Кодовый замок

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Цифровые устройства


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1). Завдання проектування. -2-

2). Запровадження. -2-

3). Абстрактний синтез автомата. -5-

4). Структурний синтез автомата. -8-

5). Набір елементів для фізичного синтезу. -8-

6). Література, дата, підпис. -8-

Задание.

Спроектувати автомат «кодовий замок», має три інформаційних входу A, B, З, куди подається вхідний сигнал в восьмеричному коді, і два виходу Z1, Z2.

Z1 — порушується під час подачі, на (A, B, З) входи, заданої послідовності сигналов.

Z2 — порушується у разі порушення заданої послідовності сигналов.

Як елементної бази рекомендується використовувати RS і JK тригери і інтегральні мікросхеми з набором логічних элементов.

Після набуття функціональної схеми слід проаналізувати на можливі хибні комбінації і змагання на автомате.

Для варіанта № 6 прийняти таку послідовність вхідних сигналов:

0 — 1 — 5 — 4 — 5

7 — 5 — 7 — 3 — 7

1 — 0 — 4 — 5 — 4

5. — 4 — 0 — 1 — 0

Введення ЄІАС у проблематику і методику проектування автоматів з памятью

Вузли та внутрішнього облаштування, які містять елементи пам’яті, ставляться до класу автоматів з пам’яттю (АП). Наявність елементів пам’яті (ЭП) надає АП властивість мати деяке внутрішній стан Q, обумовлений сукупністю станів всіх елементів пам’яті. Залежно від внутрішнього стану (далі званого просто станом), АП різна реагує однією і той ж вектор вхідних сигналів X. Сприймаючи вхідні сигнали за певного стані, АП перетворюється на стан і виробляє вектор вихідних змінних Y. Отже, для АП QH = f (Q, X) і Y = ?(Q, X), де QH і Q — стану АП опісля й до подачі вхідних сигналів (індекс «зв «від слова «нове »).

Переходи АП вже з стану до іншого розпочинаються з деякого вихідного стану Q0, завдання яких є частиною завдання автомата. Наступне стан залежить від Q0 і які поступили вхідних сигналів X. У кінцевому підсумку, поточний стан і виходи автомата залежить від початкового гніву й всіх векторів X, надходили на автомат в попередніх змінах вхідних сигналів. Отже, вся послідовність вхідних сигналів визначає послідовність станів і вихідних сигналів. Це пояснює назва «последователъностные схеми », також що застосовується для позначення АП.

Структурно АП від КЦ наявністю у тому схемах зворотного зв’язку, унаслідок чого у яких виявляються властивості запам’ятовування станів (корисно згадати схеми триггерных елементів, де зазначена особливість проявляється дуже наглядно).

Автомати з пам’яттю в канонічному поданні поділяють на дві частини: пам’ять і комбінаційну ланцюг. На входи КЦ подаються вхідні сигнали і сигнали стану АП. Для її виході виробляються вихідні сигнали і сигнали перекладу АП до нового состояние.

Принциповим є розподіл АП на асинхронні і синхронні. У асинхронних (рис. 1, а) роль елементів пам’яті грають елементи затримки, якими сигнали стану передаються на входи КЦ, щоб що з новим набором вхідних змінних визначити таку пару значень Y і Q не вдома. Елементи А П переключаються тут, під безпосереднім впливом змін інформаційних сигналів. Швидкість поширення процесу переключень в ланцюгах асинхронного автомата визначається власними затримками элементов.

У синхронному АП (рис. 1, б) є спеціальні синхросигналы (тактирующие імпульси) З, які дозволяють елементам пам’яті прийом даних лише у певні моменти часу. Елементами пам’яті служать синхронні тригери. Процес обробки інформації впорядковується у часі, і в протягом одного такту можливо поширення процесу перемикання лише у суворо певних межах тракту обробки информации.

[pic]

Рис. 1. Асинхронний (чи синхронний (б) автомати з памятью

Практичне застосування асинхронних автоматів істотно утруднено сильним впливом з їхньої роботу затримок сигналів в ланцюгах АП, створюють статичні і динамічні ризики, гонки елементів пам’яті (неодновременность спрацьовування ЭП навіть за одночасної подачі ними вхідних сигналів) і ін. У результаті характерним властивістю асинхронного автомата і те, що під час переходу вже з стійкого стану до іншого він проходить через проміжні нестабільні стану. Не скажеш, що методи боротьби з небажаними наслідками ризиків і гонок в асинхронних АП відсутні, проте забезпечення передбачуваного поведінки АП — складна проблема. У більш-менш складних АП асинхронні схеми трапляються вкрай рідко, а найпростіших схемах застосовуються. Прикладом можуть бути асинхронні RS-триггеры.

У синхронних автоматах кожне стан стало й перехідні тимчасові стану не виникають. Концепція боротьби з наслідками ризиків і гонок в синхронних автоматах проста — прийом інформацією елементи пам’яті дозволяється тільки після закінчення схемою перехідних процесів. Це забезпечується параметрами синхроимпульсов, котрі задають інтервали часу для завершення тих чи інших процесів. Порівняно з асинхронними, синхронні АП значно простіше в проектировании.

Сьогодні і тривалу перспективу основним через побудову АП можна вважати застосування тактирования, т. е. синхронних автоматов.

У працях вітчизняних і зарубіжних провідних вчених розробляється напрям, зване проектуванням самосинхронизирующихся пристроїв, в яких тактовые імпульси йдуть з перемінної частотою, яка від тривалості реального перехідного процесу у схемою. Проте перспективність цього напряму ще цілком ясна.

Теоретично автоматів проводиться їх класифікація за низкою ознак. Не вдаючись у подробиці, відзначимо, що у схемотехніці переважають автомати Мура, виходи яких є функціями лише стану автомата. Для цього автомата QH = f (Q, X) і Y = ?(Q).

Залежність виходів і зажадав від стану автомата і зажадав від вектора вхідних змінних властива автоматам Мили.

Деякі функціональні вузли належать до автономних автоматів, які мають інформаційних входів, й під дією тактових сигналів переходять із стану до стану за алгоритмом, визначеного структурою автомата.

У нашому випадку, на формування послідовності вихідних сигналів Y = {Z1, Z2} за відповідного послідовності вхідних сигналів (A, B, C) i, можна використовувати автомат з жорсткою логікою і Законом України функціонування автомата Мили:

Qt+1 = f (Qt, ABCt);

Yt = ?(Qt, ABCt),

де: Q = {Q1, Q2, Q3, Qn} - безліч станів автомата; t = 0, 1, 2,

3, 4,…

I. Абстрактний синтез автомата.

1. 1)

Інтерфейс автомата (рис. 2).

2) Алфавіт станів автомата

| |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 | |Q0 |0 |0 |0 |0 |0 | |Q1 |0 |0 |0 |0 |1 | |Q2 |0 |0 |0 |1 |0 | |Q3 |0 |0 |0 |1 |1 | |Q4 |0 |0 |1 |0 |0 | |Q5 |0 |0 |1 |0 |1 | |Q6 |0 |0 |1 |1 |0 | |Q7 |0 |0 |1 |1 |1 | |Q8 |0 |1 |0 |0 |0 | |Q9 |0 |1 |0 |0 |1 | |Q10 |0 |1 |0 |1 |0 | |Q11 |0 |1 |0 |1 |1 | |Q12 |0 |1 |1 |0 |0 | |Q13 |0 |1 |1 |0 |1 | |Q14 |0 |1 |1 |1 |0 | |Q15 |0 |1 |1 |1 |1 | |Q16 |1 |0 |0 |0 |0 |

3) Відповідно до завданням і алфавітом станів будуємо граф переходов

4) Відповідно до графом переходів і таблицею станів будуємо таблицю переходов

|Q |З |B |A |(CBA) |Z1 |Z2 |Qн |

|D4 |D3 |D2 |D1 |D0 | | | | | | |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 | | |Qx |x |x |x |x |x |й інші комбінації |x |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |Q0/Z2 | |

Далі можна було б виводити функції переходів, мінімізувати, спрощувати, знову мінімізувати… Але є спосіб краще — прошити всі ці функції «є» в ПЗУ, а ролі елементів пам’яті використовувати паралельний регістр з двухступенчатыми D-триггерами. У цьому стан Q і сигнали CBA будуть адресою ПЗУ, а Z1, Z2 і Qн — даними, які необхідно записати за цією адресою. В мені весь інші адреси необхідно записати 1 000 000.

II. Структурний синтез автомата.

2. 1) Використання всіх наборів виключає присутність хибних комбінацій в функціональної схеме.

2. 2) Запровадження додаткового синхронизирующего дроти на інтерфейс автомата (рис № 2) дозволяє вживати тактируемый регістр з двухступенчатыми триггерами, які, своєю чергою, запобігають можливі перегони у автомате.

2. 3) На сторінці № 7 реалізуємо функціональну схему.

III. Набір елементів для фізичного синтеза.

Як елементної бази можна використовувати регістри з розрядністю? 7 і асинхронним скиданням, ПЗУ з розрядністю адрес? 8 і розрядністю даних? 7, наприклад, відповідно, 74LS199 і 573РФ2.

Залишається додати, що працездатність автомата зазнала в системі проектування електронних схем CircuitMaker Pro 6. 0

IV. Литература.

1. Е. Угрюмов «Цифрова схемотехника», BHV 2000.

«12» квітня 2001 р. _________________

Схема автомата

[pic]

Ланцюжок R1C1 забезпечує скидання регістру і автомата в вихідне стан включення харчування. ----------------------- [pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Q16

Q12

Q8

Q4

Q15

Q11

Q7

Q3

Q14

Q10

Q6

Q2

Q13

Q9

Q5

Q1

Q0

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

A8=E@> =87CN

синхронизующий

Z2

Z1

A

B

C

0

2

1

3

4

5

7

6

Автомат

а)

б)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой