Міністерство освіти та науки України

Одеський національний політехнічний університет

Інститут комп’ютерних систем

Кафедра інформаційних систем

Курсова робота

з дисципліни

«Комп’ютерна схемотехніка»

Виконав

Бородавкін С. М.,

ст. гр. АН-011

Перевірив

доц. Ніколенко А.О.

Одеса – 2003

З А В Д А Н Н Я

на курсову роботу з дисципліни

“Комп’ютерна схемотехніка”

1.1 Синтезувати комбiнацiйну схему, що реалізує задану функцію 5-ти змінних.

2. За результатами синтезу побудувати функціональну схему в заданому базисі.

1.3 Спроектувати керуючий автомат Мура за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата на елементах малого ступеня інтеграції заданої серії. Визначити максимальну затримку переключення схеми та максимальну допустиму частоту переключення.

1.4 Спроектувати керуючий автомат Мілі за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата на основі програмованих логічних матриць (ПЛМ).

Завдання видав: доц. каф. інф. систем __________ А.О. Ніколенко

Завдання одержав: ст. гр. АН-011 ____________ С.М. Бородавкін

Анотація

Метою даної курсової роботи являється закріплення основних теоретичних і практичних положень дисципліни «Комп’ютерна схемотехніка» і одержання навички в проектуванні принципових схем цифрових пристроїв обчислювальної техніки. Знання, одержані під час вивчення цієї дисципліни, використовуються для аналізу та синтезу різноманітних цифрових пристроїв обчислювальної техніки та автоматики. На початку роботи виконується вибір варіанту за схемою розглянутою складачем роботи. По-перше синтезується комбінаційна схема і за результатами синтезу будується функціональна схема в базисі 2І-НІ. Потім проектується автомат Мура за блок-схемою і будується принципова схема автомату на елементах малого ступеня інтеграції серії КР1533. Проектується автомат Мілі за заданою граф-схемою алгоритму і будується схема на основі ПЛМ.

Зміст

1. Синтез комбінаційної схеми

1.1. Отримання вихідної БФ

1.2. Мінімізація БФ

1.3. Вибір базиса. Застосування факторного алгоритму

2. Синтез управляючого автомата Мура

2.1. Вибір вихідних даних для проектування

2.2. Розрахунок даних синтезу

3. Синтез управляючого автомата Мілі

3.1. Вихідні дані

3.2. Дані синтезу

4. Перелік використаної літератури

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

1. СИНТЕЗ КОМБІНАЦІЙНОЇ СХЕМИ

1.1. Отримання вихідної БФ

Вихідна БФ 5-ти змінних задається своїми значеннями, які визначаються 7-розрядними двійковими еквівалентами чисел, що вибираються з таблиці 1 [1] за значеннями числа (А), місяця (В) і порядкового номера (С) за списком групи. Значення функції на наборах:

• 0-6 – за значенням А;

• 7-13 – за значенням В;

• 14-20 – за значенням С;

• 21-27 – за значенням (А + В + С);

• 28-31 – невизначені значення.

A = 27 ® 37₁₀ = 100101₂ ® X100101

B = 6 ® 59₁₀ = 100101₂ ® X111011

C = 6 ® 59₁₀ = 100101₂ ® X111011

S_ABC = 39 ® 62₁₀ = 111110₂ ® X111110

Таким чином, таблиця істиності для вихідної функції F(X1, X2, X3, X4, X5) має вигляд:

Таблиця 1.1.1

Вихідна БФ для синтезу КС

№	X 1	X 2	X 3	X 4	X5	F
0	0	0	0	0	0	X
1	0	0	0	0	1	1
2	0	0	0	1	0	0
3	0	0	0	1	1	0
4	0	0	1	0	0

1

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

1

9

0

1

0

0

1

1

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

1

14

0

1

1

1

0

X

15

0

1

1

1

1

1

16

1

0

0

0

0

1

17

1

0

0

0

1

1

18

1

0

0

1

0

0

19

1

0

0

1

1

1

20

1

0

1

0

0

1

21

1

0

1

0

1

X

22

1

0

1

1

0

1

23

1

0

1

1

1

1

24

1

1

0

0

0

1

25

1

1

0

0

1

1

26

1

1

0

1

0

1

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. Мінімізація БФ

Виконаємо мінімізацію отриманої БФ по нулях і по одиницях для вибора мінімальної НФ.

	000	001	011	010	110	111	101	100
00	X	1			1	X		1
01	1	1		1	X	1	1	1
11	1	1		1	X	X	X	X
10	1	1	1		1	1	X	1

Рис. 1.2.1. Карта Карно для МДНФ

МДНФ = ++++++ (1.2.1)

Ціна за Квайном такої МДНФ С_кв = 29.

	000	001	011	010	110	111	101	100
00	X		0	0		X	0
01			0		X
11			0		X	X	X	X
10				0			X

Рис. 1.2.2. Карта Карно для МКНФ

МКНФ=(X₁+X₂+X₃+)(+X₃++)(X₂+X₃++X₅)(X₂++

+X₄+) (1.2.2)

Ціна за Квайном С_кв=27.

1.3. Вибір базиса

Застосування факторного алгоритму. Виходячи з результатів, отриманих на попередньому кроці, для синтеза КС вибирається МКНФ. Синтез схеми буде виконаний у базисі 3АБО НІ. В результаті виконання факторного алгоритму вихідна МКНФ набуває вигляду:

(1.3.1)

КС, реалізуюча задану БФ, має вигляд:

Рис. 1.3.1. Синтезована КС

2. СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЧОГО АВТОМАТА МУРА

2.1. Вибір вихідних даних для проектування

Граф-схема алгоритму складається з трьох блоків E, F, G, і вершин BEGIN і END. Загальна структура граф-схеми показана на рис. 8 [1]. Типи блоків вибираються на основі чисел А, В, С (див. п.1.1).

• Блоку E відповідає схема (A mod 5) = (27 mod 5) = 2;

• блоку F відповідає схема (B mod 5) = (6 mod 5) = 1;

• блоку G відповідає схема (C mod 5) = (6 mod 5) = 1.

Стани автомата будемо кодувати, починаючи з 00000 до 10010 так, що Код стану = Номер стану – 1.

Для синтезу автомата обираються D-тригери, синтез виконується на элементах 555-ї серії ТТЛ.

На підставі отриманих даних будуємо вихідну граф-схему алгоритма. Остання наведена у додатку 1.

2.2. Розрахунок даних синтезу

Табл. 2.2.1

Таблиця переходів автомата Мура

am	Kam	as	Kas	X	D
a1(-)	00000	a2	00001	1	D5
a2(y2y4)	00001	a4	00011	1	D4 D5
a3(y3y6)	00010	a4	00011	X5	D4 D5
		a6	00101		D3 D5
		a7	00110	X6	D3 D4
a4(y7)	00011	a5	00100		D3
		a6	00101	X1	D3 D5
a5(y1 y9)	00100	a8	00111	1	D3 D4 D5
a6(y8)	00101	a8	00111	X2	D3 D4 D5
		a9	01000		D2
a7(y3)	00110	a9	01000	1	D2
a8(y1y8)	00111	a10	01001	X4	D2D5
		a12	01011		D2D4 D5
		a13	01100	X3	D2D3
a9(y5y9)	01000	a12	01011	X4	D2D4 D5
		a13	01100	X4X3	D2D3
		a13	01100	X1	D2D3
		a3	00010		D4
a10(y4)	01001	a11	01010	1	D2D4
a11(y4y5)	01010	a14	01101	1	D2D3D5
a12(y3y10)	01011	a14	01101	1	D2D3D5
a13 (y6)	01100	a3	00010	1	D4
a14(y1 y8)	01101	a16	01111	X4	D2D3 D4D5
		a18	10001		D1D5
		a19	10010	X3	D1D4
a15(y5y9)	01110	a18	10001	X4	D1D5
		a19	10010	X4X3	D1D4
		a19	10010	X1	D1D4
		a15	01110		D2D3 D4
a16(y4)	01111	a17	10000	1	D1
a17(y4y5)	10000	a1	00000	1	-
a18(y3y10)	10001	a1	00000	1	-
a19(y6)	10010	a15	01110	1	D2D3 D4

Функції виходів автомата:

Y₁=a₅ + a₈+ a₁₄

Y₂=a₂

Y₃=a₃ + a₇+ a₁₂+ a₁₈

Y₄=a₂+ a₁₀+ a₁₁+ a₁₆+ a₁₇

Y₅=a₉ + a₁₁+ a₁₅+ a₁₇

Y₆=a₃ + a₁₃ + a₁₉

Y₇=a₄

Y₈=a₆ + a₈+ a₁₄

Y₉=a₅ + a₉+ a₁₅

Y₁₀=a₁₂ + a₁₈

Функції порушення

D₁=a₁₄+a₁₅(X₄+X₁)+a₁₆

D₂=a₆+a₇+a₈+a₉(X₄+X₁)+a₁₀+a₁₁+a₁₂+a₁₄X₄+a₁₅+a₁₉

D₃ =a₃+a₄+a₅+a₆X₂+a₈+a₉X₄+a₉+

+a₁₀+a₁₃+a₁₄X₄+a₁₄X₃+a₁₅X₄X₃+a₁₅X₁+a₁₅+a₁₉

D₄=a₂+a₃(X₅+X₆)+a₅+a₆x₂+a₈+a₉X₄+a₉+a₁₀+

+ a₁₃+a₁₄(X₄+X₃)+a₁₅(+X₃)+a₁₉

D₅₌a₁+a₂+a₃(X₅+X₆)+a₄X₁+a₅+a₆X₂+a₈(X₄+)+a₉X₄+a₁₁+

+a₁₂+a₁₄X₄+a₁₄+a₁₅X₄

Принципова схема синтезованого автомата Мура представлена у додатку 2.

3. СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЧОГО АВТОМАТА МІЛІ

3.1. Вихідні дані

Вихідна граф-схема алгоритму має той самий вигляд, що й для автомата Мура (див додаток 2). Автомат синтезується на базі Т-тригерів.

Кодування станів здійснюється так само, як і для автомата Мура:

Код стану = Номер стану - 1

Розмітка станів для автомата Мілі виконана синім кольором.

3.2. Дані синтезу

Таблиця 3.1.1

Таблиця переходів-виходів автомата Мілі

am	Kam	as	Kas	X	Y	T
a1	0000	a2	0001	1	y2y4	T4
a2	0001	a3	0010	1	y7	T3 T4
a3	0010	a4	0011		y1 y4	T4
		a10	1001	X1	y8	T1 T3 T4 a4 0011 a5 0100 1 y1 y8 T2 T3 T4 a5 0100 a6 0101 y4 T4 a7 0110 y3 y10 T3 a13 1100 X3 y6 T1 a6 0101 a7 0110 1 y4 y5 T3 T4 a7 0110 a8 0111 1 y1 y8 T4 a8 0111 a9 1000 X4 y4 T1 T2 T3 T4 a1 0000 y3 y10 T2 T3 T4 a15 1110 X3 y6 T1 T4 a9 1000 a1 0000 1 y4 y5 T1 a10 1001 a5 0100 X2 y1 y8 T1 T2 T4 a11 1010 y5 y9 T3 T4 a11 1010 a7 0110 X4 y3 y10 T1 T2 a13 1100 X4X3 y6 T2 T3 a13 1100 X1 y6 T2 T3 a12 1011 y3 y6 T4 a12 1011 a3 0010 X5 y7 T1 T4 a10 1001 y8 T3 a14 1101 X6 y3 T2 T3 a13 1100 a12 1011 1 y3 y6 T2 T3 a14 1101 a11 1010 1 y5 y9 T2 T3 T4 a15 1110 a16 1111 1 y5 y9 T4 a16 1111 a1 0000 X4 y3 y10 T1 T2 T3 T4 a15 1110 X4X3 y6 T4 a15 1110 X1 y6 T4 a16 1111 Y5 y9 - Y1= a3+ a4 + a7 + a10 X2 Y2= a1 Y3= a5+a8+a11X4+a11X1+a14X6 +a13+a16X4 Y4=a1+ a5 X4+ a6 + a8 X4+ a9 Y5= a6 + a9 + a10+a14+a15+a16 Y6=a5X4X3+a15X3+a11X4X3+a11X1+a11+a13+a16X4X+a15X1 Y7=a2+a12X5 Y8=a3X1+a4+a7+a10X2+a12 Y9=a3+a10+a14+a15+a16 Y10=a5+a8+a11X4+a16 X4 Функції порушення: T1=a3X1+a5X3+a8X4+a8X3+a9+a10 X4+a12X5+a16 X4 T2=a4+a8X4+a8+a10X2+a11X4+a11X4X3+a11X1+a12X6+ +a13+a14+a16X4 T3=a2+a3X1+a4+a5+a6+a8X4+a8+a10+a11X4X3+a11X1+ +a12+a12X6+a13+a14+a16X4 T4=a1+a2+a3+a3X1+a4+a5X4+a6+a7+a8+a10+a11+a12X5+a14+a15+ +a16X4+a16X4X3++a16X1 Принципову схему автомата Мілі необхідно побудувати на основі ПЗП. Для цього будемо використовувати ПЗП К555РЕ4 розрядністю 2Кх8, тобто 2048 8-бітових слів. Очевидно, таких ПЗП необхідно взяти у кількості 2, оскільки необхідно реалізувати всього 14 функцій (10 функцій виходу і 4 функції для переходу в новий стан). Таким чином, адресний простір буде використаний наполовину. Таблиця з прошивкою ПЗП наведена у додатку 3. Принципова схема автомата Мілі наведена у додатку 4. 4. ЛІТЕРАТУРА 1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни „Комп’ютерна схемотехніка” для студентів спеціальностей 7.080401, 7.080403 / Укл.: С.Г.Антощук, А.О.Ніколенко, М.В.Ядрова, О.В.Глазєва. – Одеса: ОНПУ, 2003. 2. Баранов С.І. “Синтез мікропрограмних автоматів”.-Л.:Енергія,1979. 3. Угрюмов Є.П. “Цифрова схемотехніка”.-С.ПБ.:БХВ-Петербург,2001. 4. Справочник по інтегральним мікросхемам / Під ред. Б.В. Тарабрина.-М.: Радіо і зв’язок, 1987. ДОДАТОК 1 Граф-схема алгоритма для синтезу автоматів Мура і Мілі 1. Реферат Порядок проведения маркетинговых исследований 2. Контрольная работа Організація надання міжнародних експедиторських послуг 3. Реферат Перванэ 4. Реферат Практическая работа по Основам менеджмента 5. Реферат Компетенция органов нотариата в Российской Федерации 6. Отчет_по_практике на тему Планирование проведения уроков по обществоведению 7. Контрольная работа Граждане как субъекты административного права 4 8. Реферат на тему Униатство Брестская церковная уния 1596 года 9. Реферат на тему Психолого-дидактичний аналіз помилок студентів при навчанні інформатики 10. Реферат на тему Separation Or Assimilation Essay Research Paper Separation Bukvasha Правила Контакты