Цифровой автомат

Граф (рис.3) строится на основе алгоритма и читать его следует  так: автомат находится в исходном состоянии а₀ , а затем под действием внешнего событияон изменяет своё состояние на а₁, при этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы y₅, y_6.Затем следует переход из а₁ в состояние а₂ с формированием выходных сигналов y_1, y_2, y_6. Аналогично следует читать и весь граф.

Граф перехода автомата представлен  на рисунке 3.

 

2.3 ТАБЛИЦА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ  МПА.

 

После построения графа переходим  к заполнению таблицы функционированию комбинационного  узла автомата (табл.3).

Для фиксации двоичного кода (таблица 1) требуется построить регистр  (на  рисунке 1- память) на триггерах, заданных по варианту. Описание их приведено в пояснительной записке ниже. Начальное состояние задано и оно соответствует нулевой комбинации. В составе заданной серии микросхем имеется триггер К564ТВ1- JK-триггер. Этот триггер имеет входы предварительной установки-R и S.

Триггеры по своей структуре  являются двухступенчатыми. Это очень  важное их достоинств, в частности, для построения схем цифровых автоматов.

Переход автомата из одного состояния в другое происходит под  действием входных сигналов (на рисунке x₁…x₅). Изменение входных сигналов допускается только после окончания всех переходных процессов в автомате.  Переход автомата  в новое состояние связан с переключением триггеров.

Для дальнейших расчетов потребуется  таблица переходов триггеров.

Таблица 2 соответствует  JK- триггеру.

 

Таблица 2.

переход	J	K
0-0	0	-
0-1	1	-
1-0	-	1
1-1	-	0

 

Число триггеров для построения регистра состояний равно разрядности  кодовой комбинации состояния (таблица 1). В нашем примере четыре триггера.

Заполняется таблица 3 по графу  переходов автомата( рис.3).  Пример заполнения первой строки: исходное состояние автомата а₀ (столбец 1), затем следует переход в состояние а₁( столбец 6). Этот переход безусловный(столбцы 11-15-прочерк)при этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы у_5,у₆ (столбцы 28, 29). Заполняем вторую строку:  автомат из состояния а₁ (столбец 1)переходит в состояние а₂ (столбец 6). При этом переходе должны быть сформированы выходные сигналы у_1,у₂,у₆, ( столбцы 24-30). В столбцы 2-5 и 7-10 записываются кодовые комбинации состояний из таблицы 1.

Затем переходим к заполнению столбцов 16-23. Для этого понадобится таблица 2. Сравниваем исходное состояние триггеров с их новым и определяем тип перехода. Далее по таблице 2 находим значения сигналов  J и K и записываем в столбцы 16-23. Сравнение проводим построчно для первого триггера. Начнём с первой строки. Триггер находится в состоянии 0 (столбец 5), его новое состояние 1 (столбец 10). По таблице 2 находим, что для перехода 0-1 надо подать сигналы J=1, K= -(безразлично).Заносим эти значения в столбцы 22и 23 и т.д.

После заполнения таблицы 3 переходим к записи логических выражений. У автомата Мили выходные сигналы и сигналы управления памятью  являются функцией исходног состояния и внешних условий.

Покажем порядок записи функций  по таблице 3.

Выходной сигнал у₁ должен быть сформирован, если автомат находится в состоянии а₁ или в состоянии а₃ и признак х₂=0, или в состоянии а₂, или в состоянии а₅ и признак х₂= 1, в состоянии а₄ и признак х₄=0, или в состоянии а₆ и признак х₃=0, или в состоянии а₈, или в состоянии а₁₀ и признак х₁=1.

 

 

 

 

                                                                              У₅,у₆ 

 

 

                                                У₁, У₂, У₆

 

                                Х₂, У₄, У₆                                                                                         Х_2, У₁,У₃, У₅                                                

 У₁, У₃ У₁,У₅       Х₅

 

     Х₄,У₂, У₃,У₇

Х₃,У₂,У₃,У₇

 Х₁,У₂,У₃,У₅                          Х₄,У_1,У₆ Х₃,У₁,У₃,У₇

                                                                                У₂,У₃,У₄ 

 

                                                                                                У₁,У₅,У₄

 

  У₂,У₄,У₆

 

 

                                                                                  Х₁,У₃,У₁,У₂

 

 

 

 Х₅

 

 

    Рисунок 3

Состояние автомата										Условия перехода					Сигналы управления триггерами								Выходные сигналы
Исходное					Новое
a	Q4	Q3	Q2	Q1	a	Q4	Q3	Q2	Q1	x1	x2	x3	x4	x5	J4	K4	J3	K3	J2	K2	J1	K1		y1	y2	y3	y4	y5	y6	y7
a0	0	0	0	0	a1	0	0	0	1	-	-	-	-	-	0	-	0	-	0	-	1	-		0	0	0	0	1	1	0
a1	0	0	0	1	a2	0	0	1	0	-	-	-	-	-	0	-	0	-	1	-	-	1		1	1	0	0	0	1	0
a2	0	0	1	0	a3	0	0	1	1	-	-	-	-	-	0	-	0	-	-	0	1	-		0	0	0	1	0	1	0
a3	0	0	1	1	a3	0	0	1	1	-	0	-	-	-	0	-	1	-	-	1	-	1		1	0	1	0	0	0	0
а2	0	0	1	0	a4	0	1	0	0	-	-	-	-	-	0	-	1	-	-	1	1	-		1	0	1	0	1	0	0
а5	0	1	0	1	а5	0	1	0	1	-	1	-	-	-	0	-	-	0	1	-	-	1		1	0	0	0	1	0	0
a4	0	1	0	0	a6	0	1	1	0	-	-	-	1	-	0	-	-	0	1	-	1	-		0	1	1	0	0	0	1
a4	0	1	0	0	a7	0	1	1	1	-	-	-	0	-	0	-	-	0	1	-	1	-		1	0	0	0	0	1	0
a6	0	1	1	0	a7	0	1	1	1	-	-	1	-	-	0	-	-	0	-	0	1	-		0	1	1	0	0	0	1
a6	0	1	1	0	a8	1	0	0	0	-	-	0	-	-	1	-	-	1	-	1	0	-		1	0	1	0	0	0	1
a8	1	0	0	0	a9	1	0	0	1	-	-	-	-	-	-	0	0	-	0	-	1	-		1	0	0	1	1	0	0
a7	0	1	1	1	a9	1	0	0	1	-	-	-	-	-	1	-	-	1	-	1	-	0		0	1	1	1	0	0	0
a9	1	0	0	1	a10	1	0	1	0	-	-	-	-	-	-	0	0	-	1	-	-	1		0	1	0	1	0	1	0
a10	1	0	1	0	a11	1	0	1	1	1	-	-	-	-	-	0	0	-	-	0	1	-		1	1	1	0	0	0	0
a10	1	0	1	0	a3	0	0	1	1	0	-	-	-	-	-	1	0	-	-	0	1	-		0	1	1	0	1	0	0
a11	1	0	1	1	a1	0	0	0	1	-	-	-	-	1	-	1	0	-	-	1	-	0		0	0	0	0	0	0	0
a11	1	0	1	1	a0	0	0	0	0	-	-	-	-	0	-	1	0	-	-	1	-	1		0	0	0	0	0	0	0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения для  выходных сигналов имеют вид :

Y₁= a₁ v a₃ v a₂x₂ v a₅ v a₄x₄ v a₆x₃ v a₈ va₁₀x₁                                                     (1)                                                                            

Y₂= a₁ v a₄x₄ v a₆x₃ v a₇ v a₉ v a₁₀x₁ v a₁₀x_{1 =}                                                                                       (2)                                                                                                     

      a₁ v a₄x₄ v a₆x₃ v a₇ v a₉ v a₁₀

y₃₌ a₃ v a₂x₂ v a₄x₄ v a₆x₃ v a₆x₃ v a₇ v a₁₀x₃ v a₁₀x₃=                                                                                   

    a₃ v a₂x₂ a₄x₄ v a₆ v a₇ v a₁₀                                                                      (3) 

y₄= a₂x₂ v a₈ v a₇ v a₉          (4)

y₅= a₀ v a₂x₂ v a₅ v a₈ v a₁₀x₁                                                                                                                               (5)                                                                                                                                                                     

y₆= a₀ v a₁ v a₂x₂ v a₄x₄ v a₉                                                                                  (6)                                                                         

y₇= a₄x₄ v a₆x₃ v a₆x₃ = a₄x₄ v a₆                                                                           (7)                                                                     

 

 

Аналогично записываются функции для комбинационной  части  схемы формирования сигналов управления триггерами:

J₄= a₆x₃ v a₇     (8)

K₄= a₁₀x₁ v a₁₁x₅ v a₁₁x₅ =a₁₀x₁ v a₁₁                                                                       (9)                                         

J₃= a₃ v a₂x₂                                                                                                            (10)       

K₃= a₆x₃ v a₇                                                                                                            (11)

J₂=a₁ v a₅ v a₄x₄ v a₉=a₁ v a₅ v a₄ v a₉                                                                      (12)

K₂= a₃ v a₂x₂ v a₆x₃ v a₇ v a₁₁x₅ v a₁₁x₅= a₃ v a₂x₂ v a₆x₃ v a₇ v a₁₁                                     (13) 

J₁= a₀ v a₂x₂ v a₂x₂ v a₄x₄ v a₄x₄ v a₆x₃ v a₈ v a₁₀x₁ v a₁₀x₁=

  a₀ v a₂ v a₄ v a₆x₃ v a₈ v a₁₀                                                                                    (14)           

K₁=a₁ v a₃ v a₅ v a₉ v a₁₁x₅                                                                                     (15)

Функции 2, 3, 7, 9, 12, 13, 14 были упрощены используя закон склеивания.        

 

 

  В результате анализа заданного алгоритма и выполнения расчетов, получены логические выражения для  построения схемы цифрового автомата. 

Ниже приведены принципиальная схема разрабатываемового устройства   и перечень элементов.

2.4 СИНТЕЗ ДЕШИФРАТОРА

Так как в заданной серии  микросхемы дешифратора на 12 выходов, синтезируем его на логических элементах.

Приведем таблицу функционирования дешифратора.

 

8           Х4	4          Х3	2 Х2	1        Х1	Nвых
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
1	0	0	1	9
1	0	1	0	10
1	0	1	1	11

    

По таблице функционирования записываем логические выражения.  

у_{0 =}х₁ х₂х₃х₄                                         у₆= х₁х₂х₃х₄    

у₁ = х₁х₂х₃х₄ у₇₌х₁х₂х₃х₄

у₂= х₁х₂х₃х₄ у₈= х₁х₂х₃х₄

у₃= х₁х₂х₃х₄ у₉= х₁х₂х₃х₄

у₄= х₁х₂х₃х₄ у₁₀= х₁х₂х₃х₄

у₅=х₁х₂х₃х₄ у₁₁= х₁х₂х₃х₄

                         

 

 

_DD1

_&

_&

^&

 

^&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 ОХРАНА ТРУДА.

Перед началом работы нужно  проверить исправность вилок, питающих проводов.  Проверка наличия напряжения на блоках осуществляется вольтметром. При  обнаружении напряжения на корпусе, отключить машину и сообщить технику.  Около каждого оборудования должны висеть инструкции технической эксплуатации и техники безопасности для обслуживающего персонала. В помещении, где находиться аппаратура, температура должна быть в пределах нормы, 10- 20 ^О  С. В помещении должно быть два вида освещения: естественное и искусственное. В помещениях с повышенной опасностью должны применяться электроприборы с напряжением равным 24 и 42 В. Электрическое устройство должно быть установлено в сухом, хорошо  освещенным помещении. После работы с оборудованием следует использовать только исправный инструмент.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поз.обознач.			Наименование				Кол.	Примечание
			Микросхемы
DD1-DD6			К 564ЛА8				6
DD7,8,10, 11			К564ЛН1				4
DD9,12, 13			К564ЛА7				3
DD14,19,22,26			К5643ЛН1				4
DD16, 17, 24			К564ЛЕ6				3
DD15,18, 20			К564ЛЕ5				3
DD21,25			К564ЛЕ10				2
DD23,27,28			К564ЛЕ5				3
DD29,30			К564ТВ1				2
						Цифровой автомат
Изм.	Лист.	№ докум.		Подпись	Дата	Схема электрическая принципиальная перечень элементов			Литер.	Лист	Листов
										2	2
Разработал
Проверил