається за значенням числа (А) mod 3 на підставі табл.2 автомат Мілі, Мура.

Серія інтегральних мікросхем, для побудови схем електричних принципових синтезованих автоматів визначається наступним чином:

- КР555 - для непарних номерів за списком;

- КР1533 - для парних номерів за списком.

Tаблица 2

(A)mod 3	ТИП ТРИГЕРА
0	Т	D
1	D	JK
2	JK	T
автомат	Мили	Мура

А = 97

В = 38

С = 72

- Блок "Е" має схему блоку за номером 97 (MOD 5) = 2;

- Блок "F" має схему блоку за номером 38 (MOD 5) = 3;

- Блок "G" має схему блоку за номером 72 (MOD 5) = 2;

- Блок "H" має схему блоку за номером (97+38+72) (MOD 5) = 2.

Тип тригера: 97 (MOD 3) = 1

Автомат Мілі - D тригер, автомат Мура - JK тригер.

Серія інтегральних мікросхем - КР1533.



2. Синтез автомата Мілі

2.1 Основні принципи синтезу автомата Мілі

Для початку необхідно зробити розмітку станів. Для її виконання використовуються наступні принципи:

- Символом « А0 » відзначають вхід вершини, яка йде за перше, а також вхід кінцевої вершини;

- Входи всіх вершин, які йдуть за операторними, повинні бути відзначеними;

- Входи різних вершин, за винятком кінцевої, відзначаються різними символами;

- Вхід вершини відзначається тільки одним символом;

- Перехід автомата - це шлях від однієї позначки до іншої, який проходить через одну операторну вершину;

2.2 Кодування станів для автомата Мілі та їх розмітка на отриманій ГСА

Кодування станів для автомата Мілі наведені нижче:

A0 01111

A1 01001

A2 00011

A3 00001

A4 01010

A5 01011

A6 00010

A7 10010

A8 00000

A9 11000

A10 11010

A11 11011

A12 11001

A13 10001

A14 00110

A15 01100

A16 00100

A17 11100

A18 01110

A19 11110

A20 00111

A21 01101

A22 10101

A23 10100

Заданий алгоритм для Мілі має вигляд:



2.3 Будування кодованої таблиці переходів і виходів для автомата Милі

Далі будуємо кодовану таблицю переходів і виходів для автомата Милі. Так як у нас D тригер - то для кодування станів буде використовуватися алгоритм для D тригера.

Am(Y)	K(Am)	As	K(As)	X	Ф(в)	Y
A0	01111	A1	01001	1	D2,D5	Y3,Y6
A1	01001	A3 A6 A4	00001 00010 01010	X5 NX5,X6 NX5,NX6	D5 D4 D2,D4	Y2,Y4 Y3 Y8
A2	00011	A5 A4	01011 01010	NX1 X1	D2,D4,D5 D2,D4	Y1,Y9 Y8
A3	00001	A2	00011	1	D4,D5	Y7
A4	01010	A5 A6	01011 00010	X2 NX2	D2,D4,D5 D4	Y1,Y9 Y8
A5	01011	A7	10010	1	D1,D4	Y2,Y5
A6	00010	A8	00000	1	-	Y3
A7	10010	A10 A9 A11	11010 11000 11011	X5 NX5,X2 NX5,NX2	D1,D2,D4 D1,D2 D1,D2,D4,D5	Y7 Y3,Y4,Y5 Y1,Y2
A8	00000	A10 A9 A11	11010 11000 11011	X5 NX5,X2 NX5,NX2	D1,D2,D4 D1,D2 D1,D2,D4,D5	Y5,Y9 Y3,Y4,Y5 Y1,Y2
A9	11000	A12 A3	11001 00001	NX4 X4	D1,D2,D5 D5	Y6 Y2,Y4
A10	11010	A9 A11	11000 11011	X2 NX2	D1,D2 D1,D2,D4,D5	Y3,Y4,Y5 Y1,Y2
A11	11011	A10 A12	11010 11001	NX6 X6	D1,D2,D4 D1,D2,D5	Y5,Y9 Y6
A12	11001	A13	10001	1	D1,D5	Y2,Y4
A13	10001	A14	00110	1	D3,D4	Y7
A14	00110	A15 A17	01100 11100	X1 NX1	D2,D3 D1,D2,D3	Y8 Y1,Y9
A15	01100	A16 A17	00100 11100	NX2 X2	D3 D1,D2,D3	Y3 Y1,Y9
A16	00100	A18	01110	1	D2,D3,D4	Y3,Y6
A17	11100	A19	11110	1	D1,D2,D3,D4	Y2,Y4
A18	01110	A19 A21 A22	11110 01101 10101	X5 NX5,NX6 NX5,X6	D1,D2,D3,D4 D2,D3,D5 D1,D3,D5	Y2,Y4 Y8 Y3
A19	11110	A20	00111	1	D3,D4,D5	Y7

A20	00111	A0 A21	01001 01101	NX1 X1	D2,D5 D2,D3,D5	Y1,Y9 Y8
A21	01101	A0 A22	01001 10101	X2 NX2	D2,D5 D1,D3,D5	Y1,Y9 Y3
A22	10101	A23	10100	1	D1,D3	Y3,Y6
A23	10100	A13 A15 A16	10001 01100 00100	X5 NX5,NX6 NX5,X6	D1,D5 D2,D3 D3	Y2,Y4 Y8 Y3

2.4 Написання функцій переходів та виходів

Тепер знайдемо функції переходів і виходів:

D1=A5+A7*NX5+A8*NX5+A9*NX4+A10+A11+A12+A14*NX1+A15*X2+A17+A18*X6+A21*NX2+A23*X5

D2=A0+A1*NX5*NX6+A2+A7*NX5+A8*NX5+A9*NX4+A10+A11+A14+A15X2+A16+A17+A18*NX6+A20+A21X2+A23*NX5*NX6

D3=A13+A14+A15+A16+A17+A18*NX5+A19+A20*X1+A21*NX2+A22+A23NX5

D4=A1*NX5+A2+A3+A4+A5+A7*NX2+A8*NX2+A10*NX10+A13+A16+A17+A18*X5+A19

D5=A0+A2*NX1+A3+A4X2+A7*NX5*NX2+A8*NX5*NX2+A9+A10*NX2+A11*X6+A12+A18*NX5+A19+A20+A21+A23*X5

Y1=A2*NX1+A4*X2+A7*NX5*NX2+A8*NX5*NX2+A10*NX2+A14*NX1+A15*X2+A20*NX1+A21*X2

Y2=A1*X5+A5+A7*NX5*NX2+A8*NX5*NX2+A9*X4+A10*NX2+A12+A17+A18*X5+A23*X5

Y3=A0+A1*NX5*X6+A6+A7*NX5*X2+A8*NX5*X2+A10*X2+A15*NX2+A16+A18*NX5*X6+A21*NX2+A22+A23*NX5*X6

Y4=A1X5+A7*NX5*X2+A8*NX5*X2+A9*X4+A10*X2+A12+A17+A18*X5+A23*X5

Y5=A5+A7*NX5*X2+A8*NX5*X2+A10*X2+A11*NX6

Y6=A0+A9*NX4+A11*X6

Y7=A3+A7*X5+A13+A19

Y8=A1*NX5*NX6+A2*X1+A4*NX2+A13*X1+A14*X1+A18*NX5*NX6+A20*X1+A23*NX5*NX6

Y9=A2*NX1+A4*X2+A8*X5+A11*NX6+A14*NX1+A15*X2+A20*NX1+A21*X2

На основі функцій переходів і виходів складемо схему автомата Мілі:

Додаток 1 - «Автомат Мілі, схема електрична принципова».



3. Синтез автомата Мура

3.1 Основні принципи синтезу автомата Мура

Для автомата Мура на етапі отримання ДСА розмітка робиться згідно з такими правилами:

- Початкова та кінцева вершини відзначаються символом «B0»

- Все операторні вершини відзначаються символами «Bi»

- Перехід - шлях від однієї позначки до іншої.

Для автомата Мура вирази для функцій збудження виходять у вигляді суми творів «ВiХ», де «Вi» - початковий стан, а «Х» - умова переходу. Вирази для вихідних сигналів автомата Мура отримуємо виходячи з того, що ці сигнали визначаються тільки внутрішнім станом автомата.

Нижче наведені розмічена граф-схема алгоритму та кодованих таблиця переходів і виходів:

3.2 Кодування станів для автомата Мура та їх розмітка на отриманій ГСА

Кодування станів для автомата Мура наведені нижче:

A0 00011

A1 01011

A2 01010

A3 01110

A4 01101

A5 01001

A6 10101

A7 00101

A8 01000

A9 00111

A10 00000

A11 00100

A12 00001

A13 01100

A14 11100

A15 11011

A16 11001

A17 10001

A18 11000

A19 11110

A20 10000

A21 11010

A22 10010

A23 00010

A24 10011

A25 11111

Заданий алгоритм для Мура має вигляд:



3.3 Будування кодованої таблиці переходів і виходів для автомата Мура

Далі будуємо кодовану таблицю переходів і виходів для автомата Мура. Так як у нас Т тригер - то для кодування станів буде використовуватися алгоритм для Т тригера.

Am(Y)	K(Am)	As	K(As)	X	Ф(в)
A0(--)	00011	A1	01011	1	J2
A1(Y3,Y6)	01011	A3 A5 A2	01110 01001 01010	X5 NX5,NX6 NX5,X6	J3 K4 K5
A2(Y3)	01010	A8	01000	1	K4
A3(Y7)	01110	A2	01010	1	K3
A4(Y2,Y4)	01101	A5	01001	1	K3
A5(Y8)	01001	A7 A8	00101 01000	X2 NX2	K2,J3 K5
A6(Y1,Y9)	10101	A7	00101	1	K1
A7(Y2,Y5)	00101	A9 A11 A12	00111 00100 00001	X5 NX5,X2 X5,NX2	J4 K5 K3
A8(Y3)	01000	A10 A11 A12	00000 00100 00001	X5 NX5,X2 NX5,NX2	K2 K2,J3 K2,J5
A9(Y7)	00111	A11 A12	00100 00001	X2 NX2	K4,K5 K3,K4
A10(Y5,Y9)	00000	A11 A12	00100 00001	X2 NX2	J3 J5
A11(Y3,Y4,Y5)	00100	A4 A13	01101 01100	X4 NX4	J2,J5 J2
A12(Y1Y2)	00001	A13 A10	01100 00000	X6 NX6	J2,J3 K5
A13(Y6)	01100	A14	11100	1	J1
A14(Y2,Y4)	11100	A16	11001	1	K3,J5
A15(Y3,Y6)	11011	A16 A18 A19	11001 11000 11110	X5 NX5,NX6 NX5,X6	K4 K4,K5 J3,K5
A16(Y7)	11001	A18 A17	11000 10001	X1 NX1	K5 K2
A17(Y1,Y9)	10001	A20	10000	1	K5
A18(Y8)	11000	A20 A21	10000 11010	X2 NX2	K2 J4
A19(Y3)	11110	A21	11010	1	K3

A20(Y2,Y4)	10000	A22	10010	1	J4
A21(Y3,Y6)	11010	A22 A24 A25	10010 10011 11111	X5 NX5,NX6 NX5,X6	K2 K2,J5 J3,J5
A22(Y7)	10010	A24 A23	10011 00010	X1 NX1	J5 K1
A23(Y1,Y9)	00010	A0	00011	1	J5
A24(Y8)	10011	A0 A15	00011 11011	X2 NX2	K1 J2
A25(Y3)	11111	A15	11011	1	K3

3.4 Написання функцій переходів та виходів

Тепер знайдемо функції переходів і виходів:

J1=A13

J2=A0+A11+A12*X6+A24*NX2

J3=A1*X5+A5*X2

J4=A7*X5+A18*NX2+A20

J5=A8*NX5*NX2+A10*NX2+A11*X4+A14+A21*NX5+A22*X1+A23

K1=A6+A22*NX1+A24*X2

K2=A5*X2+A8*NX5+A16*NX1+A18*X2+A21*NX6

K3=A3+A4+A7*X5*NX2+A9*NX2+A14+A19+A25

K4=A1*NX4*NX6+A2+A9+A15*NX6

K5=A1*NX5*X6+A5*NX2+A7*NX5*X2+A9*X2+A12*NX6+A15*NX5+A16*X1+A17

Y1=A6+A12+A17+A13

Y2=A4+A7+A12+A14+A20

Y3=A1+A2+A8+A11+A15+A21+A25

Y4=A4+A11+A14+A20

Y5=A7+A11

Y6=A1+A13+A15+A21

Y7=A3+A9+A16+A22

Y8=A5+A18+A24

Y9=A6+A10+A17+A23

Тепер з отриманих функцій побудуємо схему автомата Мура:

«Автомат Мура, схема електрична принципова».



Висновок

Під час виконання курсового проекту були побудовані принципові схеми керуючих автоматів Мілі та Мура за допомогою таблиці переходів та виходів, яку ми задали з наданої згідно з варіантом завдання граф-схеми алгоритму. Схеми автоматів Мура та Мілі були синтезовані згідно з алгоритмом для JK та D тригерів відповідно. У схемі використовуються елементи серії КР1533 - згідно з варіантом завдання. Схема була побудована відповідна. Пояснювальна записка була оформлена відповідно до вимог ДСТ для конструкторської документації. В цілому курсова робота довела свою важливість у закріпленні отриманих знань і придбанні досвіду проектування цифрових автоматів.



Перелік посилань

1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни «Прикладна теорія цифрових автоматів» для студентов денної та заочної форм навчання фаху 7.091501 / Укл.: М.Б.Копітчук, В.М.Огінській, І.Г.Мілейко. Одеса: Наука і техніка, 2004. 16 с.

2. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Комп'ютерна логіка» для студентів спеціальності 6.050102.

3. Баранов С. І. Синтез мікропрограмних автоматів. Л.: Енергія, 1979.

4. Майоров С. А., Новиков Г. І. Структура електронних обчислювальних машин. Л., Машинобудування, 1979.

5. Проектування цифрових обчислювальних машин / під ред. Майорова С. А. М.: Вища. шк., 1972.

6. Аналогові та цифрові мікросхеми; Під ред. С. В. Якубовського. М.: Радіо і зв'язок, 1984.

Размещено на Allbest.ru

...