Синтез конечного автомата
Разработка схемы простейшего конечного автомата на релейно-контактных элементах, RS-триггерах. Построение таблицы переходов и выходов, определение числа элементов памяти, синтез схемы асинхронного автомата. Синтез автомата на бесконтактных элементах.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2019 |
| Размер файла | 172,0 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Синтез конечного автомата
Задание
В соответствии с номером варианта, выданным преподавателем, составить схемы автоматов, представленных в задании графами, на релейно-контактных и элементах с ЭП на RS-триггерах.
Порядок выполнения задания следующий:
1. В соответствии с графом составить таблицы переходов и выходов.
2. Определить необходимое количество элементов памяти.
3. Закодировать состояния автомата с учётом исключения критических состязаний элементов памяти.
4. Составить кодированные таблицы переходов и выходов.
5. Составить таблицы истинности для автоматов на релейно-контактных и бесконтактных элементах.
6. Записать функции управления и выходов автомата.
7.Составить функциональные схемы автоматов на релейно-контактных и бесконтактных элементах.
Рисунок 1 - Заданный граф
Реферат
В данной работе необходимо составить схему автомата на релейно-контактных элементах, RS-триггерах. В ходе выполнения работы составляются таблицы переходов и выходов, определяется число элементов памяти, синтезируется схема асинхронного автомата.
Введение
В системах автоматики, телемеханики и связи, а также в измерительных и вычислительных устройствах производится обработка информации, которая представляется как в цифровой, так и в текстовых формах. Для организации обмена информацией, передачи её на значительные расстояния необходимо кодирование информации и представление в требуемом формате.
В конечном итоге любой код преобразуется в двоичный, который может обрабатываться логическими элементами и цифровыми устройствами.
В данной работе выполняется синтез простейшего конечного автомата. Приводятся схемные реализации конечного автомата на релейно-контактных элементах и с использованием RS-триггеров. Без знания основ синтеза конечных автоматов невозможно движение вперед по пути научно-технического прогресса.
1. 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.
Таблицей переходов заданного КА является таблица 1, а таблицей выходов - таблица 2.
Определим разрядность кода состояний:
(1)
где - количество состояний конечного автомата.
Таблица 1 - Таблица переходов КА
|
S(t) |
S(t+1) |
||
|
x0 |
x1 |
||
|
S0 |
(S0) |
S1 |
|
|
S1 |
S2 |
(S1) |
|
|
S2 |
(S2) |
S3 |
|
|
S3 |
S0 |
(S3) |
Таблица 2 - Таблица выходов КА
|
S |
Z |
|
|
S0 |
Z0 |
|
|
S1 |
Z0 |
|
|
S2 |
Z1 |
|
|
S3 |
Z1 |
Таблица 3 - Таблица кодов состояний КА
|
S |
Y0 |
Y1 |
|
|
S0 |
0 |
0 |
|
|
S1 |
0 |
1 |
|
|
S2 |
1 |
1 |
|
|
S3 |
1 |
0 |
Определим разрядность кода входных переменных:
(2)
где - количество входных переменных.
Таблица 4 - Таблица входных переменных КА
|
X |
код |
|
|
X0 |
0 |
|
|
X1 |
1 |
Определим разрядность кода выходных переменных:
(3)
где - количество выходных переменных.
Таблица 5 - Таблица выходных переменных КА
|
Y |
код |
|
|
Y0 |
0 |
|
|
Y1 |
1 |
Следовательно:
Таблица 6 - Кодированная таблица переходов КА
|
S(t) |
S(t+1) |
||
|
0 |
1 |
||
|
00 |
(00) |
01 |
|
|
01 |
11 |
(01) |
|
|
11 |
(11) |
10 |
|
|
10 |
00 |
(10) |
Таблица 7 - Кодированная таблица выходов КА
|
S |
Z |
||
|
Y0 |
Y1 |
||
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
2. Синтез релейно-контактного автомата
Схема релейно-контактного автомата составляется на основании таблицы истинности. В таблице функции Y0(t), Y1(t) - значения внутренних состояний, Y0(t+1) Y1(t+1) - значения внутренних состояний в предельных моментах времени, Z - значения выходов, X(t) - значения входов.
Таблица 8 - Таблица истинности КА на РКЭ
|
S(t) |
X(t) |
Y0(t) |
Y1(t) |
Y0(t+1) |
Y1(t+1) |
Z |
|
|
S0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
S1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
S2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
S3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
S0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
S1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
S2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
S3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Минимизация функций методом Карно:
а) Шаблон функций
|
7 |
6 |
5 |
4 |
||
|
3 |
2 |
1 |
0 |
||
б) Для выхода Z
|
1 |
1 |
0 |
0 |
||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
||
в) Для реле Y0(t+1)
|
1 |
1 |
0 |
0 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
||
г) Для реле Y1(t+1)
|
0 |
0 |
1 |
1 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
||
Рисунок 2 - Схема КА на РКЭ
Таблица 9 - Таблица работы КА
|
S |
S0 |
S0 |
S1 |
S2 |
S3 |
S0 |
S1 |
S2 |
S3 |
S0 |
|
|
X |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Z |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Рисунок 3 - Временная диаграмма работы КА на РКЭ
3. Синтез автомата на бесконтактных элементах
В асинхронных автоматах на бесконтактных элементах в качестве ЭП используются RS-триггеры. Для синтеза необходимо получить выражения для функций управления R и S входами триггеров.
Таблица 10 - Таблица переходов RS триггера
|
Состояние триггера |
Управляющие сигналы |
|||
|
Y(t) |
Y(t+1) |
R |
S |
|
|
0 |
0 |
~ |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
~ |
Таблица 11 - Таблица истинности КА с использованием RS-триггера
|
S(t) |
X(t) |
Y0(t) |
Y1(t) |
Y0(t+1) |
Y1(t+1) |
R0 |
S0 |
R1 |
S1 |
Z |
|
|
S0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
~ |
0 |
~ |
0 |
0 |
|
|
S1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
~ |
0 |
|
|
S2 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
~ |
0 |
~ |
1 |
|
|
S3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
~ |
0 |
1 |
|
|
S0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
~ |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
S1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
~ |
0 |
0 |
~ |
0 |
|
|
S2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
~ |
1 |
0 |
1 |
|
|
S3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
~ |
~ |
0 |
1 |
Минимизация функций методом Карно:
а) Для R0
|
0 |
0 |
~ |
~ |
||
|
1 |
0 |
0 |
~ |
||
б) Для S0
|
~ |
~ |
0 |
0 |
||
|
0 |
~ |
1 |
0 |
||
в) Для R1
|
~ |
1 |
0 |
0 |
||
|
~ |
0 |
0 |
~ |
||
б) Для S1
|
0 |
0 |
~ |
1 |
||
|
0 |
~ |
~ |
0 |
||
Приведем минимизированные функции к базису ИЛИ-НЕ, используя закон де Моргана:
Рисунок 4 - Схема КА на бесконтактных элементах
Заключение
В данном курсовом проекте был выполнен синтез простейшего конечного автомата. По заданию КА был задан графом, в соответствии с которым были составлены таблицы переходов и выходов и их кодирование. В результате составления таблиц истинности были приведены схемные реализации конечных автоматов на релейно-контактных элементах и с использованием RS-триггеров. Построена временная диаграмма работы КА на БКЭ.
Список использованной литературы
конечный автомат релейный контактный
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, 1995.
3. Слюзов Ю.И., Требин В.Я., Синтез дискретных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебное пособие. - Омск: ОмГУПС, 2001.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
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 01.04.2010Построение 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 21.05.2013Обобщенная 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 07.01.2015Выполнение 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 04.02.2013Проектирование 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 14.07.2012Синтез 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 21.02.2009Проектирование 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 22.10.2012Проектирование цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, схемы синхронизации и сброса, блока питания конечного автомата.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.01.2013Составление 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 07.02.2013Структурно–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 14.07.2012Установление 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 07.05.2013Формирование 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 10.11.2010Особенности 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 05.02.2013Управляющий 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 07.11.2010Синтез операційного автомата. Аналіз вхідних даних. Розробка функціонального алгоритму. Розробка структурної схеми автомата. Синтез керуючих автоматів з жорсткою та програмованою логікою. Формування схеми автомата Мура. Методика синтезу автомата Мілі.
курсовая работа [6,3 M], добавлен 11.02.2011Расчет 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 18.04.2011Схема автомата, предназначенного для передачи (приёма) информационного сообщения через канал связи. Разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, а также схемы синхронизации и сброса.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.01.2013Синтез 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 18.09.2012Нахождение 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 23.06.2012Процесс 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
