Завдання лабораторної роботи 13.

Розробити мікроалгоритм роботи і граф переходів, а також схему електричну функціональну та схему електричну принципову мікропрограмного керуючого автомата з горизонтальним кодуванням мікрокоманд для управління реалізацією заданих функцій (Додаток А) спроектованим в лабораторній роботі 9 арифметико-логічним пристроєм.

Особливі вимоги до виконання завдань лабораторної роботи.

Вважати, що зчитування результату операції та опитування стану наявних прапорців помилок виконується в циклі очікування зняття сигналу “Пуск”. По завершенню зазначеного циклу збереження результату і стану прапорців помилок вважати необов’язковим.

Порядок виконання завдання.

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями та завданням.

2. Розробити закодований мікроалгоритм функціонування мікропрограмного керуючого автомата з горизонтальним кодуванням мікрокоманд для реалізації заданих функцій (Додаток А) спроектованим арифметико-логічним пристроєм, провести розмітку станів автомата на отриманому закодованому мікроалгоритмі.

3. Провести аналіз умов формування керуючих сигналів для кожного наявного в алгоритмі переходу автомата зі стану в стан і сформувати розширений мікроалгоритм функціонування автомата.

4. Розробити детальний (розширений) граф переходів керуючого автомата.

5. За графом переходів мікропрограмного автомата скласти таблицю переходів автомата.

6. Розробити формат мікрокоманди та визначити розрядність окремих її полів

7. Обрати спосіб кодування сигналів керування КС.

8. Скласти мікропрограму роботи пристрою.

9. Сформувати таблицю прошивки мікропрограми в блок пам’яті мікропрограмного автомата.

10. Сформувати таблицю істинності для визначення законів функціонування комбінаційної схеми, мінімізувати функції вихідних сигналів.

11. Розробити схему електричну функціональну керуючого автомата.

12. На базі стандартних елементів мікросхем ТТЛ і ТТЛШ або КМОП логіки розробити схему електричну принципову керуючого автомата.

13. Скласти перелік елементів, необхідних для реалізації розробленої схеми.

14. Отримати у викладача допуск до реалізації розробленої схеми на навчальному монтажному стенді.

15. Зібрати та налагодити спроектований пристрій згідно розробленої схеми.

16. Впевнитися в правильності функціонування спроектованого пристрою.

Лабораторна робота №14

Тема:. Проектування мікропрограмного керуючого автомата з вертикальним кодуванням мікрокоманд.

Мета: Отримати навички визначення принципів функціонування, підготовки необхідних вихідних даних та розробки схем електричних мікропрограмного керуючого автомата з вертикальним кодуванням мікрокоманд.

Теоретичні відомості

При вертикальному кодуванні розрядність К (К – натуральне число) запам’ятовуючого пристрою визначається за формулою: log₂N  К < (1+ log₂N); де N – кількість мікрокоманд в мікропрограмі.

Кожній мікрокоманді ставиться у відповідність індивідуальний код з К розрядів, який і записується до запам’ятовуючого пристрою (див. кодування станів автомата Мілі). На схемі мікропрограмного автомата після запам’ятовуючого пристрою послідовно підключається дешифратор, який, при надходженні на його входи індивідуального коду мікрокоманди, формує на виходах зазначену мікрокоманду в початковому вигляді. Фактично закони функціонування мікропрограмного автомата визначаються дешифратором мікрокоманд.

Для побудови мікропрограмного автомата з вертикальним кодуванням мікрокоманд скористаємось алгоритмом та графом, які були отримані при побудові автомата Мура (рис. 8 та рис. 9). В якості БФА використаємо двійковий регістр, тобто прихід кожного тактового імпульсу буде забезпечувати запис адреси наступної команди з денифратора мікрокоманд.

Як видно з графа автомата, кількість станів автомата дорівнює 4. Визначаємо довжину мікрокоманди (розрядність запам’ятовуючого пристрою): К = log₂ 4 =2.

Як і при побудові мікропрограмного автомата з вертикальним кодуванням мікрокоманд, кількість мікрокоманд, що складають мікропрограму, визначається кількістю станів автомата, тобто дорівнює 4. Визначимо спосіб кодування станів автомата (табл. 14.1), який, одночасно, є переліком мікрокоманд, які видаються з БП мікропрограмного пристрою в зазначеному стані.

Таблиця 14.1. Кодування станів мікропрограмного автомата

Стан автомата	Код мікрокоманди
а1	0	0
а2	0	1
а3	1	0
а4	1	1

За графом переходів автомата та табл. 14.1 складаємо таблицю прошивки мікропрограми в БП мікропрограмного автомата (табл. 14.2).

Таблиця 14.2. Таблиця прошивки мікропрограми в БП

Адреса мікрокоманди в БП		Код мікрокоманди		Примітка
А1	А0	Q1	Q0	Стан автомата
0	0	0	0	а1
0	1	0	1	а2
1	0	1	0	а3
1	1	1	1	а4

Побудуємо таблицю переходів автомата, в якій зазначимо початковий стан та стан переходу автомата, значення сигналів керування, які є активними у вихідному стані, і умови виконання переходу (табл. 14.3).

Таблиця 14.3. Таблиця переходів мікропрограмного автомата

Вихідний стан	Стан переходу	Сигнали керування						Умова переходу
ai^s	ai^s+1	y1	y2	y3	y4	y5	y6	Х1	Х2
а1	а1	0	0	*	*	0	0	0	*
а1	а2	1	1	*	*	0	0	1	*
а2	а3	0	0	1	1	0	1	*	*
а3	а4	0	0	1	1	1	0	*	*
а4	а4	0	0	1	1	1	0	1	1
а4	а3	0	0	1	1	0	1	*	0
а4	а1	*	0	*	*	0	*	0	1

На підставі табл. 14.3 визначаємо таблицю істинності дешифратора мікрокоманд (табл. 14.4).

Таблиця 14.4. Таблиця істинності дешифратора мікрокоманд

Вхідні сигнали				Вихідні сигнали								Примітки
Мікро-команда		Сигнали умов		Сигнали керування операційного пристрою						Адреса переходу		Вихідний стан	Стан переходу
		Х1	Х2	y1	y2	y3	y4	y5	y6	q2	q1	ai^s	ai^s+1
0	0	0	0	0	0	*	*	0	0	0	0	а1	а1
0	0	0	1	0	0	*	*	0	0	0	0	а1	а1
0	0	1	0	0	0	*	*	0	0	0	1	а1	а2
0	0	1	1	0	0	*	*	0	0	0	1	а1	а2
0	1	0	0	1	1	*	*	0	0	1	0	а2	а3
0	1	0	1	1	1	*	*	0	0	1	0	а2	а3
0	1	1	0	1	1	*	*	0	0	1	0	а2	а3
0	1	1	1	1	1	*	*	0	0	1	0	а2	а3
1	0	0	0	0	0	1	1	0	1	1	1	а3	а4
1	0	0	1	0	0	1	1	0	1	1	1	а3	а4
1	0	1	0	0	0	1	1	0	1	1	1	а3	а4
1	0	1	1	0	0	1	1	0	1	1	1	а3	а4
1	1	0	0	0	0	1	1	1	0	1	0	а4	а3
1	1	0	1	0	0	1	1	1	0	0	0	а4	а1
1	1	1	0	0	0	1	1	1	0	1	0	а4	а3
1	1	1	1	0	0	1	1	1	0	1	1	а4	а4

Наступним кроком є отримання МДНФ вихідних сигналів та визначення на підставі відомих МДНФ структури дешифратора мікрокоманд.