Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра: “Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов”

Пояснительная записка к курсовому проекту

По дисциплине: «Проектирование дискретных систем управления»

На тему: «Система управления перемещением механизма»

Исполнитель: студент 3 курса гр.10705214

А.С. Мишков

Руководитель проекта: А.В. Миронович

Минск 2016



Содержание

• 1. Запись условий работы автомата
• 2. Блочный синтез
• 3. Синтез отдельных блоков
• 3.1 Синтез блока автоматического цикла Б3
• 3.1.1 Построение автоматной таблицы выходов и переходов блока Б3
• 3.1.2 Минимизация памяти автомата
• 3.1.3 Кодирование внутренних состояний автомата
• 3.1.4 Построение функциональной схемы устройства управления
• 3.2 Блок автоматного цикла - Блок Б1
• 3.3 Синтез блока режима «Наладка» Б2
• 3.4 Синтез выходного блока Б4
• 4. Выбор элементов. Построение принципиальной схемы устройства управления
• 5. Проверка правильности работы устройства управления
• Список литературы


1. Запись условий работы автомата

Схема установки будет иметь вид, показанный на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1. Функциональная схема механизма

На функциональной схеме приняты следующие обозначения:

КВ, КН - контакторы движения: вперёд и назад;

S1, S2 ,S3 - сигналы с конечных выключателей в положении 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 - проектируемое 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.

Привод осуществляется асинхронным короткозамкнутым двигателем. Управление двигателем производится с помощью контакторов КВ и КН. Схема может работать в двух режимах (в режиме автомат и в режиме наладка). Выбор режима производится с помощью сигнала S6, если S6=1, то выбран режим автомат, если S6=0, то выбран режим наладки.

В режиме автомат выполнение заданного цикла перемещений выполняется при подаче команды “Пуск” (S4=1). Отработка цикла перемещений заканчивается в исходном положении после отработки всего цикла.

Аварийное отключение осуществляется с помощью кнопки “Стоп” (S5).

Для осуществления выдержки времени в заданном положении на выходе заданного устройства формируется сигнал T=1 и поступает в УВВ. После окончания выдержки времени на выходе УВВ формируется сигнал t=1, символизирующий об окончании выдержки времени.

В режиме наладка осуществляется перемещение каретки вперёд или назад при нажатии и удержании кнопок S7 или S8. Контроль положения механизма выполняется с помощью конечных выключателей S1, S2, S3.

Цикл работы данной установки имеет следующий вид: 1-2t-3-2-3-2-3-2-1. Покажем схему прохождения кареткой конечных выключателей в соответствии с заданным циклом работы на рисунке 1.2

Рис. 1.2. Схема цикла прохождения каретки

Запишем словесную формулировку условий работы УУ.

Перемещение каретки в направлении 1, 2, 3 принимают как перемещение вперед, в направлении 3, 2, 1 - как перемещение назад.

В режиме «Автомат» (сигнал S6 = 1) при нажатии на кнопку «Пуск» (сигнал S4 = 1) при нахождении каретки в исходном положении 1 (сигнал S1 = 1) включается контактор КВ (вперед) и включается двигатель М (сигнал Xв = 1). Начинается перемещение механизма из положения 1 в положение 2. При отпускании кнопки «Пуск» (сигнал S4 = 0) контактор КВ остается включенным (сигнал Xв = 1) и продолжается движение механизма в направлении вперед. При достижении кареткой положения 2 срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 = 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 отсчета 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 КВ остается включенным (сигнал Xв = 1) и продолжается перемещение каретки в направлении вперед. Реле времени отключается (сигналы Т = 0, t = 0), контактор КВ остается включенным (сигнал Xв = 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), включается контактор КН (сигнал Xн = 1), и начинается перемещение механизма назад в положение 2. Конечный выключатель S3 выключается (сигнал S3 = 0), контактор КН остается включенным (сигнал Xн = 1), продолжается перемещение назад в положение 2. 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 механизма вперед в положение 3. Конечный выключатель S2 выключается (сигнал S2 = 0), контактор КВ остается включенным (сигнал Xв = 1), продолжается перемещение вперед в положение 3. При достижении кареткой положения 3 срабатывает конечный выключатель S3 (сигнал S3 = 1), отключается контактор КВ (сигнал Xв = 0), включается контактор КН (сигнал Xн = 1), и начинается перемещение механизма назад в положение 2. Конечный выключатель S3 выключается (сигнал S3 = 0), контактор КН остается включенным (сигнал Xн = 1), продолжается перемещение назад в положение 2. 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 механизма вперед в положение 3. Конечный выключатель S2 выключается (сигнал S2 = 0), контактор КВ остается включенным (сигнал Xв = 1), продолжается перемещение вперед в положение 3. При достижении кареткой положения 3 срабатывает конечный выключатель S3 (сигнал S3 = 1), отключается контактор КВ (сигнал Xв = 0), включается контактор КН (сигнал Xн = 1), и начинается перемещение механизма назад в положение 2. Конечный выключатель S3 выключается (сигнал S3 = 0), контактор КН остается включенным (сигнал Xн = 1), продолжается перемещение назад в положение 2. При достижении кареткой положения 2 срабатывает конечный выключатель S2 (сигнал S2 = 1), контактор КН остается включенным (сигнал Xн = 1), и продолжается перемещение механизма назад в положение 1. Конечный выключатель S2 выключается (сигнал S2 = 0), контактор КН остается включенным (сигнал Xн= 1), продолжается перемещение назад в положение 1. При достижении кареткой положения 1 срабатывает конечный выключатель S1 (сигнал S1 = 1), отключается контактор КН (сигнал Xн = 0), выключается двигатель, и каретка останавливается.

В режиме «Наладка» (сигнал S6 = 0) перемещение механизма происходит при нажатии и удержании кнопок «Вперед» (сигнал S7 = 1) или «Назад» (сигнал S8 = 1) независимо от конечных выключателей.

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



2. Блочный синтез

В рассматриваемой схеме управления присутствует большое количество входных сигналов, что существенно затрудняет ее формальное описание и синтез. Так как сигналы разделены по функциональному значению, целесообразно для упрощения проектирования разделить схему на отдельные функциональные блоки и наметить обмен информацией между ними.

Блочная структура устройства управления схемы показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Блочная структура устройства управления

В зависимости от принципа действия устройство управления можно разделить на четыре функциональных блока. Для связи между блоками введем дополнительные внутренние сигналы. Дадим описание каждого блока по отдельности.

Блок Б1 - блок, формирующий команду на отработку автоматического цикла.

Входные сигналы блока Б1:

S4 - сигнал с кнопки «Пуск»;

S5 - сигнал с кнопки «Стоп»;

S6 - сигнал выбора режима;

с - сигнал об окончании цикла перемещений.

Выходные сигналы блока Б1:

d - сигнал разрешения отработки автоматического цикла.

Блок работает следующим образом. При нажатии на кнопку «Пуск» S4 и при отсутствии сигналов «Стоп» S5 и с на выходе блока формируется сигнал d = 1, поступающий в блок Б3. При нажатии на кнопку «Стоп» S5 или при поступлении сигнала об окончании цикла с = 1 сигнал d на выходе блока становится равным нулю и отработка цикла перемещений прекращается.

Блок Б2 - блок режима «Наладка» выполняет перемещение каретки в режиме наладки.

Входные сигналы блока Б2:

S6 - сигнал выбора режима;

S7 - сигнал с кнопки движения вперед в режиме «Наладка»;

S8 - сигнал с кнопки движения назад в режиме «Наладка».

Выходные сигналы блокам Б2:

Zв - сигнал перемещения вперед;

Zн - сигнал перемещения назад.

При S6 = 0 и нажатой кнопке S7 происходит перемещение каретки вперед (Zв = 1, Zн = 0). При нажатой S8 каретка движется назад (Zв = 0, Zн = 1). Одновременное нажатие кнопок недопустимо и должно блокироваться.

Блок Б3 - блок автоматического цикла.

Входные сигналы

S1, S2, S3 - сигналы с конечных выключателей в положениях 1, 2, 3;

d - сигнал разрешения отработки автоматического цикла;

t - сигнал об окончании выдержки времени.

Выходные сигналы:

Yв, Yн - сигналы перемещения вперед, назад;

Т - сигнал на включение выдержки времени;

с - сигнал об окончании цикла перемещений.

Блок Б3 начинает автоматическое выполнение цикла перемещений при поступлении сигнала «Начало цикла» (сигнал d = 1) из блока Б1. По включенному (сигнал S = 1) или по выключенному (сигнал S = 0) положению конечных выключателей S1, S2, S3 блок обеспечивает выполнение цикла заданных перемещений, формируя команды на движение вперед (Yв = 1) или назад (Yн = 1). Кроме этого в соответствующем положении в соответствии с циклом блок Б3 формирует сигнал на включение выдержки времени (сигнал Т=1). После отработки всего цикла перемещений на выходе блока формируется сигнал об окончания цикла (с = 1).

Блок Б4 - блок формирования сигналов силовых контакторов.

Производит формирование сигналов включения пускателей вперед (Xв=1) или назад (сигнал Xн = 1) из сигналов, поступающих из блоков Б2 (Zв, Zн) и Б3 (Yв, Yн). Кроме этого обеспечивает защиту от одновременного срабатывания контакторов Хв, Xн для исключения возможности короткого замыкания.



3. Синтез отдельных блоков

Наиболее сложный алгоритм работы имеет блок автоматического цикла Б3, поэтому рассмотрим синтез данного блока первым.

3.1 Синтез блока автоматического цикла Б3

3.1.1 Построение автоматной таблицы выходов и переходов блока Б3

Для построения 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 наборам. Каждому входному набору ставится в соответствие определенное значение выходных сигналов.

Таблица истинности блока Б3 представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Первоначальная таблица истинности

№ п/п	Входные сигналы	Выходные сигналы
	d	S1	S2	S3	t	Yв	Yн	T	c
1	0	1	0	0	0	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0	1	0	0	0
3	1	0	0	0	0	1	0	0	0
4	1	0	1	0	0	0	0	1	0
5	1	0	1	0	1	1	0	1	0
6	1	0	0	0	1	1	0	0	0
7	1	0	0	0	0	1	0	0	0
8	1	0	0	1	0	0	1	0	0
9	1	0	0	0	0	0	1	0	0
10	1	0	1	0	0	1	0	0	0
11	1	0	0	0	0	1	0	0	0
12	1	0	0	1	0	0	1	0	0
13	1	0	0	0	0	0	1	0	0
14	1	0	1	0	0	1	0	0	0
15	1	0	0	0	0	1	0	0	0
16	1	0	0	1	0	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	0	0	0	1
21	0	1	0	0	0	0	0	0	0

Из первоначальной таблицы истинности видно, что проектируемое устройство управления является дискретным автоматом с памятью. Это связано с тем, что при одинаковых входных наборах на выходе устройства формируются различные выходные сигналы. Для формального описания таких устройств используется автоматная таблица выходов и переходов.

Часто таблицу переходов и выходов совмещают и пользуются совмещенной автоматной таблицей.

Для полного и точного описания блока Б3 строится совмещенная избыточная автоматная таблица выходов и переходов, в которой любое изменение входного или выходного сигнала будет приводить к переходу в новое состояние. Выходные сигналы Yв, Yн будем отмечать по модели Мура (в отдельных столбцах), сигналы Т, с - по модели Мили (в клетках автоматной таблицы, Т - первый сигнал после номера перехода, с - второй сигнал после номера перехода). Переход в последующее состояние происходит по следующей входной последовательности в соответствии с циклом перемещений (изменение сигналов S1, S2, S3) или при исчезновении сигнала d = 1 (аварийная ситуация). Поэтому в каждой строке будет заполнено три клетки: приход в данное состояние и два выхода из него.

Автоматная таблица выходов и переходов для блока Б3 по заданному циклу представлена в табл. 3.2.



Таблица 3.2. Автоматная таблица выходов и переходов блока Б3

3.1.2 Минимизация памяти автомата

Целью минимизации автомата является получение эквивалентного автомата с наименьшим числом внутренних состояний. Чем меньше состояний в автоматной таблице, тем меньше элементов памяти необходимо для их кодирования. Минимизация заключается в нахождении совместимых состояний в автоматной таблице и их замене одним состоянием нового эквивалентного автомата.

Группа попарно совместимых состояний образует группу совместимости. Группы совместимости, покрывающие все состояния исходного автомата, образуют класс совместимости.

Для получения минимального автомата необходимо построить минимальный класс совместимости, т. е. такой, который содержит минимум групп совместимости, группы максимальны по размеру и данное разбиение покрывает все состояния исходного автомата. Поиск совместимых состояний сводится к поиску совместимых строк автоматной таблицы и замене их одной строкой.

Для определения совместимых состояний и построения минимального класса совместимости наиболее часто используется метод треугольной таблицы.

Построим треугольную таблицу (таблица 3.3).



Таблица 3.3. Треугольная таблица

X - несовместим,

V - совместим,

16,18 - условно совместим.

Исходя из вида треугольной таблицы, максимальные классы совместимости будут следующие.

A - 15,16,17,18

B - 1,2,413,14

C - 11,12,17,18

D - 1,2,4,9,10

E -7,8,17,18

F - 1,2,4,5,6

G - 0,3

H - 3,19

Минимальный класс совместимости представляет собой наилучший вариант объединения состояний исходной автоматной таблицы для получения таблицы с минимальным количеством внутренних состояний. Для определения минимального класса совместимости строится таблица покрытия (таблица 3.4).

Таблица 3.4. Таблица покрытия

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

A

X

X

X

X

B

X

X

X

X

C

X

X

X

X

D

X

X

X

X

E

X

X

X

X

F

X

X

X

X

X

G

X

X

H

X

X

Формула покрытия будет иметь следующий вид:

H*(A+C+E)*(A+C+E)*A*A*B*B*C*C*D*D*E*E*F*F*(B+D+F)*(G+H)*F*(B+D+F)*G=A*B*С*D*E*F*G*H

В полученном минимальном классе необходимо выполнить редукцию, т.е. убрать повторяющиеся состояния. Запишем минимальный класс совместимости и обозначим полученные группы совместимости новыми номерами состояний эквивалентного автомата.

A - 15,16,17,1815,16,17,18-6

B - 1,2,4,13,1413,14-5

C - 11,12,17,1811,12 -4

D - 1,2,4,9,109,10-3

E - 7,8,17,187,8-2

F - 1,2,4,5,61,2,4,5,6-1

G - 0,30,3-0

H - 3,1919-7

По полученным новым состояниям эквивалентного автомата можем построить минимизированную автоматную таблицу (таблица 3.5).

Таблица 3.5. Минимизированная автоматная таблица

3.1.3 Кодирование внутренних состояний автомата

(В минимизированной ошибка: нужно закрыть состояние А5, а не А2)Выполним кодирование по внешнему разбиению (приравниваем значения переменных кодирования р₁ и р₂ к значениям Yв и Yн). Получим разбиение следующего вида:

Определим пересечение полученных разбиений.



Из полученного пересечения видно, что неразличимыми по внешнему разбиению остались 0 и 7 состояния, 1,3 и 5 состояния, 2,4 и 6 состояния (имеют одинаковый код). При этом для того чтобы различить три неразличимых состояния, необходимо ввести еще две переменные кодирования. Таким образом, при использовании внешнего разбиения необходимо ввести еще две переменные кодирования. Данный вариант кодирования является неоптимальным, т.к. для кодирования восьми состояний достаточно трех переменных кодирования. Поэтому целесообразнее использовать в данном случае только внутреннее разбиение для трех переменных кодирования.

Воспользуемся методом на основе множеств порядка единица.

Запишем множества порядка единица:

0 - 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7

1 - 0, 1,2

2 - 1, 2

3 - 2, 3

4 - 3, 4

5 - 4, 5

6 - 5, 6

7 - 6, 7

Запишем объединенные наборы:

0, 1 - пересекаются по трем состояниям

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 1,2 - пересекаются по двум состояниям

Примем разбиения следующего вида:

р₁ =

р₂ =

р₃ =

Для проверки однозначности кодирования необходимо определить произведение полученных разбиений.

Так как произведение полученных разбиений равно нулевому разбиению, следовательно, каждое состояние имеет свой индивидуальный неповторяющийся код. Распределим значения переменных кодирования по состояниям (таблица 3.6).

Таблица 3.6. Минимизированная закодированная автоматная таблица

Полученную минимизированную закодированную автоматную таблицу необходимо проанализировать с точки зрения возможности возникновения состязаний элементов памяти при переходах.

Состязания элементов памяти возникают в том случае, если при переходе из состояния в состояние меняют свое значение два и более разряда кода. При этом за счет наличия задержек на срабатывание элементов памяти один разряд кода может переключиться быстрее. Это приводит к появлению промежуточных кодов, которые могут привести к нарушению алгоритма работы автомата.

Состязания элементов памяти могут быть критическими и некритическими. автомат кодирование цикл наладка

Критические - это состязания, при которых нарушается алгоритм работы устройства (автомат застревает в непредусмотренном состоянии или осуществляются непредусмотренные переходы с формированием другой выходной последовательности).

Некритические - это состязания, при которых автомат переходит в другое используемое состояние или в неиспользуемое состояние, но при этом алгоритм работы не нарушается, формируется заданная выходная последовательность.

Так как проектируемое устройство относится к асинхронным автоматам, то необходимо устранить как критические, так и некритические состязания элементов памяти.

Для определения возможности возникновения критических состязаний элементов памяти по закодированной минимизированной автоматной таблице строится автоматный граф, изображенный на рисунке 3.1.

Состязания элементов памяти представлены в таблице 3.7.



Рис. 3.1. Граф состояний и переходов

Таблица 3.7. Состязания элементов памяти

Переход	Переключение кода	Наборы
20	011000	A9A11
40	110000	A9A11
50	111000	A7A11
60	101000	A7A9A11

Для устранения критических состязаний элементов памяти выполняют следующие действия:

1) выполняют вместо заданного перехода переход через другое неустойчивое состояние с последовательной сменой кода;

2) если такой переход выполнить невозможно, вводят дополнительные состояния с неиспользуемыми кодами и выполняют переход через эти состояния;

3) если неиспользуемые коды отсутствуют, вводят дополнительную переменную кодирования для получения дополнительных кодов и выполняют переход через дополнительные состояния.

Устраним состязания, выполнив переходы через другие неустойчивые состояния. Для этого в тех состояниях, через которые будем осуществлять переходы, наборы, на которых исправляются переходы, должны быть не заняты. Выполним переходы следующим образом (таблица 3.8):

Таблица 3.8. Новые переходы

Новые переходы	Переключение кода
230	011010000
430	110010000
5430	111110010000
670	101100000

Строим исправленный автоматный граф (рисунок 3.2).

Рис. 3.2. Исправленный граф состояний и переходов

На основании исправленного графа можем построить исправленную минимизированную закодированную автоматную таблицу (таблица 3.9).



Таблица 3.9. Исправленная минимизированная автоматная таблица

3.1.4 Построение функциональной схемы устройства управления

Для построения функциональной схемы устройства управления необходимо записать аналитические выражения для функций возбуждения памяти и выходных функций. В бесконтактных схемах память может реализовываться с помощью петель обратных или на триггерах.

Для построения функциональной схемы на бесконтактных элементах И-НЕ с реализацией памяти петлями обратных связей необходимо выполнить следующие действия:

1) построить карту Карно для каждой переменной кодирования. При этом для реализации петель обратных связей в карту Карно включаются как входные переменные, так и внутренние переменные;

2) по кодам распределить состояния автоматной таблицы по строкам карты Карно;

3) заполнить клетки карты Карно. Для этого необходимо номер состояния в соответствующей клетке заменить на значение данной переменной в данном состоянии;

4) в соответствии со стандартными правилами построить контуры и записать минимизированные выражения для функций возбуждения памяти;

5) если необходимо, построить карты Карно для выходных переменных (если применялось только внутреннее разбиение). При этом для модели Мура указывается зависимость выходов только от внутренних переменных, для модели Мили - зависимость выходов от входов и внутренних переменных. По данным картам Карно записать минимизированные выражения для функций выхода;

6) полученные выражения преобразовать в заданный базис;

7) по полученным выражениям построить комбинационную схему возбуждения памяти (КСВП) и комбинационную схему выходов (КСВ).

Построим карты Карно для переменных р1, р2, р3 и определим функции возбуждения памяти (табл. 3.10, 3.11, 3.12).

Таблица 3.10. Карта Карно для переменной p1

Таблица 3.11. Карта Карно для переменной p2

Таблица 3.12. Карта Карно для переменной p3



Построим карты Карно и запишем выражения для выходных переменных T и c (табл. 3.13, 3.14).

Таблица 3.13. Карта Карно для переменной Т

Таблица 3.14. Карта Карно для переменной c

Для выходных переменных Yв, Yн строятся карты Карно, в которых указывается их зависимость только от внутренних переменных р1, р2, р3 (табл. 3.15, 3.16).

Таблица 3.15. Карта Карно для переменной Y_В

Таблица 3.16. Карта Карно для переменной Y_H

Для реализации памяти на триггерах необходимо записать функцию возбуждения памяти для каждого входа триггера. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1) закодированную автоматную таблицу представить в виде карт Карно. При этом для каждой переменной кодирования построить две карты Карно для входа R и входа S триггера;

2) заполнить карты Карно для каждой переменной кодирования. Вместо номера состояния в клетку вписывается значение входного сигнала триггера, которое обеспечивает его переключение из исходного состояния, определяемого строкой, в последующее, определяемое номером в клетке;

3) по каждой заполненной карте Карно записать минимизированное логическое выражение функции возбуждения памяти для искомой переменной;

4) полученные выражения преобразовать в заданный базис;

5) построить комбинационную схему возбуждения памяти;6) построить карты Карно для выходных переменных, записать выражения выходных функций в заданном базисе и построить комбинационную схему выходов.

Для заполнения карт Карно можно использовать таблицу переходов RS-триггера:

Таблица 3.17. Таблица переходов RS-триггера

Xисходное	RS	Xпослед
0	~0	0
0	01	1
1	10	0
1	0~	1

Строим карты Карно для входов триггеров R1, S1, R2, S2, R3, S3 (табл. 3.18-3.23).



Таблица 3.18. Карта Карно для переменной R1

Таблица 3.19. Карта Карно для переменной S1



Таблица 3.20. Карта Карно для переменной R2

Таблица 3.21. Карта Карно для переменной S2



Таблица 3.22. Карта Карно для переменной R3

Таблица 3.23. Карта Карно для переменной S3

Так как схему необходимо реализовать на элементах И-НЕ необходимо полученные выражения преобразовать в базис операции Шеффера. Запишем полученные выражения для внутренних и выходных переменных в базисе операции Шеффера.

По полученным выражениям строим функциональную схему блока Б3.

Функциональная схема блока Б3 на бесконтактных элементах И-НЕ с реализацией памяти петлями обратных связей представлена на рис. 3.3, а на рис. 3.4 с реализацией памяти на RS-триггерах.



Рис. 3.3 Функциональная схема блока Б3 на элементах И-НЕ с реализацией памяти петлями обратных связей



Рис. 3.4. Функциональная схема блока Б3 на бесконтактных элементах И-НЕ с реализацией памяти на RS-триггерах.



3.2 Блок автоматного цикла - Блок Б1

Входные и выходные сигналы блока представлены на рисунке 3.5.

Рис.3.5. Входные и выходные сигналы блока Б1

Для формального описания принципа работы блока составим автоматную таблицу. Так как последовательность поступления сигналов на вход блока неизвестна, следовательно, в автоматной таблице необходимо рассмотреть реакцию блока на любую допустимую входную последовательность. Количество состояний в автоматной таблице будет определяться количеством комбинаций значений выходного сигнала (2 комбинации: d = 0; d = 1). Автоматная таблица для блока Б1 будет иметь вид табл. 3.24.

Таблица 3.24. Автоматная таблица блока Б1

Для определения логического выражения для выходной переменной построим карту Карно (табл. 3.25).



Таблица 3.25 - Карта Карно для переменной d.

Представим полученное выражение в базисе Шеффера:

Функциональная схема блока Б1 представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6. Функциональная схема блока Б1



3.3 Синтез блока режима «Наладка» Б2

Входные и выходные сигналы блока представлены на рисунке 3.7.

Рис. 3.7. Входные и выходные сигналы блока Б2

Автоматная таблица для данного блока составляется аналогично предыдущему блоку. Таблица будет содержать три внутренних состояния по числу допустимых комбинаций значений выходных сигналов (Zв, Zн = 00; 01; 10). Комбинация Zв, Zн = 11 является запрещенной. 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.

Автоматная таблица блока Б2 представлена в таблице 3.26.

Таблица 3.26. Автоматная таблица блока Б2.

Для определения выходных функций строим карты Карно для переменных Zв, Zн (табл. 3.27, 3.28).



Табл. 3.27. Карта Карно для переменной Zв

Строим карту Карно для выходного сигнала Zн.

Таблица 3.28. Карта Карно для сигнала Zн.

Преобразуем полученные выражения в базис Шефера.

На основании полученных выражений можем построить функциональную схему блока Б2 (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Функциональная схема блока Б2 на элементах И-НЕ

3.4 Синтез выходного блока Б4

Входные и выходные сигналы блока представлены на рисунке 3.9.

Рис. 3.9. Входные и выходные сигналы блока Б4

Автоматная таблица выходов и переходов для данного блока будет иметь вид табл. 3.29.



Таблица 3.29. Автоматная таблица блока Б4

Таблица 3.30. Карта Карно для выходного сигнала Х_В

Таблица 3.31 - Карта Карно для выходного сигнала Х_Н

Преобразуем полученные выражения в базис Шефера.



На основании полученных выражений можем построить функциональную схему блока Б4 (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Функциональная схема блока Б4 на элементах И-НЕ



4. Выбор элементов. Построение принципиальной схемы устройства управления

Принципиальная схема устройства управления может быть реализована на любых логических элементах. В нашем случае схема должна быть реализована на элементах И-НЕ.

Логическую операцию И-НЕ реализуют интегральные микросхемы типа ЛА. Каждый из корпусов интегральных схем (ИС) типа ЛА содержит от двух до четырех логических элементов.

Условные обозначения и цоколевка используемых микросхем типа ЛА представлены на рис. 4.

Рис. 4. Условные обозначения и цоколевка микросхем типа ЛА

Для построения бесконтактных схем используем микросхемы 155 серии. Также будем использовать асинхронный RS-триггер. Выходные сигналы Хв, Хн будем формировать с помощью микросхем с открытым коллектором для подключения обмоток промежуточных реле, которые будут включать силовые контакторы.

Для первой схемы (без применения RS-триггеров) будем использовать следующие микросхемы:

К155ЛА3 - DD1 - DD8;

K155ЛА4 - DD9 - DD16;

К155ЛА1 - DD17 - DD20.

Для второй схемы (с применением RS-триггеров) будем использовать следующие микросхемы

К155ЛА3 - DD1 - DD8;

K155ЛА4 - DD9 - DD14;

К155ЛА1 - DD15 - DD19;

К155TP2 - DD20.



5. Проверка правильности работы устройства управления

Для проверки правильности работы устройства управления необходимо построить проверочную таблицу, в которой отмечают реакцию управляющего устройства на входную последовательность сигналов. Для этого по значениям входных и внутренних сигналов в данный момент времени по полученным выражениям вычисляют значения выходных сигналов и внутренних сигналов в следующий момент времени. По этим сигналам проверяется, выполняется ли заданный цикл перемещений.

Проверочная таблица строится для блока Б3, т. к. данный блок имеет наиболее сложный алгоритм работы.

Проверочные таблицы для первого и второго вариантов реализации будут иметь вид табл. 5.1-5.2.

Из проверочных таблиц видно, что при поступлении входных последовательностей в соответствии с циклом перемещений на выходе устройства управления формируются заданные значения выходных сигналов. Следовательно, проектирование схемы управления выполнено верно, и устройство управления работает по заданному алгоритму.

Таблица 5.1. Проверочная таблица устройства управления для первого варианта реализации

№ п/п	Входные сигналы	Предыдущие внутренние	Последующие внутренние	Выходные сигналы
	d	S1	S2	S3	t	P1	P2	P3	P1	P2	P3	Yв	Yн	T	c
1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0
3	1	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
4	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
5	1	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0
6	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
7	1	0	1	0	1	0	0	0	0	0	1	1	0	1	0
8	1	0	1	0	1	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0
9	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
10	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
11	1	0	0	1	0	0	0	1	0	1	1	0	1	0	0
12	1	0	0	1	0	0	1	1	0	1	1	0	1	0	0
13	1	0	0	0	0	0	1	1	0	1	1	0	1	0	0
14	1	0	1	0	0	0	1	1	0	1	0	1	0	0	0
15	1	0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	0	0
16	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	0	0
17	1	0	0	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1	0	0
18	1	0	0	1	0	1	1	0	1	1	0	0	1	0	0
19	1	0	0	0	0	1	1	0	1	1	0	0	1	0	0
20	1	0	1	0	0	1	1	0	1	1	1	1	0	0	0
21	1	0	1	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0
22	1	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0
23	1	0	0	1	0	1	1	1	1	0	1	0	1	0	0
24	1	0	0	1	0	1	0	1	1	0	1	0	1	0	0
25	1	0	0	0	0	1	0	1	1	0	1	0	1	0	0
26	1	0	1	0	0	1	0	1	1	0	1	0	1	0	0
27	1	0	0	0	0	1	0	1	1	0	1	0	1	0	0
28	1	1	0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	0	1
29	1	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	1
30	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
31	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Таблица 5.2. Проверочная таблица устройства управления для второго варианта реализации

№ п/п	Входные сигналы	Предыдущие внутренние	Входные сигналы триггеров	Последующие внутренние	Выходные сигналы
	d	S1	S2	S3	t	P1	P2	P3	R1	S1	R2	S2	R3	S3	P1	P2	P3	Yв	Yн	T	c
1	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
3	1	1	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
4	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0
5	1	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0
6	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
7	1	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0
8	1	0	1	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	0
9	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	0	0
10	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0
11	1	0	0	1	0	...

Подобные документы

• Разработка функциональной схемы конечного автомата

  Алгоритм 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 01.04.2010
  

• Проектирование дискретных систем управления

  Запись условий работы устройства управления и графическая модель цикла работы механизма. Синтез отдельных блоков. Граф состояний и переходов минимизированного автомата. Определение функций возбуждения памяти. Проверка правильности работы устройства.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.02.2015
  

• Синтез цифрового автомата с памятью

  Проектирование 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 14.07.2012
  

• Проектирование элементов ЭВУ

  Построение 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 21.05.2013
  

• Синтез цифрового автомата

  Расчет схемы цифрового автомата, функционирующего в соответствии с заданным алгоритмом. Кодирование состояний. Составление таблицы функционирования комбинационного узла автомата. Запись логических выражений. Описание выбранного дешифратора и триггера.
  
  курсовая работа [423,4 K], добавлен 18.04.2011
  

• Синтез блока управления операции сложения в арифметико-логическом устройстве

  Разработка 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 06.08.2013
  

• Синтез синхронного и асинхронного автомата

  Структурно–функциональное описание счетчика. Построение функциональной схемы синхронного автомата для 4-разрядного счетчика. Кодирование состояний автомата по критерию надежности функционирования. Логическое моделирование схемы функционального теста.
  
  контрольная работа [105,8 K], добавлен 14.07.2012
  

• Разработка структуры операционной части автомата

  Процесс разработки функциональной схемы автомата Мура для операции деления без восстановления остатка. Кодировка состояний переходов, системы логических функций, сигналов возбуждения, их минимизация. Построение функциональной схемы управляющего автомата.
  
  курсовая работа [868,4 K], добавлен 07.04.2012
  

• Автомат цифровой

  Структурная схема и синтез цифрового автомата. Построение алгоритма, графа и таблицы его функционирования в микрокомандах. Кодирование состояний автомата. Функции возбуждения триггеров и формирования управляющих сигналов. Схема управляющего устройства.
  
  курсовая работа [789,4 K], добавлен 25.11.2010
  

• Синтез цифрового конечного автомата Мура

  Выполнение синтеза цифрового автомата Мура, осуществляющего отображение информации, приведение алфавитного отображения к автоматному. Построение формализованного описания автомата, минимизация числа внутренних состояний. Функциональная схема автомата.
  
  курсовая работа [2,8 M], добавлен 04.02.2013
  

• Синтез цифрового автомата с "жесткой логикой"

  Исследование структурной схемы цифрового автомата и операционного устройства. Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрооперациях. Кодирование его состояний. Характеристика функций возбуждения триггеров и формирования управляющих сигналов.
  
  курсовая работа [3,6 M], добавлен 06.12.2013
  

• Абстрактный синтез конечного автомата

  Формирование 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 10.11.2010
  

• Синтез многофункционального конечного автомата

  Особенности проектирования цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Анализ структурной схемы автомата. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, блока питания. Построение схемы для передачи сообщения.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 05.02.2013
  

• Разработка устройства логического управления

  Структурный синтез управляющего автомата. Кодирование внутренних состояний и выбор памяти. Составление таблицы траекторий. Выбор микросхем и аналоговых элементов. Устройства сопряжения и нормализация шкалы датчика. Устройство коммутации с элементами.
  
  курсовая работа [206,1 K], добавлен 23.02.2009
  

• Разработка устройства логического управления

  Электронный автомат с заданными входными сигналами и контролируемыми параметрами. Структурный синтез управляющего автомата. Направленный граф абстрактного автомата. Кодирование внутренних состояний и выбор типа памяти. Выбор элементов и микросхем.
  
  курсовая работа [933,1 K], добавлен 29.07.2009
  

• Синтез цифрового автомата

  Установление соответствия абстрактных и структурных сигналов. Система канонических уравнений для выходных сигналов. Закодированная таблица переходов и возбуждения. Функция входов Т-триггера. Построение функциональной схемы синтезированного автомата.
  
  курсовая работа [360,1 K], добавлен 07.05.2013
  

• Минимизация конечных автоматов

  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 23.06.2012
  

• Синтез многофункционального конечного автомата

  Составление структурной схемы автомата. Выбор элементной базы. Функциональная схема автомата. Задающий генератор и делитель частоты. Преобразователь параллельного кода в последовательный. Формирователь стартовых импульсов. Кодирование и минимизация.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.02.2013
  

• Синтез двухразрядного мультиплексора на элементах И—НЕ

  Обобщенная 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 07.01.2015
  

• Создание логической схемы для электронных часов

  Рассмотрение структурной и функциональной схем для часов. Построение графа управляющего автомата. Кодирование входных и выходных сигналов. Разработка 12-часового режима работы и блока отключения индикаторов. Определение площади кристалла микросхемы.
  
  курсовая работа [314,3 K], добавлен 27.04.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам