ЗаВдання до курсової рОботИ


с. 1



ВСТУП

Прикладна теорія цифрових автоматів (ПТЦА) є однією з найважливіших дисциплін схемотехнічного циклу навчального плану фаху 7.091501 – комп`ютерні системи і мережі. Методи прикладної теорії цифрових автоматів використовуються як теоретична база аналізу и синтезу різноманітних пристроїв обчислювальної техніки. Разом з тим використання основних положень ПТЦА не обмежується тільки сферою проектування цифрових пристроїв ЕОМ. Положення цієї теорії можуть також ефективно використовуватись при розробці електронних автоматичних пристроїв в інших галузях науки і техніки.

Теоретичні положення дисципліни закріплюються виконанням курсової роботи в четвертому семестрі. В результаті виконання курсової роботи студенти отримують практичні навички при проектуванні принципових схем цифрових пристроїв обчислювальної техніки.

  1. ЗаВданНЯ ДО курсовОЇ рОботИ


1.1. Синтезувати комбінаційну схему, що реалізує задану функцію 5 змінних.

1.2. За результатами синтезу побудувати функціональну схему з використанням заданого базису.

1.3. Проаналізувати роботу синтезованої схеми методом π-алгоритму.

1.4. Спроектувати керуючий автомат Мілі за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата з використанням елементів заданої серії.

1.5. Спроектувати керуючий автомат Мура за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата з використанням елементів заданої серії.

2. ВИХІДНІ данІ


2.1. Булева функція 5 змінних Y = F(X1, X2, X3, X4, X5) задається своїми значеннями, що визначаються 7-розрядними двійковими еквівалентами чисел, які потрібно вибрати за табл.1 за числом (А) та місяцем (В) народження студента та порядкового номера у списку групи (С). Значення функції на конкретних наборах вибирається за правилом:

- на наборах 0...6 за значенням А;

- на наборах 7...13 за значенням В;

- на наборах 14...20 за значенням С;

- на наборах 21...27 за значенням (А+В+С);

- на наборах 28...31 функція приймає невизначений стан (Х).

Крім того, для всіх двійкових еквівалентів в розрядах зліва від старшої значущої одиниці необхідно поставити символ невизначеного стану Х і вважати, що функція на таких наборах також має невизначений стан.

Елементний базис задається викладачем.

Наприклад: А=09. З табл.1 знаходимо число 25, яке в двійковій системі має вигляд 0011001. Тут лівіше старшої значущої одиниці знаходяться нулі, тому замінюємо їх символом невизначеного стану Х. Тоді отримуємо ХХ11001. Таким чином, значення функції F(X1, X2, X3, X4, X5) на наборах від 0 до 6:


№ набору

X1

X2

X3

X4

X5

F

0

0

0

0

0

0

Х

1

0

0

0

0

1

Х

2

0

0

0

1

0

1

3

0

0

0

1

1

1

4

0

0

1

0

0

0

5

0

0

1

0

1

0

6

0

0

1

1

0

1

Таблиця 1









О Д И Н И Ц І





0

1

2

3

4

5

6

7

8

9




0

-

00

72

12

94

38

59

10

42

25

д

1

85

95

07

49

57

50

89

13

72

39

е

2

32

23

43

94

54

76

96

37

05

96

с

3

97

87

36

08

61

48

19

18

86

62

я

4

79

72

70

02

90

63

41

47

01

20

т

5

23

26

44

92

84

33

52

51

43

38

к

6

45

74

34

35

83

87

55

93

08

07

и

7

95

80

66

60

65

88

33

05

09

48




8

27

49

19

40

17

51

47

08

37

36




9

10

59

89

99

95

77

48

11

68

20

2.2 Граф-схеми алгоритмів кожен студент вибирає індивідуально. Граф-схема складається з чотирьох блоків E, F, G, H і вершин "BEGIN" та "END" (п.5, рис. 8 - 13). Кожен блок має два входи (A, B) і два виходи (C, D). Студенти вибирають блоки E, F, G, H з п`яти блоків з номерами 0, 1, 2, 3, 4 (вони подаються в п.5 на рис. 3 - 7) на підставі чисел А, В, С, А+В+С (див. п. 2.1) за такими правилами:

- блок "Е" має схему блока за номером А(MOD 5);

- блок "F" має схему блока за номером В(MOD 5);

- блок "G" має схему блока за номером С(MOD 5);

- блок "H" має схему блока за номером (А+В+С) (MOD 5).

Блоки E, F, G, H з`єднуються між собою згідно зі структурною схемою графу, що має вигляд:

- N(MOD 4)=0: рис. 8 для парних номерів і рис. 12 для непарних номерів за списком;

- N(MOD 4)=1: рис. 9 для парних номерів і рис. 13 для непарних номерів за списком;

- N(MOD 4)=2: рис. 10 для парних номерів і рис. 14 для непарних номерів за списком;

- N(MOD 4)=3: рис. 11 для парних номерів і рис. 15 для непарних номерів за списком;

N – остання цифра порядкового номера у списку групи.

Тип тригера вибирається за значенням числа А(MOD 4) на підставі табл. 2:

Таблиця 2


A (MOD 4)

ТИП ТРИГЕРА

0

Т

RS

1

D

JK

2

JK

T

3

RS

D

автомат

Мілі

Мура

Серія інтегральних мікросхем для побудови принципових схем синтезованих автоматів визначається таким чином:

- КР555 - для непарних номерів за списком;

- КР1533 - для парних номерів за списком.



3. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ


    1. Визначити булеву функцію (БФ).

    2. Знайти мінімальну диз`юнктивну нормальну форму (МДНФ) отриманої БФ методом Квайна-МакКласки в такій послідовності:

  • знайти скорочену ДНФ;

  • побудувати таблицю покривань;

  • визначити ядро БФ;

  • побудувати скорочену таблицю покривань;

  • використовуючи алгоритм Петрика, отримати всі тупикові ДНФ (ТДНФ);

  • вибрати як мінімальну одну з ТДНФ;

  • визначити ціну за Квайном отриманої МДНФ.

3.3. Аналогічно з п. 3.2 знайти мінімальну кон`юнктивну нормальну форму (МКНФ) отриманої БФ.

3.4. Отримати МДНФ і МКНФ булевої функції методом карт Карно.

3.5. Вибрати для реалізації мінімальну з МДНФ і МКНФ і подати її згідно з заданим елементним базисом.

3.6. Виконати для вибраної форми факторний алгоритм і подати отриманий вираз згідно з заданим базисом.

3.7. Оцінити витрати на реалізацію кожного з двох отриманих виразів.

3.8. Побудувати функціональну схему, що реалізує вираз з найменшими витратами обладнання.

3.9. Проаналізувати роботу схеми методом π-алгоритму. За результатами аналізу зробити висновки.

3.10. Визначити номери блоків і структуру граф-схеми алгоритму (ГСА). За цими даними побудувати ГСА.

3.11. Виконати розмітку станів отриманої ГСА для автомата Мілі.

3.12. За розміченою ГСА побудувати таблицю переходів автомата.

3.13. Виконати кодування станів керуючого автомата (КА) з використанням відповідного алгоритму кодування для заданого типу тригерів.

3.14. Виконати структурний синтез КА на підставі заданого типу тригерів.

3.15. Навести отримані вирази для вихідних сигналів і функцій збудження до типу логічних елементів заданої серії, що реалізують ці вирази.

3.16. Побудувати схему електричну принципову синтезованого автомата.

3.17. Виконати розмітку станів отриманої в п. 3.10 ГСА для автомата Мура.

3.18. Виконати пункти 3.12 - 3.16 для автомата Мура.


4. ВКАЗІВКИ ДО ПРОЕКТУВАННЯ


4.1. Методики мінімізації БФ та синтезу комбінаційних схем викладені в [2...6]. Аналіз комбінаційних схем методом π-алгоритму викладений в [4].

Під час аналізу КС методом π-алгоритму потрібно знаходити те покриття (нульове або одиничне), на підставі якого будувалась схема.

4.2. Синтез керуючого автомата виконується методами, викладеними в [1...5].

4.3. Основні відомості про розповсюджені серії інтегральних мікросхем наведені в [6...11].

При побудові схеми електричної принципової синтезованого автомата рекомендується використовувати дешифратори із заданої серії. Найбільш зручно застосовувати дешифратори 3*8 або 4*16 з входами дозволу або стробування. Наявність таких входів дозволяє нарощувати розрядність дешифратора до потрібної кількості. Для дешифраторів типу ИД3 (4*16), що входять до складу ТТЛ-серій 555, 1533 і інших, використання входів стробування дозволяє побудувати за допомогою двох дешифраторів ИД3 один дешифратор 5*32 (рис.1) (Х1 – старший розряд).

Використання входів дозволу для дешифраторів типу ИД7 (3*8) дозволяє за допомогою 4-х мікросхем також побудувати дешифратор 5*32 (рис. 2).



Рис.1. Функціональна схема дешифратора 5*32 на мікросхемах ИД3




2

1

0



2

1

0



2

1

0



2

1

0


Рис. 2. Функціональна схема дешифратора 5*32 на мікросхемах ИД7

4.4. Оформлення курсової роботи

Курсова робота оформлюється у вигляді пояснювальної записки з додаванням необхідних креслень та схем.

Пояснювальна записка оформлюється згідно з вимогами ДСТУ для конструкторської документації і повинна включати:


  • титульний аркуш;

  • анотацію;

  • завдання;

  • зміст;

  • визначення булевої функції;

  • опис мінімізації булевої функції заданими методами;

  • приведення булевої функції до заданого базису;

  • аналіз синтезованої схеми методом π-алгоритму;

  • вибір блоків і структури ГСА;

  • кодування внутрішніх станів автоматів Мілі і Мура;

  • синтез автоматів Мілі і Мура з необхідними таблицями;

  • розробку і опис принципових схем автоматів;

  • висновок;

  • список літератури.

Графічна частина роботи повинна включати:



    • схему електричну функціональну, що реалізує задану БФ;

    • розмічені ГСА автоматів Мілі і Мура;

    • схеми електричні принципові синтезованих автоматів;

    • перелік елементів до схем електричних принципових.

Всі схеми повинні бути оформлені згідно з вимогами ДСТУ і ЄСКД [12 - 14].





5. ЗАВДАННЯ


Рис.3



Рис. 4


Рис. 5

A

B




1


0

X6



0


1

0


X5

X1


1










1


0




X2

C


D

Рис. 6


Рис. 7

Рис. 8 Рис. 9 Рис. 10


A B


A B

A B





C D

C D

A B


C D

A B


A B




C D


A B

C D

A B



C D

A B









C D

A B


C D

A B


C D

A B









C D

A B


C D

A B


C D

A B







Рис. 11 Рис. 12 Рис. 13




A B

A B










C D

A B


C D

A B


C D


A B

C D

A B











C D

A B



C D

A B









C D

A B


C D

A B



Рис. 14 Рис. 15



Список літератури


  1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. – «Питер», 2007.

  2. Осадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. – «Горячая линия - Телеком», Москва, 2005.







с. 1

скачать файл

Смотрите также: