Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Департамент образования Ивановской области
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
Среднего профессионального образования
«Ивановский промышленно-экономический колледж»
Расчет электронного логического автомата
Курсовой проект
230113 ПЦУ ДО 11.01.13
Студент Сидорин А.А.
Руководитель Букин Д.А.
Курсовой проект защищен____________________________________
Введение
Внедрение микропроцессорной, и вообще цифровой, техники в устройства управления промышленными объектами требует от специалистов самого различного профиля быстрого освоения этой области знания. В процессе разработки функциональных схем цифровых устройств отчетливо выделяются два характерных этапа. На первом этапе, который можно назвать структурным проектированием, заданный неформально алгоритм разработчик представляет в виде последовательности некоторых операторов, таких, как получение результата, счет, преобразование кода, передача информации. При этом он старается использовать ограниченный набор общепринятых операторов. При использовании этих операторов, как правило, алгоритм можно представить довольно небольшим их числом. Структура алгоритма становится обозримой, понятной, легко читаемой и однозначной. На основе полученной структуры алгоритма формулируются технические требования к схемам, реализующим отдельные операторы. По техническим требованиям в качестве функциональных узлов схемы можно применить либо готовые блоки в интегральном исполнении, либо, если таких микросхем в наличии нет, синтезировать их из более простых элементов. Подобный синтез первоначально производится при помощи алгебры логики, после чего по полученным функциям строится эквивалентная схема. Однако, как правило, синтезированные схемы хуже их аналогов в интегральном исполнении. К этому приводят следующие обстоятельства: большее время задержки, большие габариты, большее потребление энергии. Поэтому результативного проектирования цифровых устройств разработчик должен уметь: выбрать наиболее приемлемый вариант решения поставленной задачи, работать с алгеброй логики, знать основные цифровые элементы и уметь их применять, по возможности знать наиболее простые и распространенные алгоритмы решения основных задач. Знание наиболее распространенных инженерных приемов в проектировании устройств позволит в будущем сразу воспользоваться готовой схемой, не занимаясь бесполезной работой. Необходимо заметить, что реализация схемы гораздо сложнее, чем простое решение задачи в алгебре логики и наборе полученной функции из логических элементов. В действительности даже, казалось бы, самые простые элементы, необходимо включать по определенной схеме, знать назначения всех выводов. Необходимо знать, чем различаются элементы в пределах серии. Понимание внутренней логики микросхемы особенно важно именно для специалистов по автоматике и промышленной электронике, поскольку цифровые микросхемы изначально создавались для выполнения строго определенных функций в составе ЭВМ. В условиях автоматики и радиотехники они часто выполняют функции, не запланированные в свое время их разработчиками, и грамотное использование микросхем в этих случаях прямо зависит от понимания логики их работы. Хорошее знание тонкостей функционирования схем узлов становится жизненно необходимым при поиске неисправностей, когда нужно определить, имеется ли неисправность в данном узле или же на его вход поступают комбинации сигналов, на которые схема узла не рассчитана. Составление тестов, а тем более разработка само проверяемых схем также требуют очень хороших знаний принципов работы узлов.
СИ
УГ
ИУ
КСУ
F1F2F3
ABCD
АС
Х1.Х2
Логический автомат – это устройство, выполняющее без посредственного участия человека некоторые функции, для задания которых используется аппарат алгебры логики. Процесс проектирования логического автомата выполняется, как правило, в несколько этапов и носит итерационный характер. На этапе системного проектирования по заданным требованиям составляется алгоритм функционирования автомата и разрабатывается состав блоков, структура их соединения и общий алгоритм функционирования каждого блока. На рисунке 1 показана структурная схема электрического логического автомата.
Рисунок 1. Структурная схема электрического логического автомата:
АС- автомат состояния; КСУ- комбинационная схема управления; УГ- управляющий генератор; СИ- схема индикации; ИУ- исполнительное устройство.
При аппаратном способе реализации алгоритма на этапе логического проектирования разрабатываются комбинационные схемы каждого из блоков, проводятся необходимые расчеты по синтезу схем и готовится материал для следующего этапа – технического проектирования, т.е. построение принципиальной схемы. Этапы логического и технического проектирования сопровождаются расчетами при анализе и синтезе схем и проводится с применением вычислительной техники с использованием САПР.
На элементах малой степени реализуются простые логические автоматы или их части (блоки). Расчет блока КСУ проводится с учетом факторов, влияющих на минимизацию, форму логического функции, выборов нулей или единиц в качестве основы для контуров.
Функции КСУ:
F1(ABCD)=2,3,4,5,6,7
F2(ABCD)=5,7,13,15
F3(ABCD)=1,2,3,9,10,11
На основе этих функций составляем таблицу истинности для КСУ (табл.1).
Таблица 1
|
Входы |
Выходы |
|||||
|
A |
B |
C |
D |
F1 |
F2 |
F3 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
На основе таблицы 1 выполняем КСУ методом минимизирующих карт.
На рисунке 2 показано приведение функций F1, F2, F3 КСУ в ДНФ при помощи карт Карно.
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
CD CD CD CD
CD CD CD CD
AB
AB
AB
AB
AB
AB
AB
AB
F2
F1
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
CD CD CD CD
F3
AB
AB
AB
AB
Рисунок 2 Приведение функций F1, F2, F3 КСУ в ДНФ при помощи карт Карно.
После минимизации F1, F2, F3 КСУ управления в ДНФ для этих функций будут следующие:
Управления в универсальном базисе:
F1=AC+AB;
F2=BD;
F3=
Управления в базисе И-НЕ:
F1=BC+A;
F2= B+D;
F3=
После того как сделал минимизацию F1, F2, F3 КСУ в ДНФ, переводим функции F1, F2, F3 КСУ в КНФ.
На рисунке 3 показано приведение функций F1, F2, F3 КСУ в КНФ при помощи карт Карно.