Синтез конечного автомата
Системы автоматического контроля и управления производством. Примеры дискретных устройств – конечных автоматов. Схемные реализации конечных автоматов на релейно-контактных элементах и с использованием триггеров. Составление таблиц переходов и выходов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.02.2016 |
| Размер файла | 361,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине "Теоретические основы автоматики и телемеханики"
Синтез конечного автомата
Содержание
Введение
1. Задание конечного автомата
2. Составление таблиц переходов и выходов
3. Синтез релейно-контактного автомата
4. Синтез автомата на бесконтактных элементах
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Современную промышленность невозможно представить без систем автоматического контроля и управления производством. Это примеры дискретных устройств - конечных автоматов. В данной работе выполняется синтез простейших конечных автоматов. Приводятся схемные реализации конечных автоматов на релейно-контактных элементах и с использованием RS и JK триггеров. Без знания основ синтеза конечных автоматов невозможно движение вперед по пути научно-технического прогресса.
1. Задание конечного автомата
Конечный автомат (КА) может быть задан словесным алгоритмом, таблицами переходов (ТП) и выходов (ТВ), графом состояний и системой уравнений, выражающих зависимость между входами, выходами и внутренними состояниями автомата.
В качестве задания на курсовую работу используется метод задания графом состояний, который показан на рисунке 1.
Рисунок 1- Заданный граф
2. Составление таблиц переходов и выходов
При синтезе асинхронного автомата необходимо решить вопрос исключения критических состязаний элементов памяти (ЭП). Наиболее распространенными способами, предполагающими исключение критических состязаний в процессе синтеза, являются методы кодирования таблиц переходов таким образом, чтобы при функционировании КА не смог оказаться в незаданных по условиям переходов состояниях. Универсальным является метод кодирования ТП по столбцам. Вводится понятие л-класса, представляющего собой множество, включающего устойчивое и все неустойчивые состояния, из которых заданы переходы в данное устойчивое состояние. Для исключения критических состояний вводятся переменные, разделяющие л-классы внутри каждого столбца ТП.
В конечном автомате Мура (заданным по варианту) критические состязания отсутствуют, следовательно нет необходимости введения дополнительный состояний в граф автомата. триггер автомат конечный
Определяем разрядность кода состояний:
,
NS=4
где NS-количество состояний конечного автомата.
k=2
Таблица 1 - Таблица переходов конечного автомата
|
S(t) |
S(t+1) |
||
|
X0 |
X1 |
||
|
S0 |
(S0) |
S1 |
|
|
S1 |
S2 |
(S1) |
|
|
S2 |
(S2) |
S3 |
|
|
S3 |
S0 |
(S3) |
Таблица 2 - Таблица выходов конечного автомата
|
S |
Z |
|
|
S0 |
Z0 |
|
|
S1 |
Z1 |
|
|
S2 |
Z2 |
|
|
S3 |
Z3 |
Таблица 3 - Таблица кодов состояний конечного автомата
|
S |
Qo |
Q1 |
|
|
S0 |
0 |
0 |
|
|
S1 |
0 |
1 |
|
|
S2 |
1 |
1 |
|
|
S3 |
1 |
0 |
Определение разрядности кода входных переменных и таблица кодов входных переменных
Определяем разрядность входного кода конечного автомата:
,
где Nх-количество всех возможных наборов входных сигналов.
Таблица 4 - Таблица кодов входных переменных конечного автомата
|
X |
Код |
|
|
X0 |
0 |
|
|
X1 |
1 |
Определение разрядности кода выходных переменных и таблица кодов выходных переменных
Определяем разрядность выходного кода конечного автомата:
,
NZ=4
где NZ-количество всех возможных наборов выходных сигналов.
Таблица 5 - Таблица кодов выходных переменных конечного автомата
|
Z |
код |
|
|
Z0 |
00 |
|
|
Z1 |
01 |
|
|
Z2 |
10 |
|
|
Z3 |
11 |
Кодированная таблица переходов
Таблица 6 - Кодированная таблица переходов
|
S(t) |
S(t+1) |
||
|
0 |
1 |
||
|
00 |
(00) |
01 |
|
|
01 |
11 |
(01) |
|
|
11 |
(11) |
10 |
|
|
10 |
00 |
(10) |
Кодированная таблица выходов
Таблица 7 - Кодированная таблица выходов
|
S |
Z |
||
|
Q0 |
Q1 |
||
|
0 |
0 |
00 |
|
|
0 |
1 |
01 |
|
|
1 |
1 |
10 |
|
|
1 |
0 |
11 |
3. Синтез релейно-контактного автомата
Схема релейно-контактного автомата составляется на основании таблицы истинности, которая в свою очередь формируется из ТП и ТВ. Функциями в этой таблице являются Y1(t), Y2(t) и Z(t), аргументами - x, Y1(t-1) и Y2(t-1), причем Y1(t), Y2(t) представляют собой значения внутренних состояний, Z(t) - выходов, x - входа в настоящий момент времени, а Y1(t-1) и Y2(t-1) - значение внутренних состояний в предыдущий момент. Таблицей истинности является таблица 8.
Таблица 8 - Таблица истинности конечного автомата
|
№ |
S(t) |
X(t) |
S(t) код текущего сост. |
S(t+1) код нового сост. |
Функции управления триггерами |
||||||
|
Q0 |
Q1 |
Q0 |
Q1 |
R0 |
S0 |
R1 |
S1 |
||||
|
0 |
S0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
~ |
0 |
~ |
0 |
|
|
1 |
S1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
~ |
|
|
2 |
S2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
~ |
0 |
~ |
|
|
3 |
S3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
~ |
0 |
|
|
4 |
S0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
~ |
0 |
0 |
1 |
|
|
5 |
S1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
~ |
0 |
0 |
~ |
|
|
6 |
S2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
~ |
1 |
0 |
|
|
7 |
S3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
~ |
~ |
0 |
Таблица 9 - Минимизация функций выходного логического преобразователя в ДФ и КФ
|
N |
Q0 |
Q1 |
F0 |
F1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
3 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Приведение минимизированных функций к базису ИЛИ-НЕ
=
4. Синтез автомата на бесконтактных элементах
Схема конечного автомата на бесконтактных элементах
Рисунок 2 - Схема конечного автомата на бесконтактных элементах в базисе ИЛИ-НЕ
Таблица 10 - Таблица истинности конечного автомата на релейно-контактных элементах
|
S(t) |
X(t) |
S(t) код текущего сост. |
S(t+1) код нового сост. |
|||
|
Q0 |
Q1 |
Q0 |
Q1 |
|||
|
S0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
S1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
S2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
S3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
S0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
S1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
S2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
S3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Минимизация функций конечного автомата на релейно-контактных элементах
Схема конечного автомата на релейно-контактных элементах
Рисунок 3 - Схема конечного автомата на РКЭ
Таблица 11- Таблица работы конечного автомата.
|
Si |
S0 |
S0 |
S1 |
S2 |
S3 |
S0 |
S1 |
S2 |
S3 |
S0 |
|
|
X |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
F1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Рисунок 4 - Временная диаграмма работы конечного автомата на релейно-контактных элементах
Заключение
В данном курсовом проекте был произведен синтез конечного автомата. Его объектом являлся автомат Мура. Конечный автомат был задан графом. В соответствии с графом были составлены таблицы переходов и выходов, а на их основании кодированные таблицы переходов и выходов. Составили таблицы истинности для автоматов на релейно-контактных и бесконтактных элементах. По данным таблиц составили функциональные схемы автомата на релейно-контактных и бесконтактных элементах. Построили временные диаграммы работы конечного автомата.
Список использованной литературы
1. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл. В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, 1995.
2. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл. В. Дискретные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. - М.: Транспорт, 2001.
3. Слюзов Ю.И., Требин В.Я., Синтез дискретных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие. - Омск: ОмГУПС, 2001.
4. Стандарт предприятия СТП ОмГУПС - 1.2 - 2005. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Нахождение списка максимальных классов совместимости, минимального замкнутого покрытия. Составление списка простых классов совместимости, таблицы переходов и выходов минимального автомата. Обзор получения логических функций выходов конечного автомата.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 23.06.2012Проектирование цифровых автоматов Мили и Мура с памятью в булевом базисе по заданной ГСА. Составление частично структурированной таблицы переходов-выходов. Построение функций выходов, логической схемы автомата. Особенности его экспериментальной проверки.
курсовая работа [628,7 K], добавлен 14.07.2012Изучение истории развития теории конечных автоматов. Методы логического проектирования дискретных устройств. Алфавитный способ преобразования информации. Кодирование информации в двоичном алфавите. Многофункциональные автоматы Мараховского с памятью.
контрольная работа [103,6 K], добавлен 28.03.2018Проектирование конечного автомата, заданного оператором соответствия, с использованием канонического метода структурного синтеза автоматов. Тактирование от генератора синхронизирующих импульсов для устранения гонок в функциональной схеме автомата Мили.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.10.2012Алгоритм работы автомата Мили в табличном виде. Графический способ задания автомата. Синтез автомата Мили на Т-триггерах. Кодирование состояний автомата. Таблицы кодирования входных и выходных сигналов. Таблица переходов и выходов абстрактного автомата.
курсовая работа [24,7 K], добавлен 01.04.2010Принципы организации управляющих автоматов. Разработка и проектирование автомата с жесткой и программируемой логикой. Разработка таблицы прошивки ПЗУ для УА с естественной адресацией микрокоманд. Структурный и абстрактный синтез управляющего автомата.
курсовая работа [508,5 K], добавлен 16.03.2011Разработка блока управления в АЛУ, выполняющего сложение чисел с плавающей точкой; структурная и функциональная схемы, алгоритм сложения чисел. Выбор типа автомата, преобразование таблиц переходов и выходов в таблицу функций возбуждения триггеров.
курсовая работа [283,3 K], добавлен 06.08.2013Построение графа синтезируемого автомата. Определение количества элементов памяти. Составление таблицы переходов, выходов и возбуждения конечного автомата. Переход от исходного автомата Мили к эквивалентному автомату Мура. Алгоритмы вычисления функций.
курсовая работа [714,7 K], добавлен 21.05.2013Принцип работы модели синхронных конечных автоматов. Использование младших разрядов в качестве функций входа логического преобразователя для изменения внутреннего состояния конечного автомата. Адрес памяти преобразователя, код памяти информации в ней.
лабораторная работа [171,2 K], добавлен 23.12.2014Синтез дискретного устройства, его структурная схема. Расчет дешифратора и индикаторов, их проектирование. Карты Карно. Синтез счетной схемы. Делитель частоты. Проектирование конечного автомата и его описание. Анализ сигналов и минимизация автомата.
курсовая работа [217,8 K], добавлен 21.02.2009Управляющий автомат и его связь с операционным автоматом. Разработка алгоритма работы управляющего автомата. Построение кодированной ПТП, синтез функций возбуждения и выходов. Реализация управляющего автомата с жесткой логикой на заданной элементной базе.
курсовая работа [57,9 K], добавлен 29.12.2011Обобщенная схема конечного цифрового автомата. Структурная и каскадная схема мультиплексора. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата. Схема разработанного цифрового устройства. Синтез дешифратора автомата. Выбор серии микросхем.
контрольная работа [279,1 K], добавлен 07.01.2015Знакомство с табличными и графическими способами задания многофункциональных абстрактных детерминированных автоматов. Рассмотрение сфер использования абстрактных автоматов с памятью. Анализ особенностей многофункциональных автоматов Мараховского.
контрольная работа [787,5 K], добавлен 28.03.2018Разработка дискретного устройства, состоящего из генератора прямоугольных импульсов высокой частоты (100 кГц), счетчика импульсов, дешифратора, мультиплексора и регистра сдвига. Синтез синхронного конечного автомата, у которого используются D-триггеры.
курсовая работа [198,8 K], добавлен 08.02.2013Синтез цифровых схем, выбор элементной базы и анализ принципов построения управляющих автоматов с жесткой логикой. Граф-схемы алгоритмов умножения и деления чисел. Создание управляющего автомата типа Мили; выбор триггера, кодирование сигналов автомата.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.09.2012Схема строения цифровых автоматов, применяемых в цифровой технике. Отличия синхронных и асинхронных последовательностных устройств. Логические уравнения для определения работы автомата Мура. Синхронные триггеры и синтез последовательностного устройства.
реферат [163,6 K], добавлен 24.12.2010Управляющий цифрового автомат типа Мура. Абстрактный и структурный синтез автомата, построена функциональная схема. Функции выходов и возбуждения элементов памяти. Моделирование на ПК с использованием симулятора ModelSim. Описание автомата на языке VHD.
курсовая работа [214,2 K], добавлен 07.11.2010Основные понятия абстрактных детерминированных автоматов Мили и Мура, как монофункциональных так и многофункциональных, реализуемых на триггерах. Понятия многофункциональных детерминированных автоматов 1-го, 2-го и 3-го рода на схемах автоматной памяти.
контрольная работа [495,3 K], добавлен 28.03.2018Формирование алфавитного оператора. Приведение оператора к автоматному виду. Построение графа переходов абстрактного автомата. Кодирование состояний, входных и выходных сигналов. Формирование функций возбуждения и выходных сигналов структурного автомата.
курсовая работа [66,3 K], добавлен 10.11.2010Изучение основных понятий теории автоматов. Анализ работы цифровых машин с программным управлением на примере автоматов Мили и Мура. Устройство преобразователей дискретной информации (RS-триггера). Разработка схемы цифрового автомата для сложения чисел.
курсовая работа [449,2 K], добавлен 16.09.2017
