Кодовий замок

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст.

1). Завдання на проектування. -2 -

2). Введення. -2 -

3). Абстрактний синтез автомата. -5 -

4). Структурний синтез автомата. -8 -

5). Набір елементів для фізичного синтезу. -8 -

6). Література, дата, підпис. -8 -

Завдання.

Спроектувати автомат «кодовий замок», що має три інформаційних входу A, B, C, на які подається вхідний сигнал у вісімковому коді, і два виходи Z1, Z2.

Z1 - порушується при подачі, на (A, B, C) входи, заданої послідовності сигналів.

Z2 - порушується при порушенні заданої послідовності сигналів.

В якості елементної бази рекомендується використовувати RS і JK тригери і інтегральні мікросхеми з набором логічних елементів.

Після отримання функціональної схеми слід провести аналіз на можливі помилкові комбінації і змагання в автоматі.

Для варіанту № 6 прийняти наступну послідовність вхідних сигналів:

0 - 1 - 5 - 4 - 5

7 - 5 - 7 - 3 - 7

1 - 0 - 4 - 5 - 4

- 4 - 0 - 1 - 0

Введення в проблематику та методику проектування автоматів з пам'яттю

Вузли та пристрої, які містять елементи пам'яті, відносяться до класу автоматів з пам'яттю (АП). Наявність елементів пам'яті (ЕП) надає АП властивість мати деякий внутрішній стан Q, визначається сукупністю станів всіх елементів пам'яті. У залежності від внутрішнього стану (далі званого просто станом), АП-різному реагує на один і той же вектор вхідних сигналів X. Сприймаючи вхідні сигнали при певному стані, АП переходить у новий стан і виробляє вектор вихідних змінних Y. Таким чином, для АП QH = f (Q, X) іY = φ (Q, X), де QH і Q - стану АП після і до подачі вхідних сигналів (індекс "н" від слова "нове").

Переходи АП з одного стану в інший починаються з деякого початкового стану Q0, завдання якого також є частиною завдання автомата. Наступне стан залежить від Q0 і надійшли вхідних сигналів X. У кінцевому рахунку, поточний стан і виходи автомата залежать від початкового стану і всіх векторів X, що надходили на автомат в попередніх змінах вхідних сигналів. Таким чином, вся послідовність вхідних сигналів визначає послідовність станів та вихідних сигналів. Це пояснює назву "последовател'ностние схеми", також застосовується для позначення АП.

Структурно АП відрізняються від КЦ наявністю в їх схемах зворотних зв'язків, внаслідок чого в них виявляються властивості запам'ятовування станів (корисно згадати схеми тригерних елементів, де зазначена особливість проявляється дуже наочно).

Автомати з пам'яттю в канонічному поданні розділяють на дві частини: пам'ять і комбінаційну ланцюг. На входи КЦ подаються вхідні сигнали і сигнали стану АП. На її виході виробляються вихідні сигнали і сигнали перекладу АП в новий стан.

Принциповим є поділ АП на асинхронні і синхронні. В асинхронних (рис. 1, а) роль елементів пам'яті грають елементи затримки, через які сигнали стану передаються на входи КЦ, щоб спільно з новим набором вхідних змінних визначити наступну пару значень Y і Q на виході. Елементи АП перемикаються тут під безпосереднім впливом змін інформаційних сигналів. Швидкість поширення процесу перемикань в колах асинхронного автомата визначається власними затримками елементів.

У синхронному АП (рис. 1, б) є спеціальні синхросигнали (тактирующие імпульси) С, які дозволяють елементам пам'яті прийом даних лише в певні моменти часу. Елементами пам'яті служать синхронні тригери. Процес обробки інформації впорядковується у часі, і протягом одного такту можливе поширення процесу перемикання тільки в суворо визначених межах тракту обробки інформації.

б)
а)

Рис. 1. Асинхронний (а) і синхронний (б) автомати з пам'яттю

Практичне застосування асинхронних автоматів істотно ускладнено сильним впливом на їх роботу затримок сигналів у ланцюгах АП, що створюють статичні і динамічні ризики, гонки елементів пам'яті (неодночасність спрацьовування ЕП навіть при одночасній подачі на них вхідних сигналів) та ін У підсумку характерним властивістю асинхронного автомата є те , що при переході з одного стійкого стану в інший він зазвичай проходить через проміжні нестабільні стану. Не можна сказати, що методи боротьби з небажаними наслідками ризиків і гонок в асинхронних АП відсутні, але все ж забезпечення передбачуваного поведінки АП - складна проблема. У більш-менш складних АП асинхронні схеми зустрічаються дуже рідко, а в найпростіших схемах застосовуються. Прикладом можуть служити асинхронні RS-тригери.

У синхронних автоматах кожний стан стійко і перехідні тимчасові стану не виникають. Концепція боротьби з наслідками ризиків і гонок в синхронних автоматах проста - прийом інформації в елементи пам'яті дозволяється тільки після завершення в схемі перехідних процесів. Це забезпечується параметрами синхроімпульсів, які задають інтервали часу для завершення тих чи інших процесів. У порівнянні з асинхронними, синхронні АП значно простіші в проектуванні.

На сьогоднішній день і досить тривалу перспективу основним шляхом побудови АП слід вважати застосування тактирования, тобто синхронних автоматів.

У роботах вітчизняних і зарубіжних вчених розробляється напрямок, який називається проектуванням самосинхронизирующийся пристроїв, в яких тактові імпульси йдуть зі змінною частотою, що залежить від тривалості реального перехідного процесу в схемі. Проте перспективність цього напряму ще не цілком зрозуміла.

У теорії автоматів проводиться їх класифікація за низкою ознак. Не вдаючись у подробиці, відзначимо, що в схемотехнике переважають автомати Мура, виходи яких є функціями тільки стану автомата. Для цього автомата QH = f (Q, X) і Y = φ (Q).

Залежність виходів і від стану автомата і від вектора вхідних змінних властива автоматів Милі.

Деякі функціональні вузли належать до числа автономних автоматів, які не мають інформаційних входів, і під впливом тактових сигналів переходять зі стану в стан за алгоритмом, який визначається структурою автомата.

У нашому випадку, для формування послідовності вихідних сигналів Y = {Z1, Z2} при відповідній послідовності вхідних сигналів (A, B, C) i, можна використовувати автомат з жорсткою логікою і законом функціонування автомата Мілі:

Кодовий замок


Qt +1 = f (Qt, ABCt);

Yt = φ (Qt, ABCt),

де: Q = {Q1, Q2, Q3, Qn} - безліч станів автомата; t = 0, 1, 2, 3, 4, ...

I. Абстрактний синтез автомата.

Кодовий замок


1.1)

Інтерфейс автомата (мал. 2).

Алфавіт станів автомата

D4 D3 D2 D1 D0
Q0 0 0 0 0 0
Q1 0 0 0 0 1
Q2 0 0 0 1 0
Q3 0 0 0 1 1
Q4 0 0 1 0 0
Q5 0 0 1 0 1
Q6 0 0 1 1 0
Q7 0 0 1 1 1
Q8 0 1 0 0 0
Q9 0 1 0 0 1
Q10 0 1 0 1 0
Q11 0 1 0 1 1
Q12 0 1 1 0 0
Q13 0 1 1 0 1
Q14 0 1 1 1 0
Q15 0 1 1 1 1
Q16 1 0 0 0 0

Відповідно до завдання і алфавітом станів будуємо граф переходів

Кодовий замок



Відповідно до графом переходів і таблицею станів будуємо таблицю переходів

Q C B A (CBA) Z1 Z2
D4 D3 D2 D1 D0 D4 D3 D2 D1 D0
Q0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Q1
Q0 0 0 0 0 0 1 1 1 7 0 0 0 0 1 0 1 Q5
Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 Q9
Q0 0 0 0 0 0 1 0 1 5 0 0 0 1 1 0 1 Q13
Q1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 Q2
Q2 0 0 0 1 0 1 0 1 5 0 0 0 0 0 1 1 Q3
Q3 0 0 0 1 1 1 0 0 4 0 0 0 0 1 0 0 Q4
Q4 0 0 1 0 0 1 0 1 5 1 0 0 0 0 0 0 Q0/Z1
Q5 0 0 1 0 1 1 0 1 5 0 0 0 0 1 1 0 Q6
Q6 0 0 1 1 0 1 1 1 7 0 0 0 0 1 1 1 Q7
Q7 0 0 1 1 1 0 1 1 3 0 0 0 1 0 0 0 Q8
Q8 0 1 0 0 0 1 1 1 7 1 0 0 0 0 0 0 Q0/Z1
Q9 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 Q10
Q10 0 1 0 1 0 1 0 0 4 0 0 0 1 0 1 1 Q11
Q11 0 1 0 1 1 1 0 1 5 0 0 0 1 1 0 0 Q12
Q12 0 1 1 0 0 1 0 0 4 1 0 0 0 0 0 0 Q0/Z1
Q13 0 1 1 0 1 1 0 0 4 0 0 0 1 1 1 0 Q14
Q14 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 Q15
Q15 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 Q16
Q16 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 Q0/Z1

Щоб не захаращувати таблицю переходами в стан Q0/Z2, домовимося, що при всіх інших комбінаціях Q і CBA, не описаних в таблиці, перехід буде здійснюватися так:

Q C B A (CBA) Z1 Z2
D4 D3 D2 D1 D0 D4 D3 D2 D1 D0
Qx x x x x x всі інші комбінації x 0 1 0 0 0 0 0 Q0/Z2

Далі можна було б виводити функції переходів, мінімізувати, спрощувати, знову мінімізувати ... Але є спосіб краще - прошити всі ці функції "як є" в ПЗУ, а в якості елементів пам'яті використовувати паралельний регістр з двоступінчастими D-тригерами. При цьому стан Q і сигнали CBA будуть адресою ПЗУ, а Z1, Z2 і Qн - даними, які необхідно записати за цією адресою. У всі ж інші адреси необхідно записати 01000000.

I. Структурний синтез автомата.

2.1) Використання всіх наборів виключає присутність помилкових комбінацій у функціональній схемі.

2.2) Введення додаткового синхронізуючого проводу в інтерфейс автомата (рис № 2) дозволяє використовувати тактируемого регістр з двоступінчастими тригерами, які, у свою чергу, запобігають можливим гонки в автоматі.

2.3) На сторінці № 7 реалізуємо функціональну схему.

Набір елементів для фізичного синтезу.

В якості елементної бази можна використовувати регістри з розрядністю ≥ 7 і асинхронним скиданням, ПЗУ з розрядністю адрес ≥ 8 і розрядністю даних ≥ 7, наприклад, відповідно, 74LS199 і 573РФ2.

Залишається додати, що працездатність автомата була перевірена в системі проектування електронних схем CircuitMaker Pro 6.0

Література.

Є. Угрюмов «Цифрова схемотехніка», BHV 2000.

«12» квітня 2001р. _________________


Схема автомата

Кодовий замок

Ланцюжок R1C1 забезпечує скидання регістра і приведення автомата в початковий стан при включенні харчування.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
24.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Михайлівський замок
Замок кодово-сенсорний
Камелот - замок чудес
Замок Франца Кафки
Замок Середньовіччя на території Пруссії
Світогляд Франца Кафки у романі Замок
Феодальний замок як фортеця і житло феодала
Раковецький замок XIV-XVII століть
Актив балансу ТОВ Білий замок 2
© Усі права захищені
написати до нас