северозападный государственный заочный технический университет
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
3.2 Каковы принципы формирования таблицы переходов и выходов? Что такое частично определенный автомат? 3.3 Микропрограммные автоматы Заключение В течение последних десятилетий методам проектирования цифровых е  устройств уделялось возрастающее внимание, и в настоящ е время они входят в учебные программы большинства университетов и политехнических институтов.  Сначала при проектировании использовались дискретные компоненты, но в нао сегодняшний день наиб лее широко применяются схемы с малым и средним уровнями интеграции. Это позволило упростить процесс проектирования и свести его к задаче сборки устройств из интегральных схем. С интегральных схем появилась возможность разрабатыватьпоявлением больших микропроцессоры. В связи с этим уже сейчас можно выделить дна альтернативных методаы проектирования цифров «жесткой» логикой и на х устройств, основанных на использовании схем с применении микропроцессоров. Первый подход требует знания методов проектирования, которые изложены в данном курсе, в то время как второй подход является программным способом решения той же проблемы. На завершающей стадии анализа проектного задания необходимо выбрать один из этих двух подходов, используя экономический критерий. Однако на практике при решении многих задач обычно сочетают оба подхода. Поэтому следует добиваться, чтобы проектировщики обладали хорошими знаниями по булевой алгебре и умели применять ее методы для решения задач проектирования цифровых устройств. Кроме того, проектировщик должен обладать глубокими знаниями методов программирования. Студент, владеющий фундаментальными знаниями по проектированию устройств с «жесткой» логикой как комбинационного, так и последовательного типов, легче перейдет к проектированию на базе микропроцессоров. ГЛОССАРИЙ (КРАТКИЙ СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ) Алгебра логики – свод правил для выполнения логических преобразований на основе трех логических функций. Бит – один разряд в двоичной системе счисления. Байт – единица информации емкостью 8 бит. Дешифратор – устройство, в котором каждой выходной линии ставится в соответствие единственная кодовая комбинация на входных линиях. Дизъюнкция – логическая операция сложения. Дискретный автомат с памятью - математическая модель, соответствующая формальному представлению функционирования дискретного устройства с элементами памяти. Закон функционирования автомата - совокупность правил, описывающих последовательность изменений выходных сигналов автомата в зависимости от последовательности входных сигналов. Инверсия – логическая операция отрицания. Конъюнкция – логическая операция умножения. Карта Карно – способ записи таблицы истинности для выполнения минимизации логической функции. Мили автомат - автомат, в котором выходной сигнал одновременно зависит как от состояния автомата (памяти), так и от значения входного сигнала, действующего на автомат в данный момент времени. Минимизация функции – действия по преобразованию функции с целью достижения наиболее экономичной формы записи переключательной функции. Мура автомат - автомат, в котором выходной сигнал зависит лишь от внутреннего состояния автомата (памяти), определяемого входным сигналом в предыдущий тактовый момент времени. Промышленный базис – набор сложных логических элементов, выпускаемых промышленностью, применяемый для реализации физически реальных фунционально-логических схем. Регистр – устройство, состоящее из нескольких триггеров и предназначенное для хранения кодовых комбинаций объемом от 8 до 16 бит. СДНФ (совершенная дизъюнктивная нормальная форма) – форма записи функции, в которой содержится дизъюнкция всех наборов переменных, при которых она равна единице. Система счисления – способ кодированного представления информации. Схема интегральная ─ выполненные на одном кристалле один или несколько логических элементов, реализующие заданную логическую функцию. Таблица истинности – таблица, в которой в соответствие возможным наборам входных переменных ставится значение функции, реализуемой данным автоматом. Тактовый момент – дискретный момент времени, которому соответствует устойчивое состояние автомата. Триггер - устройство для запоминания информации объемом в один бит. Функционально-логическая схема (ФЛС) – схема, которая логические связи между элементами, каждый из которых соответствует той или иной функции базиса Буля. Шинный формирователь – устройство, предназначенное для разрешения или запрета прохождения сигнала по многожильным линиям связи и для усиления этого сигнала. Элемент Пирса – сложный логический элемент ИЛИ-НЕ из промышленного базиса. Элемент Шеффера - сложный логический элемент И-НЕ из промышленного базиса. Технические средства обеспечения дисциплины. В процессе изучения дисциплины используется программное обеспечение фирмы National Instruments. В среде Multisim проводятся лабораторные работы. На сайте университета представлены видеолекции для студентов очной формы обучения и ДОТ. Методические указания к проведению лабораторных работ Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТИПОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является ознакомление с логикой работы основных интегральных схем вычислительной техники, используя программную среду Multisim NI для моделирования электронных схем. Программа проведения лабораторной работы В лабораторной работе рассматривается логика работы следующих интегральных схем: логических схем И, ИЛИ, НЕ; И-НЕ; ИЛИ-НЕ; D-триггера; регистра; дешифратора 3 на 8; мультиплексора. Порядок проведения лабораторной работы. В среде Multisim выбрать исследуемый элемент из библиотеки виртуальных элементов. Подавая на его входы с помощью ключей возможные комбинации сигналов, построить таблицу истинности. Повторить пункты 1 и 2 для каждой, предложенной для исследования, интегральной схемы. Вид отчетности по лабораторной работе В отчете необходимо представить следующие разделы. Условное графическое обозначение каждого элемента с указанием назначения каждого вывода. Таблицу истинности для каждого элемента. Лабораторная работа № 2 СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОГО АВТОМАТА БЕЗ ПАМЯТИ Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является разработка и построение функционально-логической схемы дискретного автомата без памяти. Программа проведения лабораторной работы Разработать и построить функционално-логические схемы дискретного автомата без памяти в трех базисах: Буля, Пирса и Шеффера. Дискретный автомат должен выдавать на выходе схемы сигнал в виде логической единицы, если на вход схемы поступят числа 3, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 13 и 15, выраженные в двоичной системе счисления. Двоичные разряды чисел на схемах должны быть обозначены латинскими буквами a, b, c, d. При этом буква d должна характеризовать младшие биты вводимых двоичных чисел. Порядок проведения лабораторной работы. Построить таблицу истинности. По таблице истинности составить переключательную функцию. Произвести минимизацию переключательной функции. В среде Multisim построить по минимизированной переключательной функции функционально-логическую схему в базисе Буля. Подавая на входы схемы все числовые комбинации от 0 до 15 в двоичной системе счисления, проверить соответствие логики работы схемы заданной логике в таблице истинности. В среде Multisim построить по минимизированной переключательной функции функционально-логическую схему в базисе Пирса. Подавая на входы схемы все числовые комбинации от 0 до 15 в двоичной системе счисления, проверить соответствие логики работы схемы заданной логике в таблице истинности. В среде Multisim построить по минимизированной переключательной функции функционально-логическую схему в базисе Шеффера. Подавая на входы схемы все числовые комбинации от 0 до 15 в двоичной системе счисления, проверить соответствие логики работы схемы заданной логике в таблице истинности. Вид отчетности по лабораторной работе В отчете необходимо представить следующие разделы. Таблица истинности. Переключательная функция. Карта Карно. Три функционально-логических схемы в трех базисах Лабораторная работа № 3 СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОГО АВТОМАТА С ПАМЯТЬЮ Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является разработка и построение функционально-логической схемы дискретного автомата с памятью. Программа проведения лабораторной работы Разработать функционально-логическую схему автомата по продаже газет. Каждая газета стоит 15 рублей. Автомат должен принимать монеты достоинством 10 рублей и монеты достоинством 5 рублей. При введенной в автомат стоимости газеты автомат вырабатывает сигнал и выдает купленную газету. При вводе в автомат 20 рублей двумя монетами по 10 рублей автомат должен выдать сдачу и газету. Порядок проведения лабораторной работы Задать логику работы автомата, составив таблицы выхода, переходов и возбуждения. По таблицам выхода и возбуждения построить функции выхода и возбуждения. Произвести минимизацию полученных функций. Построить функционально-логические схемы в базисах Буля, Пирса и Шеффера. В среде Multisim произвести проверку логики работы автомата. Вид отчетности по лабораторной работе В отчете необходимо представить следующие разделы. Таблица выхода, переходов и возбуждения. Функции выхода и возбуждения. Карты Карно. Три функционально-логических схемы в трех базисах Блок контроля освоения дисциплины Задание на контрольную работу Разработать функционально-логическую схему для управления грузовым межцеховым лифтом. Здание, где размещены цеха и лифт, имеет 4 этажа: 0, 1, 2, 4. В схему управления поступают два вида сигналов, выраженных в двоичной системе счисления, разрядностью 2 бита каждый. Первый вид сигналов поступает с |