Задание на третий раздел курсовой работы по курсу «Математические основы теории систем»

Задание на третий раздел курсовой работы по курсу
«Математические основы теории систем»

Синтезировать функциональную схему автомата с памятью, если известно содержательное описание алгоритма его функционирования, его возможные параметры и тип триггера. Заданием предусматривается 48 вариантов, которые приводятся в нижеследующей таблице. В этой таблице варианты отличаются друг от друга значениями трех показателей, а именно: алгоритмом функционирования, параметрами алгоритма и типом триггеров, используемых в качестве элементов памяти.

Вариант	Код алго-ритма	Параметр алгоритма	Тип триггера
1-4	1	слова типа un...d	1. D; 2. T; 3. RS; 4. JK
5-8	2	нет	5. D; 6. T; 7. RS; 8. JK
9-12	3	три этажа	9. D; 10. T; 11. RS; 12. JK
13-16	3	четыре этажа	13. D; 14. T; 15. RS; 16. JK
17-20	4	нет	17. D; 18. T; 19. RS; 20. JK
21-24	5	нет	21. D; 22. T; 23. RS; 24. JK
25-28	6	три разряда	25. D; 26. T; 27. RS; 28. JK
29-32	6	четыре разряда	29. D; 30. T; 31. RS; 32. JK
33-36	7	нет	33. D; 34. T; 35. RS; 36. JK
37-40	8	две кнопки	37. D; 38. T; 39. RS; 40. JK
41-44	8	три кнопки	41. D; 42. T; 43. RS; 44. JK
45-48	9	нет	45. D; 46. T; 47. RS; 48. JK
49-52	10	нет	49. D; 50. T; 51. RS; 52. JK

Ниже приводится содержательное описание десяти алгоритмов, каждый из которых имеет свой код в соответствии с порядковым номером в следующем перечислении.

1. Автомат должен просматривать английский текст из 26 букв и пробелов и подсчитывать число слов с заданными характеристиками [3].

2. Автостраду пересекает второстепенная дорога. На перекрестке установлен светофор, система управления которого получает сигналы от реле времени и от параллельно соединенных датчиков давления, вмонтированных в полотно второстепенной дороги в определенных местах. Система должна функционировать следующим образом. Сигнал от реле времени отсутствует в течение 60 сек. (х1=0) и появляется на 30 сек. (х1=1). Красный сигнал светофора (z=1) на автостраде может включаться лишь на интервале, на котором х1=1. Включившись в начале этого интервала, он должен оставаться включенным на протяжении всего интервала. Срабатывание датчиков давления (х2=1) приводит к включению светофора (z=1) на автостраде на очередном интервале включения реле (х1=1) [5].

3. Грузовой лифт обслуживает многоэтажный магазин, имеет кнопку вызова на каждом этаже и работает по следующим правилам: если нажата одна кнопка, то лифт движется на соответствующий этаж; если одновременно нажаты несколько кнопок, то лифт движется на самый нижний из всех этажей, на которых нажаты кнопки. Ни одна кнопка не может быть нажата во время движения [3].

4. На схему N поступают сигналы от двух импульсных генераторов напряжения V1 и V2. Каждый генератор генерирует положительный или отрицательный импульс с периодом 1 мкс. Элемент Р вызывает задержку на 1 мкс. Схема N выдает положительный импульс, когда оба поступающие на ее входы импульса положительны, и отрицательный во всех других случаях (см. рис. 1) [3].

5. Десятичный счетчик. Автомат имеет блок памяти (БП), выходные сигналы триггеров которого формируют кодовый набор, интерпретирующий как десятичная цифра в двоично-десятичном коде. Каждый синхронизирующий импульс сигнала С увеличивает значение кода, которое достигнув 9, переводится следующим синхронизирующим импульсом в 0. При переходе от 9 к 0 автомат выдает выходной сигнал Р=1, который указывает на переполнение счетчика (сигнал называют сигналом переноса).

Входной сигнал R=1 сбрасывает текущее значение состояния автомата в начальное, соответствующее цифре 0. Структурная схема автомата представлена на рис. 2. [2]

6. Реверсивный двоичный счетчик. Автомат имеет два входных сигнала (U - сигнал управления направлением счета, R - сигнал сброса текущего состояния в исходное), и два выходных сигнала (Р - сигнал переполнения счетчика, Z - сигнал, указывающий на ситуацию противоположную переполнению). Выходным сигналом блока памяти формируют кодовый набор, интерпретируемый как двоичная величина. При поступлении каждого синхронизирующего импульса сигнала С содержимое счетчика увеличивается при U=1 на единицу и уменьшается на единицу при U=0. Сигнал переполнения счетчика (P=1) появляется при переходе от кодового набора 11...1 к набору 00...00. Сигнал заема (Z=1) появляется при переходе от кодового набора 00...0 к набору 11...1. Структурная схема автомата представлена на рис. 3 [2]

7. Автомат светофора. Синтезировать автомат светофора на перекрестке главной улицы с второстепенной. Перекресток имеет четыре кнопки К1-К4 для пешеходов и два датчика Д1-Д2 наличия автомобилей на второстепенной улице. Схема перекрестка приведена на рис. 4

Автомат должен работать таким образом, чтобы зеленый сигнал светофора для второстепенной улицы включался только по сигналам датчиков Д1-Д2 или в случае запросов от пешеходов, вводимых с помощью кнопок К1-К4 через 30 сек. после нажатия кнопки. В остальное время зеленый сигнал светофора должен быть выключен для основной дороги. Желтый свет включается на 10 секунд. [1].

8. Разработать функциональную схему кодового замка комнаты. Соленоид должен оттягивать ригель замка после поочередного нажатия определенного ряда различных кнопок (двух, трех и т. д.) из десяти кнопок. В исходное состояние схема возвращается единичным уровнем сигнала, снимаемого с контакта при открывании двери [4].

9. По заданному участку дороги с односторонним движением движутся грузовые (ГА) и легковые (ЛА) автомобили. Необходимо разработать систему, отделяющую одни от других. При этом использовать пару фотоэлементов х1 и х2, разместив их в определенных точках дороги (см. рис. 5)

Фотоэлементы разделены расстоянием L, и каждый из них выдает постоянный сигнал, пока какая-нибудь часть автомобиля проходит перед ним. Длина ГА считается большей L, но меньшей 2L, а все ЛА короче L. Предполагается, что при прохождении перед фотоэлементами, расстояние между соседними автомобилями не может быть меньше чем 2L. Выход системы z возбуждается всякий раз при прохождении по дороге ГА слева направо.

10. Автомат включает сбрасыватель в том случае, когда изделие, движущиеся по конвейеру, находится на расстоянии L либо меньше от предыдущего изделия. Измерение L производится двумя фотодатчиками D1 и D2 , расположенными вдоль конвейера (рис. 6)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.   В соответствии с одной из методик синтезировать формальное описание абстрактного автомата заданного типа в виде таблицы переходов и таблицы выходов.

2.   Произвести кодирование входных, выходных символов и состояний абстрактного автомата в произвольном двоичном коде.

3.   Построить обобщенную функциональную схему структурного автомата с учетом заданного типа триггеров.

4.   Записать для своего варианта в общем виде каноническую систему логических функций, описывающих функционирование синтезирующего автомата.

5.   Минимизировать полученные логические функции любым известным методом.

6.   Построить функциональную схему синтезируемого автомата.

ЛИТЕРАТУРА

1. , Сташин проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М: Энергоавтомиздат, 19с.

2. Компьютеры: Справочное руководство. В 3-х т. Т.1./ Под ред. Г. Хелмса - М.: Мир, 19с.

3. Введение в теорию конечных автоматов. - М.: Наука, 19с.

4. Потемкин узлы цифровой автоматики. М.: Энергоавтомиздат, 19с.

5. Асинхронные последовательностные схемы. М.: Наука, 1977. ‑ 400 с.

6. Якубайтес асинхронных конечных автоматов. Рига: Зинатне. – 19с.