104	ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ «Анализ и синтез цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

СИНТЕЗ АСИНХРОННЫХ И СИНХРОННЫХ АВТОМАТОВ НА ОСНОВЕ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

14.1 Цель работы

а) Изучение принципа действия асинхронных и синхронных автоматов; б) овладение методами синтеза цифровых автоматов на основе мульти-

плексоров; в) знакомство с методикой тестирования цифровых синхронных и асин-

хронных автоматов на основе мультиплексоров.

14.2Подготовка к работе

1.Изучить методы синтеза асинхронных и синхронных автоматов на основе мультиплексоров [1, 4, 5].

2.Ознакомиться с моделями цифровых мультиплексоров в составе библиотеки компонентов программы Micro-Cap.

3.Произвести синтез асинхронного (синхронного) автомата, указанного в рабочем задании п. 14.3 на основе мультиплексоров с обратными связями (номер варианта определяется порядковым номером студента в журнале посещаемости).

4.Разработать и нарисовать в схемном редакторе программы Micro-Cap принципиальную схему синтезированного автомата на основе компонентов, входящих в состав библиотеки моделей программы.

5.Разработать методику контроля правильности функционирования синтезированных цифровых автоматов с учетом возможностей программы

Micro-Cap.

14.3Рабочее задание

Синтезировать и протестировать с помощью программы Micro-Cap следующие цифровые автоматы (номер задания определяется порядковым номером студента в журнале посещаемости).

1.Асинхронный автомат для выделения первого полного импульса UИ1, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (рис. 14.1).

2.Асинхронный автомат для выделения первой полной паузы UП1, следующей за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (рис. 14.1).

104

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ «Анализ и синтез цифровых исмешанных аналого-цифровых устройств»

105

3.Асинхронный автомат для выделения второго полного импульса UИ2, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (рис. 14.1).

4.Асинхронный автомат для выделения второй полной паузы UП2, следующей за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (рис. 14.1).

5.Асинхронный автомат для выделения третьего полного импульса UИ3, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (рис. 14.1).

	UG	UИ1	UИ2	UИ3
		UП1	UП2	UП3	t
	US, UZ				t
	Uвых				t

Рисунок 14.1 —Временные диаграммы работы автомата

6.Синхронный автомат для выделения первого полного импульса UИ1, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (см. рис. 14.1).

7.Синхронный автомат для выделения первой полной паузы UП1, следующей за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (см. рис. 14.1).

8.Синхронный автомат для выделения второго полного импульса UИ2, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (см. рис. 14.1).

9.Синхронный автомат для выделения второй полной паузы UП2, следующей за сигналом запуска US, из периодической импульсной последова-

тельности UG (см. рис. 14.1).

10.Синхронный автомат для выделения третьего полного импульса UИ3, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (см. рис. 14.1).

11.Асинхронный автомат Мили [1, 4, 5], выделяющий первый полный импульс из последовательности UИ1, если приходит сигнал запуска US; и второй полный импульс UИ2, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

12.Асинхронный автомат Мили [1, 4, 5], выделяющий первый полный импульс из последовательности UИ1, если приходит сигнал запуска US; и первую полную паузу UП1, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

105

106 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ «Анализ и синтез цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств»

13.Асинхронный автомат Мили [1, 4, 5], выделяющий первую полную паузу из последовательности UП1, если приходит сигнал запуска US; и вторую полную паузу UП2, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

14.Асинхронный автомат Мили [1, 4, 5], выделяющий второй полный импульс из последовательности UИ2, если приходит сигнал запуска US; и вторую полную паузу UП2, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

15.Асинхронный автомат Мура [1, 4, 5], выделяющий первый полный импульс из последовательности UИ1, если приходит сигнал запуска US; и первую полную паузу UП1, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

16.Асинхронный автомат Мура [1, 4, 5], выделяющий второй полный импульс из последовательности UИ2, если приходит сигнал запуска US; и вторую полную паузу UП2, если приходит сигнал запуска UZ (см. рис. 14.1).

17.Программно-управляемый счетчик, обеспечивающий следующие после-

довательности счета:
a=0; b=0	0, 1, 2,			3, 4, 5, 6, 7
a=1; b=0	0, 3, 4,			6, 7
a=1; b=1	0,	5,	6,	7
a=0; b=1	0,	5,	6,	7

18.Программно-управляемый счетчик, обеспечивающий следующие после-

довательности счета:
a=1; b=0	0, 1, 2,			3, 4, 5, 6, 7
a=0; b=1	0,	1,	2,	5, 6, 7
a=0; b=0	0,	1,	6,	7

19.Программно-управляемый счетчик, обеспечивающий следующие после-

довательности счета:
a=0; b=1	0, 1, 2,			3
a=1; b=0	0,	1,	2,	3, 4, 5
a=0; b=0	0,	1,	2,	5, 6, 7

20.Программно-управляемый счетчик, обеспечивающий следующие последовательности счета

a=1

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ;

a=0

0, 1, 2, 5, 6, 7

106

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ «Анализ и синтез цифровых исмешанных аналого-цифровых устройств»

107

21.Асинхронный автомат, заданный графом переходов рис. 14.2 (Y1…Y5 – состояния системы).

22.Синхронный автомат, заданный графом переходов рис. 14.2 (Y1…Y5 – состояния системы).

23.Асинхронный автомат, заданный графом переходов рис. 14.3 (Y1…Y5 – состояния системы).

24.Синхронный автомат, заданный графом переходов рис. 14.3 (Y1…Y5 – состояния системы).

	a		b		z1
Y0		Y1		Y2
c		b			d
Y5	c	Y4	b	Y3	z2
	Рисунок 14.2 — Граф переходов автомата
	a		c
		Y1	Y3
Y0	b	Y2	c	b
				c	z1
	a b		Y4
		Y5	d
				c	z2
	Рисунок 14.3 — Граф переходов автомата
25.Асинхронный автомат,		заданный	блок-схемой	алгоритма рис. 14.4

(Y1…Y5 – состояния системы; Z1, Z2 – выходные сигналы; a, b, c, d — входные сигналы).

26.Синхронный автомат, заданный блок-схемой алгоритма рис. 14.4 (Y1…Y5 – состояния системы; Z1, Z2 – выходные сигналы; a, b, c, d — входные сигналы).

107

108	ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ «Анализ и синтез цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств»

	Начало Y0
	a	1	Y1		c		1	Y3
	0	1			0				1
	b		Y2					b
	0				0			0
1				1
	a b		Y5		d			Y4
	0
						0		c
								1
					Z2			Z1

Рисунок 14.4 — Блок-схема алгоритма автомата

27.Автомат, реализующий нелинейность рис. Рисунок 14.5, а. При этом входной сигнал X представляет собой трехразрядную двоичную кодовую комбинацию, выходной сигнал Y принимает значения 0 или 1, значения пороговых кодов b1 и b2 выбираются по усмотрению студента.

28.Автомат, реализующий нелинейность рис. Рисунок 14.5, б.При этом входной сигнал X представляет собой трехразрядную двоичную кодовую комбинацию, выходной сигнал Y принимает значения 0 или 1, значения пороговых кодов b1 и b2 выбираются по усмотрению студента.

y

y

x

x

b1

b2

b1

b2

а

б

Рисунок 14.5 — два вида гистерезисной нелинейности

29.Синхронный автомат для выделения четвертого полного импульса UИ4, следующего за сигналом запуска US, из периодической импульсной последовательности UG (см. рис. 14.1).

108