Кавовий автомат

Размещено на http://www.allbest.ru/

13

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Криворізький технічний університет

Кафедра комп'ютерні системи та мережі

КУРСОВА РОБОТА

з курсу “Прикладна теорія цифрових автоматів”

на тему: «Кавовий автомат»

Виконав: ст. гр. ЗКСМ-09

Діброва Г.В.

Прийняв: викл. каф. КСМ

Туравініна О.М.

Кривий Ріг

2011

Зміст

1. Вступ

• 2. Постановка задачі
• 3. Математична модель
• 3.1 Граф функціонування автомата
• 3.2 Створення таблиць переходів
• 3.3 Кодування
• 3.4 Елемент пам'яті автомата
• 3.5 Створення рівнянь функції збудження
• 3.6 Створення рівнянь для комбінаційної схеми вихідних сигналів
• 4. Моделювання
• 5. Використана література
• 1. Постановка задачі
• Розробити схему логічного керування роботою кофейного автомату. Після натискання відповідної кнопки автомат має приготувати один з п'яти напоїв:
• 1. чорну каву;
• 2. каву з цукром;
• 3. каву з цукром та вершками;
• 4. какао з молоком та цукром;
• 5. какао з молоком, цукром та ваніллю.
• На виходах пристрою мають формуватися сигнали запуску механізмів, кожен з яких додає певний компонент до напою, після чого надсилає базовій схемі сигнал про завершення операції. Після приготування напою пристрій має повідомити замовника про готовність.
• 2. Математична модель
• 2.1 Граф функціонування цифрового автомата
• Рис.1
• На даному графі переходів зображено принцип роботи кавового автомата. Де побудовано вісім станів: S0-початковий стан, S1-вода, S2-кава, S3-цукор, S4-вершки, S5-какао, S6-молоко, S7-ваніль. Також я побудувала сигнили нашого автомата: X1-чорна кава, X2-кава з цукром та вершками, X3-кава з цукром, X4-какао з молоком, цукром та ваніллю, X5-какао з молоком та цукром, Y1-чорна кава, Y2-кава з цукром, Y3-каву з цукром та вершками, Y4-какао з молоком та цукром, Y5-какао з молоком, цукром та ваніллю.
• 2.2 Створення таблиць переходів та виходів
• Визначаємо мінімально необхідну кількість входів кінцевого автомату, мінімальну кількість фізичних виходів і мінімальну кількість елементарних автоматів:
• ?для S;
• ?для X;
• ?для Y.
• Будуємо таблицю переходів та таблицю виходів:
• Табл.1
• Таблиця переходів

стан	X1	X2	X3	X4	X5
S0	S1	S1	S1	S1	S1
S1	S2	S4	S2	S5	S5
S2	S2	S4	S3	*	*
S3	*	S4	S3	S7	S6
S4	*	S4	*	*	*
S5	*	*	*	S6	S6
S6	*	*	*	S7	S6
S7	*	*	*	S7	*

• Табл.2
• Таблиця виходів

стан	X1	X2	X3	X4	X5
S0	Y1	Y3	Y2	Y5	Y4
S1	Y1	Y3	Y2	Y5	Y4
S2	Y1	Y3	Y2	*	*
S3	*	Y3	Y2	Y5	Y4
S4	*	Y3	*	*	*
S5	*	*	*	Y5	Y4
S6	*	*	*	Y5	Y4
S7	*	*	*	Y5	*

• 2.3 Кодування
• Використавши простий спосіб кодування, визначаємо необхідну кількість бітів для кодування станів та сигналів:
• Табл.3

Стан	код
S0	000
S1	001
S2	010
S3	011
S4	100
S5	101
S6	110
S7	111

• Табл.4

Сигн.	код
X1	000
X2	001
X3	010
X4	011
X5	100

• Табл.5

Вих.сигн.	код
Y1	000
Y2	001
Y3	010
Y4	011
Y5	100

• У відповідності до кодованих таблиць входів, виходів і станів формуємо і заповнюємо кодовану таблицю функціонування автомата.
• Табл.6
• Кодована таблиця переходів

стан	000	001	010	011	100
000	001	001	001	001	001
001	010	100	010	101	101
010	101	101	011	*	*
011	*	100	011	111	110
100	*	100	*	*	*
101	*	*	*	110	110
110	*	*	*	111	110
111	*	*	*	111	*

• Табл.7
• Кодована таблиця виходів

стан	000	001	010	011	100
000	000	010	001	100	011
001	000	010	001	100	011
010	000	010	001	*	*
011	*	010	001	100	011
100	*	010	*	*	*
101	*	*	*	100	011
110	*	*	*	100	011
111	*	*	*	100	*

• 2.4 Елемент пам'яті автомата
• В якості елемента пам'яті використовуємо JK-тригер.
• Табл.8.1
• Таблиця переходів JK-тригера

стан	00	01	10	11
0	0	0	1	1
1	1	0	1	0

• JK-тригер має наступну матрицю переходів.
• Табл.8.2
• Матриця переходів JK-тригера

Стан	J	K
0>0	0	*
0>1	1	*
1>0	*	1
1>1	*	0

• На базі таблиці виходів та матриці переходів JK-тригера, будуємо кодовану таблицю функції збудження елементів пам'яті.
• Табл.9
• Таблиця збудження елементів пам'яті

S1S2S3

000

001

010

011

100

J1K1

J2K2

J3K3

J1K1

J2K2

J3K3

J1K1

J2K2

J3K3

J1K1

J2K2

J3K3

J1K1

J2K2

J3K3

000

0*

0*

1*

0*

0*

1*

0*

0*

1*

0*

0*

1*

0*

0*

1*

001

0*

1*

0*

1*

0*

*1

0*

1*

*1

1*

0*

0*

1*

0*

*0

010

0*

*0

0*

1*

*1

0*

0*

*0

1*

**

**

**

**

**

**

011

**

**

**

1*

*1

*1

0*

*0

*0

1*

*0

*0

1*

*0

*1

100

**

**

**

*0

0*

0*

**

**

**

**

**

**

**

**

**

101

**

**

**

**

**

**

**

**

**

*0

1*

*1

*0

1*

1*

110

**

**

**

**

**

**

**

**

**

*0

*0

1*

*0

*0

0*

111

**

**

**

**

**

**

**

**

**

*0

*0

*0

**

**

**

• 2.5 Створення рівнянь функції збудження
• кавовий автомат цифровий схема
• Перепишемо таблицю функції збудження елементів пам'яті окремо для кожної функції, відповідно до структури карт Карно для виконання необхідної мінімізації.
• Табл.10.1

a1a2a3	000	001	010	011	100
000	0	0	0	0	0
001	0	1	0	1	1
010	0	1	0	*	*
011	*	1	0	1	1
100	*	*	*	*	*
101	*	*	*	*	*
110	*	*	*	*	*
111	*	*	*	*	*

• Табл.10.2

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	*	*	*	*	*
001	*	*	*	*	*
010	*	*	*	*	*
011	*	*	*	*	*
100	*	0	*	*	*
101	*	*	*	0	0
110	*	*	*	0	0
111	*	*	*	0	*

• Рівняння входу першого JK тригера:
• ;
• .
• Табл.10.3

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	0	0	0	0	0
001	1	0	1	0	0
010	*	*	*	*	*
011	*	*	*	*	*
100	*	0	*	*	*
101	*	*	*	1	1
110	*	*	*	*	*
111	*	*	*	*	*

• Табл.10.4

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	0	*	*	*	*
001	1	*	*	*	*
010	*	1	0	*	*
011	*	1	0	0	0
100	*	*	*	*	*
101	*	*	*	*	*
110	*	*	*	0	0
111	*	*	*	0	*

• Рівняння входу другого JK тригера:
• ;
• Табл.10.5

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	1	1	1	1	1
001	0	*	*	0	*
010	0	0	1	*	*
011	*	*	*	*	*
100	*	0	*	*	*
101	*	*	*	*	1
110	*	*	*	1	0
111	*	*	*	*	*

• Табл.10.6

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	*	*	*	*	*
001	*	1	1	*	0
010	*	*	*	*	*
011	*	1	0	0	1
100	*	*	*	*	*
101	*	*	*	1	*
110	*	*	*	*	*
111	*	*	*	0	*

• Рівняння входу третього JK тригера:
• ;
• .
• Рівняння входів на JK-тригери побудовано.
• 2.6 Створення рівнянь для побудови комбінаційної схеми вихідних сигналів
• Складаємо рівняння побудови комбінаційної схеми для виходів тригерів на основі таблиці 7.
• Табл.11.1

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	0	0	0	1	0
001	0	0	0	1	0
010	0	0	0	*	*
011	*	0	0	1	0
100	*	0	*	*	*
101	*	*	*	1	0
111	*	*	*	1	*
110	*	*	*	1	0

• Рівняння для першого виходу:
• ;
• Табл.11.2

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	0	1	0	0	1
001	0	1	0	0	1
010	0	1	0	*	*
011	*	1	0	0	1
100	*	1	*	*	*
101	*	*	*	0	1
111	*	*	*	0	1
110	*	*	*	0	*

• Рівняння для другого виходу:
• ;
• Табл.11.3

а1а2а3	000	001	010	011	100
000	0	0	1	0	1
001	0	0	1	0	1
010	0	0	1	*	*
011	*	0	1	0	1
100	*	0	*	*	*
101	*	*	*	0	1
111	*	*	*	0	*
110	*	*	*	0	0

• Рівняння для третього виходу:
• .
• 4. Моделювання
• Побудуємо структурну схему автомата.
• Рис.2

Система логічних елементів має великий вплив на структурну схему автомата. Зі схеми, зображеної на малюнку 3 бачимо, що автомат має два входи та два виходи. На функції збудження автомата подається два сигнали. Далі сигнал проходить на пам'ять автомата, основану на трьох JK-тригерах. Після елементів пам'яті сигнали передаються на формування вихідних сигналів.

Принципово - логічна схема моделювання

5. Використана література

1. Прикладная теория цифровых автоматов/К. Г. Самофалов, А. М. Романкович, В.Н. Валуйский, Ю. С. Каневский. - К.: Вищашк. Головное изд-во, 1987. - 375 с.

2. ПРИКЛАДНАЯ ТЕОРИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТОВ Часть 1 КОМПЬЮТЕРНАЯ АРИФМЕТИКА. /Сост. А.Н.Щербаков.-Запорожье: ЗНТУ, 2004.- 59с.

3. Савельев А. Я. Прикладнаятеория цифровых автоматов: Учеб. Для вузов по спец. ЭВМ. -М.: Высш. шк., 1987. - 272 с.

4. Цифровая обработка сигналов: Учеб.пособие для вузов/Л. М. Гольденберг, Б. Д. Матюшкин, М. Н. Поляк. - М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru