Файл: Синтез синхронного тактируемого конечного автомата на примере реализации устройства управления светодиодной гирлянды.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 123

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ОЦЕНКА ПРЕПОДАВАТЕЛЬ


должность, уч. степень, звание



подпись, дата



инициалы, фамилия


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему: Синтез синхронного тактируемого конечного автомата на примере реализации устройства управления светодиодной гирляндой.


по дисциплине: Цифровые устройства


РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ


СТУДЕНТ ГР. №












номер группы



подпись, дата



инициалы, фамилия

Студенческий билет №














Санкт-Петербург 2023
ВариантработыТермин «Конечный автомат» - общее название последовательностныхсхем.«Конечный»-указываетнаконечноеколичествосостоянийпоследовательностногоустройства.«Тактируемый»-указываетнатотфакт,чтоэлементы
памятивконечномавтомате(триггеры)имеюттактовыйвход.«Синхронный» - означает, что все триггеры используют один и тот жетактовый сигнал. Состояние такого конечного автомата изменяется только втотмоментдискретноговремени,когдавтактовомсигналепроисходитпереключающий переход(разрешающийсигнал).

  1. Определим тип синхронного тактируемого конечного автомата и опишем его структурную схему.
Работа гирлянды должна быть следующей: последовательноенепрерывное(циклическое)выполнениециклов1,2,3.Цикл1:«Бегущийогонь»

  1. й такт: включены светодиоды 10 и 11;

  2. й такт: выключены светодиоды 10 и 11, включены светодиоды 7 и 8;

  3. й такт: выключены светодиоды 7 и 8, включены светодиоды 4 и 5;

  4. й такт: выключены светодиоды 4 и 5, включены светодиоды 1 и 2.
Цикл2:«Мигание»7разОдинтакт:включенысветодиоды1, 3,5,7,9,11;Следующийтакт:включенысветодиоды2, 4,6,8, 10;Переключениеповторить7раз.Цикл3:«Бегущийогонь»Аналогично1-муциклувобратномпорядке.…4-ый такт: все светодиоды выключены.Возвращениек 1 циклу.

  1. Опишем состояния системы и составим диаграмму состояний. А – горят светодиоды 10 и 11;
Б – горят светодиоды 7 и 8;В – горят светодиоды 4 и 5;Г –горятсветодиоды1

и 2;

Д – горят светодиоды 1, 3, 5, 7, 9, 11;

Е – горят светодиоды 2, 4, 6, 8, 10; Ж - все светодиоды выключены.

Количество выходных состояний системы (А..Ж) – 7.

Количество внутренних состояний системы (количество тактов полного цикла работы) – N = 22.

Количество триггеров в счетчике – 5 – определяется количеством необходимых внутренних состояний (N = 22) как округление до ближайшего большего целого числа log2 ???? = log2 22

Диаграмма состояний изображена на рисунке 1.




Рисунок 1 Диаграмма состояний


  1. Составим таблицу состояний счетчика (зеленая) и таблицу истинности комбинационной части (синяя).


N

такта
Таблица состояний (счетчик)
Таблица истинности (светодиоды)

Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
Y9
Y10
Y11

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1

1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0

2
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0

3
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0

4
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

5
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

6
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

7
0
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

8
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

9
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

10
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

11
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

12
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

13
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

14
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

15
0
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0

16
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

17
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0

18
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0

19
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0

20
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1

21
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

22
1
0
1
1
0

Первое запрещенное состояние, возврат к такту № 0

23-31
Запрещенные состояния, отсутствуют в счетчике, т. к. счетчик принудительно обнуляется после такта № 21
Таблица 1Комбинационнаячастьзаполняетсяследующимобразом:есливсоответствующем такте светодиод ????????включен, то ставят 1, если выключен –0.

  1. Реализуем схему счетчика в программе Multisim 12.0 на JK-триггерах, коэффициент пересчета = 22, счетчик с последовательным переносом.
Схема1Счетчикна JK-триггерахСчетчикнаJK-триггерах.ms12

  1. Выполним синтез комбинационного устройства управления светодиодом № 1.
Таблицаистинностиявляетсянедоопределенной,т.к.определенанедлявсехвозможныхкомбинацийвходныхпеременных.Вэтомслучаедляминимизацииможнозадаватьпроизвольныезначенияфункциидлянесуществующих комбинаций входных переменных – так, чтобы добитьсянаилучшей минимизации.СоставлениеСДНФиеёминимизацияпредставленынарисунке2.Фрагмент схемы длясветодиода№1.ms1Рисунок2СДНФиминимизациядлясветодиода№1

  • NQ4 & Q2 & NQ0 – 3И – 74LS11D;(1)

  • NQ4 & Q3 & NQ0 – 3И – 74LS11D;(2)

  • Q4 & NQ3 – 2И – 74LS08D;(3)

  • NQ2 & NQ1 – 2И – 74LS08D;(4)

  • NQ4 & NQ3 & NQ2 – 3И – 74LS11D;(5)

  • Q1 & Q0 – 2И - 74LS08D;(6)

  • (3) & (4) - 2И - 74LS08D;(7)

  • (5) & (6) – 2И – 74LS08D;(8)

  • (1) | (2) – 2ИЛИ – 74LS32D;(9)

  • (7) | (8) – 2ИЛИ – 74LS32D;(10)

  • (9) | (10) – 2ИЛИ – 74LS32D;(11)
Схема2Фрагментустройствадлясветодиода№1

  1. Выполним синтез комбинационного устройства управления светодиодом № 2.
СоставлениеСДНФиеёминимизацияпредставленынарисунке3.Фрагмент схемы длясветодиода№2.ms1Рисунок3СДНФиминимизациядлясветодиода№2Схема4Фрагментустройствадлясветодиода№2

  1. Выполним синтез комбинационного устройства управления светодиодом № 3 и 9.
Таккакзначенияфункции???????? светодиодов3и9идентичны,тофрагменты устройствадлянихполучатсяодинаковыми.СоставлениеСДНФиеёминимизацияпредставленынарисунке4.Наоснованиирасчетовизпредыдущихпунктовсделаемтожесамоедлясветодиодов№5-11изапишемтолько минимизированнуюДНФ.Фрагментсхемыдлясветодиода№3и9.Рисунок4СоставлениеСДНФиеёминимизациядлясветодиодов№3и9Схема3 Фрагментсхемыдлясветодиодов№3и9

  1. Выполним синтез комбинационного устройства управления светодиодом № 4.
Составление

Смотрите также файлы