Синтез синхронного и асинхронного автомата
Введение
Секретный замок -
цифровой автомат, который управляет открыванием двери или включает сигналы
тревоги.
Автомат должен выполнять следующие
функции:
·
состояние S0 замок закрыт, сигнал тревоги не звучит, замок ждет начала
открывающей последовательности;
·
если подана некоторая начальная часть открывающей
последовательности, то замок не открывается, сигнал тревоги не звучит, замок
ждет продолжения открывающей последовательности;
·
если подана вся открывающая последовательность, то замок
открывается, сигнал тревоги не звучит, в этом состоянии автомат остается, пока
не нажмем какую-либо из кнопок;
·
если замок открыт, то нажатием любой кнопки замок закрывается,
автомат переходит в начальное состояние;
·
если замок закрыт и очередной набор на входе автомата не
соответствует ожидаемому в открывающей последовательности, то автомат формирует
сигнал тревоги;
·
если звучит сигнал тревоги и набирается очередной набор
последовательности сброса тревоги, то сигнал тревоги продолжает звучать, дверь
закрыта, но автомат ждет продолжения набора последовательности сброса тревоги;
·
если подана вся последовательность сброса тревоги, то автомат
переходит в начальное состояние S0.
Счетчик - основа структурных схем
большинства существующих дискретных устройств. Счетчик - последовательностная
схема, предназначенная для выполнения микроопераций счета и хранения слов.
Структурно-функциональное описание
счетчика:
Zn Z2 Z1
X1 X2
Символами Z1 - Zn обозначены внутренние переменные автомата, символами X1, X2 - управляющие переменные, которые инициируют выполнение
соответствующей микрооперации.
Количество разрядов счетчика
определяется модулем счета. Счетчики делятся на счетчики с естественным и с
произвольным порядком счета. В свою очередь, счетчики с естественным порядком
счета могут быть суммирующими и вычитающими.
1.
Постановка задачи
Построить функциональную схему
синхронного автомата (СА) для 4-разрядного счетчика. Комбинационную схему
реализовать на базисе элемента И-НЕ и память с помощью триггера JK. Счетчик имеет
следующие микрооперации представленные в таблице 1.
Таблица 1
|
x
|
Микрооперация
|
|
0
|
Прием кода a4 a3 a2 a1
|
|
1
|
Счет в последовательности 0000-0001-0011-0111-0110-0100-1100-1110-1111-1101-1001-1011-1010-0010-1000-0101
|
На функциональном тесте построить
логическое моделирование, проверяющее все режимы работы счетчика.
Построить функциональную схему
асинхронного автомата «Секретный замок» по заданным ключевым
последовательностям (таблица 2). Кодирование состояний автомата выполнить по
критерию надежности функционирования.
Таблица 2
|
№ вар.
|
Система счисления
|
открывающая последовательность
|
последовательность снятия тревоги
|
Серия микросхем
|
|
11
|
Десятичная
|
4
|
6
|
2
|
1
|
5
|
1
|
531
|
|
Двоичная
|
100
|
110
|
010
|
001
|
101
|
001
|
|
Реализовать схему с помощью
логических элементов И-НЕ, предусмотреть установку схемы в начальное состояние S0
2.
Синтез синхронного автомата
Таблица 3. Алгоритм работы JK триггера
|
J
|
K
|
Q(t)
|
Q (t+1)
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
0
|
1
|
0
|
0
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
2.1 Таблица переходов
и выходов
Таблица 4
|
x
|
Z1t
|
Z2t
|
Z3t
|
Z4t
|
Z1t+1
|
Z2t+1
|
Z3t+1
|
Z4t+1
|
J1
|
K1
|
J2
|
K2
|
J3
|
K3
|
J4
|
K4
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
A
|
X
|
A
|
X
|
A
|
X
|
|
0
|
0
|
0
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
A
|
X
|
A
|
X
|
X
|
! A4
|
|
0
|
0
|
1
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
A
|
X
|
X
|
! A3
|
A
|
X
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
A
|
X
|
X
|
! A3
|
X
|
! A4
|
|
0
|
1
|
0
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
X
|
! A2
|
A
|
X
|
A
|
X
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
X
|
! A2
|
A
|
X
|
X
|
! A4
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
X
|
! A2
|
X
|
! A3
|
A
|
X
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
A
|
X
|
X
|
! A2
|
X
|
! A3
|
X
|
! A4
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
A
|
X
|
A
|
X
|
A
|
X
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
A
|
X
|
A
|
X
|
X
|
! A4
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
A
|
X
|
X
|
! A3
|
A
|
X
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
A
|
X
|
X
|
! A3
|
X
|
! A4
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
X
|
! A2
|
A
|
X
|
A
|
X
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
X
|
! A2
|
A
|
X
|
X
|
! A4
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
X
|
! A2
|
X
|
! A3
|
A
|
X
|
|
1
|
1
|
1
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
X
|
! A1
|
X
|
! A2
|
X
|
! A3
|
X
|
! A4
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
X
|
0
|
X
|
0
|
X
|
1
|
X
|
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
X
|
0
|
X
|
1
|
X
|
X
|
0
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
X
|
1
|
X
|
X
|
0
|
X
|
0
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
X
|
X
|
0
|
X
|
0
|
X
|
1
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
X
|
X
|
0
|
X
|
1
|
0
|
X
|
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
X
|
X
|
0
|
0
|
X
|
0
|
X
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
X
|
0
|
X
|
0
|
1
|
X
|
0
|
X
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
X
|
0
|
X
|
0
|
X
|
0
|
1
|
X
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
X
|
0
|
X
|
0
|
X
|
1
|
X
|
0
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
X
|
0
|
X
|
1
|
0
|
X
|
X
|
0
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
X
|
0
|
0
|
X
|
1
|
X
|
X
|
0
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
X
|
0
|
0
|
X
|
X
|
0
|
X
|
1
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
X
|
1
|
0
|
X
|
X
|
0
|
0
|
X
|
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
X
|
0
|
X
|
X
|
1
|
0
|
X
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
X
|
1
|
1
|
X
|
0
|
X
|
1
|
X
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
X
|
X
|
1
|
0
|
X
|
X
|
1
|
Составим матрицы представления
функций JK триггера:
|
A1
|
X
|
X
|
A1
|
A1
|
X
|
X
|
A1
|
|
A1
|
X
|
X
|
A1
|
A1
|
X
|
X
|
A1
|
|
X
|
X
|
|
|
X
|
X
|
|
|
X
|
X
|
*
|
|
X
|
X
|
*
|
|
X
|
! A1
|
! A1
|
X
|
X
|
! A1
|
! A1
|
X
|
|
X
|
! A1
|
! A1
|
X
|
X
|
! A1
|
! A1
|
X
|
|
X
|
|
|
X
|
X
|
|
|
X
|
|
X
|
*
|
|
X
|
X
|
|
*
|
X
|
|
A2
|
A2
|
X
|
X
|
X
|
X
|
A2
|
A2
|
|
A2
|
A2
|
X
|
X
|
X
|
X
|
A2
|
A2
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
*
|
|
*
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
X
|
! A2
|
! A2
|
! A2
|
! A2
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
! A2
|
! A2
|
! A2
|
! A2
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
*
|
*
|
|
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
A3
|
A3
|
A3
|
A3
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
A3
|
A3
|
A3
|
A3
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
*
|
*
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
|
*
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
! A3
|
! A3
|
! A3
|
! A3
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
! A3
|
! A3
|
! A3
|
! A3
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
*
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
*
|
|
|
*
|
|
A4
|
A4
|
A4
|
A4
|
A4
|
A4
|
A4
|
A4
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
*
|
*
|
|
|
|
|
*
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
! A4
|
|
|
|
*
|
*
|
|
*
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
2.2 Составим систему
уравнений
2.3
Функциональная схема и расчет ее характеристик
Технические характеристики микросхем
серии 531:
Для реализации функциональной схемы
асинхронного автомата могут быть использованы следующие микросхемы серии 155:
КР531ЛА1 -16 шт.;
КР531ТВ11 - 4 шт.;
КР531ЛА4 - 2 шт.;
|
Тип микросхемы
|
Функциональное назначение
|
Icр, мА
|
T0-1 max, нс
|
T1-0 max, нс
|
|
КР531ЛА1
|
2 элемента 4 И-НЕ
|
18
|
20
|
|
КР531ЛА4
|
3 элемента 3 И-НЕ
|
27
|
15
|
|
КР531ТВ11
|
2 JK триггера
|
50
|
15
|
Напряжение питанияp = 5 В
+ 0,05%.
Так как самый длинный путь сигнала
от входа к выходу составляет 4 логических элементов, то время, которое
потребуется сигналу для прохождения этого пути (максимальное время срабатывания
схемы) будет равно:
tmax=18+18+7+7=50
нс.=16*18+2*27+4*50=534
mA=U*I=5*434=2,670 Вт
счетчик автомат кодирование
надежность
2.4 Логическое
моделирование схемы на наборах функционального теста
Логическое моделирование показывает,
что схема работает правильно, т.к. полученные на тестовых наборах значения
выходов совпали со значениями в таблице.
Таблица 5. Таблица возбуждения JK триггера
|
J
|
K
|
|
|
0
|
0
|
|
|
0
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
1
|
|
1
|
1
|
|
|
x
|
A1
|
A2
|
A3
|
A4
|
Z1
|
Z2
|
Z3
|
Z4
|
V1
|
V2
|
V3
|
V4
|
V5
|
V6
|
V7
|
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
V8
|
V9
|
V10
|
V11
|
V12
|
V13
|
V14
|
V15
|
V16
|
V17
|
V18
|
V19
|
V20
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
V21
|
V22
|
V23
|
V24
|
V25
|
V26
|
V27
|
V28
|
V29
|
V30
|
V31
|
V32
|
V33
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
V34
|
V35
|
V36
|
V37
|
V38
|
V39
|
V40
|
V41
|
V42
|
V43
|
V44
|
V45
|
V46
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
V48
|
V49
|
V50
|
V51
|
V52
|
V53
|
V54
|
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
3.
Синтез асинхронного автомата
3.1 Примитивная
таблица переходов и выходов
Модель Хаффмана
Эта модель строиться на основании
трех положений:
) Комбинационная логика
свободна от помех;
2) Значение переменных двух
последовательных входных набора должны только различаться в одной переменной
(только соседние наборы);
) Переход из одного
устойчивого состояния в другой осуществляется через неустойчивые за конечное
время.
Для описания алгоритма работы
автомата используется примитивная таблица переходов и выходов (ПТПиВ).
ПТПиВ содержит столько строк сколько
возможных комбинаций входных сигналов.
В каждом столбце ПТПиВ должно быть
только одно устойчивое состояние, то которое соответствует рассматриваемому
состоянию.
Недостатком ПТПиВ является большое
число состояний, избыточность, потребность в минимизации. ПТПиВ строится для
частичного автомата.
Примитивная таблица переходов и
выходов.
Примитивной называется таблица
переходов и выходов, в которой в каждом столбце Si имеется только одно
устойчивое состояние Si. В этой таблице используются только
непосредственные переходы из неустойчивого состояния в устойчивое, т.е. длина
цепочки перехода равна единице. Примитивная таблица используется при начальном
описании алгоритма работы автомата.
3.2
Минимизация числа состояний
Состояния Si и Sj называются
совместимыми, если при любой допустимой последовательности входных сигналов
соответствуют выходные сигналы, полученные из Si и из Sj, могут быть
доопределены до одинаковых.
Отношение совместимости не обладает
свойством транзитивности.
Минимизированная ПТПиВ для
секретного замка изображена на рисунке
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2
|
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
3
|
|
|
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
4
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
5
|
|
|
|
|
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
6
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
12
|
После этапа минимизации получаем
автомат с семью состояниями, для которого минимизированная таблица переходов и
выходов имеет вид:
Полученная таблица переходов.
|
|
|
S0
|
S1
|
S3
|
S4
|
S5
|
S9
|
|
|
|
S0
|
S4
|
S0
|
S4
|
S0
|
S4
|
|
|
|
S4
|
X
|
X
|
S4
|
S5
|
S4
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
S4
|
S4
|
S4
|
|
|
|
S4
|
S3
|
S3
|
S4
|
X
|
X
|
|
|
|
X
|
S1
|
X
|
S4
|
X
|
S4
|
|
|
|
X
|
S9
|
X
|
S9
|
S9
|
S9
|
|
|
|
X
|
S9
|
X
|
S5
|
S5
|
S9
|
|
|
|
S1
|
S1
|
X
|
S9
|
S9
|
S9
|
|
|
|
00
|
00
|
10
|
01
|
01
|
01
|
Для наглядного представления
построим граф связей автомата, в котором рёбрами указываем, есть ли переход
между состояниями или нет:
3.3 Соседнее
кодирование
Для данного варианта один из возможных
способов соседнего кодирования можно отобразить следующим образом:
-S0→S5-Sд-S0-S0→S3-Sд-S0-S4→S1-S9-S45-S9→S5-S4-S9
Кодирования состояний
|
S
|
Z1
|
Z2
|
Z3
|
|
S0
|
0
|
1
|
0
|
|
S1
|
0
|
1
|
1
|
|
S3
|
1
|
1
|
1
|
|
S4
|
0
|
0
|
0
|
|
S5
|
1
|
0
|
0
|
|
S9
|
0
|
0
|
1
|
|
Sд
|
1
|
1
|
0
|
После кодирования получена таблица.
Таблица переходов и выходов
секретного замка
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S4
|
Sд
|
S0
|
S0
|
S9
|
Sд
|
X
|
S4
|
|
|
|
S4
|
S5
|
X
|
S4
|
X
|
X
|
X
|
S4
|
|
|
|
S4
|
S4
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
S4
|
|
|
|
S4
|
X
|
X
|
S4
|
S3
|
S3
|
X
|
X
|
|
|
|
S4
|
X
|
X
|
X
|
S1
|
X
|
X
|
S4
|
|
|
|
S9
|
S4
|
X
|
X
|
S9
|
X
|
X
|
S9
|
|
|
|
S5
|
S5
|
X
|
X
|
S9
|
X
|
X
|
S9
|
|
|
|
S9
|
S4
|
X
|
S1
|
S1
|
X
|
X
|
S9
|
|
|
|
01
|
01
|
00
|
00
|
00
|
10
|
XX
|
01
|
Кодированная матрица состояний
|
|
|
S4
|
S5
|
Sд
|
S0
|
S1
|
S3
|
|
S9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
000
|
110
|
010
|
010
|
110
|
X
|
000
|
|
|
|
000
|
100
|
X
|
000
|
X
|
X
|
X
|
000
|
|
|
|
000
|
000
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
000
|
|
|
|
000
|
X
|
X
|
000
|
111
|
111
|
X
|
X
|
|
|
|
000
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
000
|
|
|
|
001
|
000
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
001
|
|
|
|
100
|
100
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
001
|
|
|
|
001
|
000
|
X
|
011
|
X
|
X
|
X
|
001
|
Матрица представления функций z1, z2, z3 имеет вид:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*
|
|
|
|
*
|
X
|
|
|
|
|
|
*
|
X
|
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
*
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
*
|
*
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*
|
*
|
*
|
|
*
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
*
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
*
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*
|
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
|
*
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
X
|
X
|
X
|
*
|
X
|
X
|
|
|
|
|
*
|
|
X
|
X
|
*
|
X
|
X
|
*
|
|
|
|
|
|
X
|
X
|
*
|
X
|
X
|
*
|
|
|
|
*
|
|
X
|
*
|
*
|
X
|
X
|
*
|
Определим выходные функции Y1, Y2
Функциональная схема и
расчёт её характеристик
Технические характеристики микросхем
серии 531:
Для реализации функциональной схемы
асинхронного автомата могут быть использованы следующие микросхемы серии 155:
КР531ЛА1 - 8 шт.;
КР531ЛА2 - 1 шт.;
КР531ЛР9 - 3 шт.;
|
Тип микросхемы
|
Функциональное назначение
|
Icр, мА
|
T0-1 max, нс
|
T1-0 max, нс
|
|
КР531ЛА1
|
2 элемента 4 И-НЕ
|
18мА
|
20
|
|
КР531ЛА2
|
1 элемент 8 И-НЕ
|
27 мА
|
15
|
|
КР531ЛР9
|
1 элемент 2 И-НЕ
|
16
|
5,5
|
Напряжение питанияp = 5 В
+ 0,05%.
Так как самый длинный путь сигнала
от входа к выходу составляет 4 логических элементов, то время, которое
потребуется сигналу для прохождения этого пути (максимальное время срабатывания
схемы) будет равно:
tmax=2*20+2*5,5=70
нс.=8*18+3*16+27=219
mA=U*I=5*219=1,095 Вт
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта
были разработаны два вида автомата: синхронный и асинхронный.
) Разработанный синхронный автомат -
счетчик, выполняет две микрооперации: сброс кода и Счет в последовательности 0000-0001-0011-0111-0110-0100-1100-1110-1111-1101-1001-1011-1010-0010-1000-0101.
Автомат был реализован на основе
элементной базы И-НЕ. За память отвечает двухступенчатые JK-триггеры.
Для проверки правильности работы
автомата было проведено логическое моделирование.
Характеристики схемы были рассчитаны
на основе микросхем серии КР555.
2) Разработанный асинхронный автомат
- «секретный замок» выполняет следующие функции, такие как: установка в
начальное состояние, открывающая последовательность, открытие двери, снятие
тревоги, тревога, закрытие двери.
Автомат реализован на основе
элементной базы И-НЕ. Установка в начальное состояние реализована на элементах
И и ИЛИ. Память реализована линиями обратной связи по внутренним переменным,
что делает автомат более быстрым.
Для проверки правильности работы
автомата было проведено временное моделирование.
Характеристики схемы также
рассчитаны на основе микросхем серии КР531.
Библиографический список
1. Методические указания к выполнению курсового проекта по
дисциплине «Прикладная теория цифровых автоматов» для студентов дневной формы
обучения направления 6.0501 - «Компьютерная инженерия» / Сост. Шалимова Е.М.,
Новоселов В.Г. - Севастополь: СевНТУ, 2010. - 20 с.
2. Новоселов В.Г. Прикладная теория цифровых автоматов. Ч.
3-4. Синхронные и асинхронные цифровые автоматы с памятью. Учебное пособие. -
К: ИСИО, 1993. - 144 с.
. Антик М.И. Синхронные цифровые автоматы. Учебное пособие.
- Москва: МГТУ, 2006. - 99 с.
. Шило В.Л. Популярные микросхемы ТТЛ. Серии КР1533 КР1531
К531 К555 К155. Справочник. - Москва: «Аргус», 1993. - 63 с.
. Новоселов В.Г. Прикладная теория цифровых автоматов. Ч.
2. Диагностика схем. Учебное пособие. - Севастополь: СевГТУ, 1998. - 77 с.
. Новоселов В.Г, Прикладная теория цифровых автоматов с
вариантами схем индивидуальных заданий. Ч. 1. Проектирование комбинационных
схем. Учебное пособие. - Киев: УМК ВО, 1993. - 73 с.
. Б.В. Цыбаков, Системы автоматизации и управления.
Методические указания. - Москва: АГТУ, 2002 г. - 67 с.