Синтез комбінаційної схеми та проектування керуючого автомата Мура

Курсовий проект з дисципліни “Схемотехніка ЕОМ” являє собою засіб перевірення накопичених теоретичних знань та їх застосування з метою набуття практичних навичок в даній галузі. Ця робота включає синтез комбінаційної схеми для булевої функції п’яти змінних та проектування керуючих автоматів Мілі і Мура, заданих граф-схемою. Побудова автоматів ведеться з урахуванням реальної серії елементів, тому має і практичне значення з можливістю використання отриманого результату у промислових цілях.

Міністерство освіти і науки України
Одеський національний політехнічний університет
Інститут комп’ютерних систем
Кафедра інформаційних систем
Завдання
до курсової роботи з дисципліни
“Схемотехніка ЕОМ”
студента гр. АІ-001 Ткаченко І.О.
Тема: “Синтез комбінаційної схеми та проектування керуючого автомата Мура”.

1. Вхідні дані до проекту:
1.1 Булева функція п’яти змінних.
1.2 Граф-схема керуючих автоматів Мілі і Мура.
2. Склад розрахунково-пояснювальної записки:
2.1 Синтез комбінаційної схеми для булевої функції.
2.2 Проектування автоматів.
3. Графічний матеріал:
3.1 1 – граф - схема керуючого автомата (А3).
3.2 2 – граф - схема керуючого автомата (А3).
3.3 Лист 3 – принципова схема автомата Мура (А1).
3.4 Лист 4 – комбінаційна схема (А4).
Дата видачі завдання: “____” . “____” . 2002
Дата захисту роботи: “____” . “____” . 2002
Керівник: Ніколенко А.О.
Прийняв до виконання: Ткаченко І.О.

Зміст
Завдання на розробку
Зміст
Синтез комбінаційної схеми
Розрахування значень
Мінімізація БФ
Комбінаційна схема
Проектування автоматів
Вибір завдання
Автомат Мура
Автомат Мілі
Заключення
Перелік літератури

1 Синтез комбінаційної схеми
1.1 Визначення значень БФ
Булева функція 5 змінних F(x1,x2,x3,x4,x5) задається своїми значеннями, які визначаються 7-разрядовими двійковими еквівалентами чисел: по значенню чисел А (на наборах 0-6), В (на наборах 7-13), С (набори 14-20), по значенню (А+В+С) (набори 21-27) і на наборах 28-31 функції приймає невизначені значення.
А=13 еквівалентно 4910 =1100012 .
Проставляємо символ невизначеного значення Х110001.
В=07 еквівалентно 1010 =10102 .
Проставляємо символ невизначеного значення ХХХ1010.
С=21 еквівалентно 2310 =101112 .
Проставляємо символ невизначеного значення XХ10111.
А+В+С=41 еквівалентно 7210 =10010002 .
Відповідно, значення функцій F(x1,x2,x3,x4,x5) на наборах від 0 до 31 буде мати вигляд:
Таблиця 1
№ набору X1 X2 X3 X4 X5 F
0 0 0 0 0 0 X
1 0 0 0 0 1 1
2 0 0 0 1 0 1
3 0 0 0 1 1 0
4 0 0 1 0 0 0
5 0 0 1 0 1 0
6 0 0 1 1 0 1
7 0 0 1 1 1 X
8 0 1 0 0 0 X
9 0 1 0 0 1 X
10 0 1 0 1 0 1
11 0 1 0 1 1 0
12 0 1 1 0 0 1
13 0 1 1 0 1 0
14 0 1 1 1 0 X
15 0 1 1 1 1 X
16 1 0 0 0 0 1
17 1 0 0 0 1 0
18 1 0 0 1 0 1
19 1 0 0 1 1 1
20 1 0 1 0 0 1
21 1 0 1 0 1 1
22 1 0 1 1 0 0
23 1 0 1 1 1 0
24 1 1 0 0 0 1
25 1 1 0 0 1 0
26 1 1 0 1 0 0
27 1 1 0 1 1 0
28 1 1 1 0 0 X
29 1 1 1 0 1 X
30 1 1 1 1 0 X
31 1 1 1 1 1 X
1.2 М інімізація БФ
Отримуємо МДНФ і МКНФ булевой функції за допомогою метода карт Карно. Схеми карт Карно приведені нижче:
Таблиця 2 Карта Карно до МДНФ.
000 001 011 010 110 111 101 100
00 X 1 0 1 1 X 0 0
01 X X 0 1 X X 0 1
11 1 0 0 0 X X X X
10 1 0 1 1 0 0 1 1
В результаті мінімізації, отримаємо:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Y=X1 X3 X4 +X2 X4 X5 +X3 X4 X5 +X1 X2 X3 X4 +X1 X4 X5 +X1 X3 X4
Таблиця 3 Карта Карно до МКНФ
000 001 011 010 110 111 101 100
00 X 1 0 1 1 X 0 0
01 X X 0 1 X X 0 1
11 1 0 0 0 X X X X
10 1 0 1 1 0 0 1 1
В результаті мінімізації, отримаємо:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
y=(X1 +X2 +X4 +X5 )(X1 +X3 +X4 +X5 )(X1 +X3 +X4 +X5 )(X1 +X2 +X4 )(X1 +X3 +X4 )
_ _
(X1 +X3 +X5 )
1.3 Опис мінімізації БФ заданими методами
ДлявиборумінімальноїзМДНФіМКНФоцінимоскладністьсхемизадопомогоюцінипоКвайну. Ціна по Квайну визначається як сумарне число входів логічних елементів у складі схеми.
Такий підхід обумовлений тим, що
- складність схеми легко обчислюється по БФ, на основі яких будується схема: для ДНФ складність дорівнює сумі кількості літер, (літері зі знаком відповідає ціна 2), і кількість знаків диз’юнкції, збільшеного на 1 для кожного диз’юнктивного виразу.
- усі класичні методи мінімізації БФ забезпечують мінімальність схемі саме у змісті ціни по Квайну.
Схема с мінімальною ціною по Квайну часто реалізується з найменшим числом конструктивних елементів – корпусів інтегральних мікросхем.
Для даних функцій ми маємо:
Cкв (МДНФ)=19+6+5=30;
Cкв (МКНФ)=21+6+5=32.
Так як мінімальною ціною є Cкв (МКНФ), то для реалізації схеми будемо використовувати МДНФ.
1.4 Приведення БФ до заданого базису
Заданий базис: 3 І-НІ.
Приведемо вираз до заданого базису:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Y=X1 X3 X4 +X2 X4 X5 +X3 X4 X5 +X1 X2 X3 X4 +X1 X4 X5 +X1 X3 X4 =
=X3 (X1 X4* X4 X5* X1 X2 X4 )* X5 (X2 X4* X1 X4 )* X1 X3 X4
Для реалізації функції по останьому виразу необхідно 16 елементів 3І-НІ (Рис.1). Ранг даної схеми дорівнює 4, що негативно відображається на швидкості. Використав факторний алгоритм можливо покращити схему, збільшити швидкість його роботи.
Рис. 1 Функціональна схема для заданого базису

2. Проектування автоматів
2.1 Вибір завдання
Граф-схеми алгоритмів обираються кожним студентом в індивідуальному порядку. Вона складається з чотирьох блоків: E, F, G, H. Студенти обирають граф-схему із п’яти блоків з номерами 0...4 на підставі чисел А, В, С та (А+В+С) за наступними правилами:
- блок "Е" – схема під номером (А) mod 5 = 13mod 5 = 3;
- блок "F" – схема під номером (В) mod 5 = 7mod 5 = 2;
- блок "G" – схема під номером (С) mod 5 = 21mod 5 = 1;
- блок "H" – схема під номером (А+В+С) mod 5 = 41mod 5 = 1.
Розташування обирається з використанням номера групи. Тип тригера знаходимо по таблиці на підставі числа (А) mod 3 = 13mod 3 = 1.
(A)mod 3 ТИПТРИГЕРА
0 Т D
1 D JK
2 JK T
автомат Мілі Мура
Отримуємо D-тригер для автомата Мілі та JK-тригер для Мура. Для парних номерів за списком (21) - серія КР555.
Після відповідної розмітки будуємо таблиці переходів для обох автоматів.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию