Построение схемы цифрового автомата

После записи функций переходим непосредственно к построению самой схемы цифрового автомата приведенной на рисунке 2.

По полученным выражениям строится логическая схема комбинационного узла в базисе И-НЕ, т.е. на элементах Шеффера. Входящие в выражения значения от a₀ до a₈, определяемые комбинацией значений Q₄, Q₃, Q₂, Q₁, могут быть получены с помощью дешифратора DC. Остальная часть схемы строится в соответствии с полученными для выходных величин логическими выражениями. Для построения использованы элементы: 2И-НЕ, 3И-НЕ, 4И-НЕ, 8И-НЕ - входящие в состав микросхемы серии К155.

Дешифратор понадобится в схеме для преобразования кодовых комбинаций состояний триггеров в одиночный управляющий сигнал, который будет соответствовать состоянию автомата. В данной схеме используется дешифратор ИД10 серии К155. Эта интегральная схема D1 представляет собой дешифратор с четырьмя адресными информационными входами и имеет 9 прямых выходов. С выхода дешифратора в комбинационную схему снимаются состояния цифрового автомата.

Также в схеме необходимы четыре триггера, так как число триггеров для построения регистра состояний равно разрядности кодовой комбинации состояния. В данной схеме используются триггеры К155ТВ15. Вход “С” триггеров T1,T2,T3,T4 объединяем и подаем на разъем “C”. Переход триггеров в новое состояние будет происходить в одно и тоже время по отрицательному фронту импульса, который поступает на входы “С” всех триггеров с разъёма “C”. Выходы триггеров подключаются на входы дешифратора.

Также в схеме используется резистор МЛТ - 0,5 – 1 кОм 5% , предназначенный для ограничения тока питания, подаваемого с источника на выводы триггера.

При построении схемы необходимо учитывать начальное состояние автомата. В начальное состояние автомат переходит при появлении низкого уровня напряжения предварительной установки триггеров. По заданию начальное состояние – a₅. Это говорит о том, что при появлении нуля на разъёме начальной установки регистр состояний должен переключиться в состояние a₅, то есть необходимо подать единицу на входы S1, и S3.

2.7 Описание работы схемы на переходе

После составления схемы цифрового автомата приступаем к описанию её работы на заданном переходе. В данной курсовой работе задан переход из а₈ в а₅. Исходя из таблицы функционирования цифрового автомата (таблица 3) проверяются все значения выходных сигналов y₁, у₂, у₃, у₄, у₅, у₆. Если значения на выходе этих сигналов совпадут со значениями таблицы функционирования на переходе из а₈ в а₅, то из этого следует, что схема составлена правильно, а если не совпадут, то необходимо проверить правильность её построения, иначе схема будет работать неправильно. Сигналы у₁=1, у₂=0, у₃=0, у₄=0, у₅=0, и у₆=1. Это соответствует значениям в таблице на данном переходе. Выставляем на выходах триггеров значения того состояния, в котором находится цифровой автомат, т.е. Q1 = 0, Q2 = 1, Q3 = 0, Q4 = 0 (таблица 1). На вход дешифратора D1 поступает кодовая комбинация 1000, следовательно, на его втором выходе будет активный уровень, т.е. логическая единица. На всех остальных выходах будет логический ноль. Далее эти значения поступают в комбинационную схему формирования выходного сигнала. Так же в схему поступает логическая единица с входа х₁, который подключен к разъёму Х1. Под действием работы схемы, которая строится на логических элементах 2И-НЕ, 3И-НЕ, 4И-НЕ, 8И-НЕ на входы триггеров поступают логические уровни, соответствующие переключению их в новое состояние. Так, например, триггер Т2 совершают переход 0→0, так как на входы J2, К2 поступают логические нули, после сформирования этих сигналов триггер Т2 сохраняет предыдущее состояние. Триггеры Т1 и Т3 совершают переход 0→1, так как на входы J1 и J3 поступает логические единицы. Триггер Т4 совершит переход 1→0, так как на вход K1 поступает логическая единица. Следовательно, триггеры переключатся правильно, и цифровой автомат переходит в новое состояние 1010, то есть в а₅.

Заключение

В процессе курсового проекта был выполнен расчет и построена схема цифрового автомата по принципу схемной логики. Построенный цифровой автомат реализует последовательность цифровых кодов и выдачу управляющих сигналов. Данное устройство может применяться в управляющих системах обработки информации и в системах управления, каким – либо технологическим процессом.

После построения схемы цифрового автомата следовала проверка её работы на переходе, заданном преподавателем. Проделав проверку схемы можно сделать вывод, что построенная схема работает правильно. Так как переход из одного состояния в другое под действием внешнего признака, необходим для осуществления данного перехода, сопровождается формированием сигналов управления триггерами на заданном переходе происходит формирование именно тех сигналов, которые необходимо для того, чтобы регистр состояний, построенный на триггерах, сформировал кодовую комбинацию состояния, в которое должен перейти автомат при подаче следующего тактирующего импульса.

В ходе работы были также закреплены теоретические знания и приобретены практические навыки по расчету и построению схемы цифрового автомата при заданном алгоритме функционирования.

Литература

· Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. – Москва: Машиностроение, 1993.

· Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – Москва: Радио и связь, 1987.

· Цифровые интегральные микросхемы: /Под. ред. Мальцева, Н.С. Долидзе и др. – Москва: Радио и связи, 1994.

· Цыбаков Б.В. Вычислительная техника: Методические указания к курсовой работе. АКТ (филиал) СПГУТ. – Архангельск, 2000.

· Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник. – Москва: Радио и связь, 1987.