Кафедра «Информационные и управляющие системы»

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Кафедра «Информационные и управляющие системы»

Курсовой работа

по дисциплине «Математическая логика и теория алгоритмов»

Выполнил

студент гр. 33504/3 Абасов Э. А.

Руководитель Тышкевич А. И.

Санкт-Петербург

2016

Оглавление

Введение. 3

Программа курсовой работы. 3

Цели работы. 3

Формулировка задания. 4

Расшифровка задания. 4

Граф управляющего автомата. 5

Описание функционирования часов. 5

Описание импульсных входов управляющего автомата. 7

Описание импульсных выходов управляющего автомата. 7

Общая структурная схема часов. 8

Элементы требующие пояснения. 8

Схема ЭП и блок начальной установки. 10

Блок FL. 10

Таблица истинности. 10

Оптимизация потенциальных микрокоманд с помощью карт 11

Функциональная схема. 12

Таблица кодирования дней. 12

Кодирование входных и выходных сигналов. 13

Кодирование входов и выходов. 14

Блок F. 15

Минимизация с помощью карт Карно. 16

Функциональная схема. 18

Определение площади микросхемы, реализующей. 18

построенную функциональную схему. 18

Введение

Программа курсовой работы

Конечно-автоматная модель, приведенная в методических указаниях, описывает самую простую схему электронных часов. Однако, сравнительно несложная модификация этой простой схемы может привести к существенному увеличению их функциональных возможностей. Именно такую модификацию и следует выполнить в курсовой работе. Перечислим некоторые возможности, которые легко могут быть добавлены к основной схеме часов:

Ø Отображение секунд и “сброс” секунд (точная подводка часов);

Ø Звуковая сигнализация каждый час и возможность ее отключения;

Ø Отображения дня недели;

Ø Отображение числа, месяца, года (и их коррекция);

Ø Секундомер;

Ø Будильник, и т.д..

Цели работы

Целью работы является синтез функциональной схемы электронных часов по описанию их дополнительных возможностей по отношению к простому отображению времени.

При выполнении работы необходимо:

1. Построить граф управляющего автомата часов и дать пояснения к нему. Пояснения предполагают описание логического смысла каждого состояния, перечень визуальной информации, выводимой на индикаторы, а также порядок использования всех тех возможностей часов, которые перечислены в задании.

2. Изобразить общую структурную схему электронных часов с указанием всех необходимых управляющих микрокоманд (импульсных и потенциальных). Функции каждого блока структурной схемы должны быть объяснены. Должны быть даны также пояснения функции всех управляющих микрокоманд.

3. Провести кодирование входных и выходных воздействий и состояний автомата.

4. Построить минимизацию функций блоков F и Fi.

5. Построить общую функциональную схему. При этом необходимо четко описать алгоритм работы и уметь объяснить принцип проектирования всех блоков.

6. Определить (приблизительно) площадь микросхемы, реализующей построенную функциональную схему при достигнутой современной плотности компоновки транзисторов.

Формулировка задания

Вариант курсовой работы: 110101101

Базовые функции:

Ø Отображение и корректировка минут и часов текущего времени

Расшифровка задания

Дополнительные функции:

Ø A – 1 – отображение и корректировка дня недели

Ø B – 1 – корректируемое значение высвечивается постоянно

Ø C – 0 – корректировка десятков и единиц совместная

Ø D – 1 – режим работы часов 24-ти часовой

Ø E – 0 – отключение индикатора с целью экономии энергии отсутствует

Ø F – 1 – останов часов по нажатию кнопки

Ø G – 1 – секундомер простой (сброс – пуск – останов)

Ø H – 0 – звуковая сигнализация отсутствует

Ø I – 1 звуковой сигнал в устанавливаемое время (будильник) в течении 10 секунд (с возможностью отключения)

Граф управляющего автомата

Элементы требующие пояснения

Микрокоманды

Ø Импульсные:

i1 – +1 в счетчик минут

i2 – +1 в счетчик часов

i3 – +1 в счетчик минут будильника

i4 – +1 в счетчик часов будильника

i5 – вкл./выкл. будильник (изменить значение счетчика на 1 или 0)

i6 – обнулить счетчики секундомера

i7 – +1 в счетчик дней

Ø Потенциальные:

L1 – подключение счетчиков секундомера к генератору тактовых импульсов. При наличии этого сигнала секундомер запускается, при отсутствии - останавливается.

L2, L3 – управление мультиплексором. Позволяет выводить на индикаторы текущее время, время секундомера или время будильника.

L4, L5 – управление подачей сигналов непосредственно на индикаторы с целью

отключения некоторых разрядов при корректировке времени, будильника или даты.

Элементы схемы

Ø СЧ16 – счетчик, считающий от 0 до 1. Отвечает за вкл/выкл режима будильника и отображение значка будильника на дисплее часов.

Ø RC1(2) – элемент, который при изменении сигнала с низкого уровня на высокий вырабатывает импульс низкого уровня требуемой длительности (n сек.). Длительность импул ьса определяется значениями емкости и сопротивления.

Ø ЗК – элемент, который порождает звук будильника.

Ø КП – компаратор, который постоянно сравнивает счетчики текущего времени со счетчиками будильника. Если они совпадают, то начинает вырабатываться сигнал высокого уровня.

Ø ОТКЛ – при нажатии любой кнопки вырабатывается сигнал высокого уровня, что приводит к откл будильника.

Ø МП (Мультиплексор ) - элемент, который выбирает определенные сигналы из нескольких.

Объяснение работы МП:

L2	L3	На экран
0	0	l1...l6
0	1	l12...l15
1	0	l8...l11
1	1	l16

Блок FL

Таблица истинности

S	q1	q2	q3	q4	L1	L2	L3	L4	L5
S0	0	0	0	0	1	0	0	1	1
S1	0	0	0	1	0	0	0	0	1
S2	0	0	1	0	0	0	0	1	0
S3	0	0	1	1	1	1	0	1	1
S4	0	1	0	0	1	1	0	0	1
S5	0	1	0	1	1	1	0	1	0
S6	0	1	1	0	0	1	0	1	1
S7	0	1	1	1	0	0	1	1	1
S8	1	0	0	0	1	0	1	1	1
S9	1	0	0	1	1	1	1	0	1
S10	1	0	1	0	1	1	1	0	1

Оптимизация потенциальных микрокоманд с помощью карт

L1: q3 + ┐q3q1┐q2 + ┐q1q2

L2: ┐q1┐q4q2 +q 3┐q4 + q4┐q3+ q1┐q2

L3: q1┐q2q4

L4: ┐q1q2 + ┐q1q4

L5: ┐q1┐q3┐q4 + ┐q1┐q2┐q4 + q1┐q2┐q4 + ┐q1q2q4 + ┐q1q3q4

Функциональная схема

Таблица кодирования дней

a1	a2	a3	A
0	0	0	пн
0	0	1	вт
0	1	0	ср
0	1	1	чт
1	0	0	пт
1	0	1	сб
1	1	0	вс

Таблица переходов из таблицы кодирование входных и выходных сигналов.

	a	b	c	a	b	c
S0	S3	S10	S1	z0	z0	z0
S1	S1	S1	S2	z0	z1	z0
S2	S2	S2	S0	z0	z2	z0
S3	S7	S4	S3	z0	z0	z0
S4	S4	S5	S4	z3	z0	z0
S5	S5	S6	S5	z4	z0	z0
S6	S6	S0	S6	z5	z0	z0
S7	S8	S0	S7	z0	z0	z6
S8	S7	S8	S8	z0	z0	z7
S9	S9	S0	S9	z0	z0	z0
S10	S10	S9	S10	z0	z0	z0

Блок F

x1	x2	q1	q2	q3	q4	Q1	Q2	Q3	Q4	Y1	Y2	Y3	Y4
0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0
0	1	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
0	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	1
1	0	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0
0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0
0	1	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	1	0
1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	1	1	0	1	1	1	0	0	0	0
0	1	0	0	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	1	1
0	1	0	1	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0
1	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0
0	1	0	1	0	1	0	1	1	0	0	0	0	0
1	0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	0
0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1	0
0	0	1	0	0	0	0	1	1	1	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0
0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	0	1	1	0	0	1	0	1	1	1
0	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	0	0
0	1	1	0	1	0	1	0	0	1	0	0	0	0
1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	0	0	0	0