СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Общие принципы построения и реализации синхронных управляющих автоматов
1.1. Обобщенная структура и принцип функционирования синхронных управляющих автоматов
1.2. Последовательность синтеза синхронных управляющих автоматов
1.3. Современная элементная база для реализации логических преобразователей и блоков памяти управляющих автоматов
1.4. Исходные данные для курсового проекта

2 Разработка граф-схемы алгоритма синтезируемого управляющего автомата и детализация его структурной схемы
2.1. Разработка и разметка граф-схемы алгоритма
2.2. Структурное кодирование внутренних состояний управляющего автомата
2.3. Детализация блока памяти управляющего автомата

3 Структурный синтез логического преобразователя управляющего автомата
3.1. Разработка расширенной структурной таблицы переходов и выходов управляющего автомата
3.2. Составление логических уравнений для выходных сигналов и функций возбуждения триггеров
3.3. Минимизация логических уравнений

4 Разработка и оформление схемы электрической функциональной синтезированного синхронного управляющего автомата

Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Теория автоматов (ТА)» является разделом теории управляющих систем, изучающим математические и структурные модели преобразователей дискретной информации, называемые автоматами. Такими преобразователями, в частности, могут быть материальные объекты (например, вычислительные машины) или абстрактные системы.



На начальных этапах изучения автоматы в ТА представляются как «чёрные ящики», которые имеют только входные и выходные сигналы. Само устройство «чёрного ящика» при этом считается неизвестным. Если это малоизвестный объект, то изучение начинают с выявления его элементов, а затем и его структуры. В дальнейшем анализ устройства автомата подробно детализируют (проводят декомпозицию устройства).

Синтез любого автомата начинается со словесного описания его функций и дальнейшим переходом к его математическому описанию, характерной особенностью которого является дискретность соответствующих математических моделей и конечность областей значений параметров этих моделей, что приводит к понятию конечного автомата. При этом внешние воздействия и реакции автомата рассматриваются как буквы трех алфавитов: входного, выходного и алфавита состояний. Особенностью конечного автомата является то, что у него одновременно конечны множества всех трех алфавитов. Следующим этапом синтеза автомата является переход от математических моделей к выбору подходящего элементного базиса и конечной схемотехнической реализации.

Математически работа автомата может быть описана законами преобразования букв входного алфавита в буквы выходного алфавита. Для математического описания законов преобразования работы автомата необходимо задать функции переходов и функции выходов, которые отображают пары «текущее состояние - входная буква» в следующее состояние автомата и соответствующую букву выходного алфавита. Иными словами, в каждый момент дискретного времени автомат, находящийся в определенном состоянии, воспринимает входной сигнал, выдает выходной сигнал и переходит в новое состояние, задаваемое функцией переходов.

Автоматы могут быть реализованы как аппаратно, так и программно. Автоматы, реализуемые чисто аппаратно называют «автоматами с жесткой логикой». Для них характерно максимальное быстродействие, но требуются значительные затраты на изготовление и разработку на производстве, так как каждый реализуемый автомат требует нового набора элементов логики и новой схемы. С появлением микропроцессоров (МП) и различных типов запоминающих устройств, появилась возможность программной реализации автоматов. Для этого требуется лишь разработка программы, реализующей заданный алгоритм работы. Такие автоматы получили название «автоматов с гибкой логикой».

Применение современной элементной базы требует развития новых методов анализа и синтеза для аппаратно-программной реализации автоматов. В частности, при программной реализации автоматов могут быть использованы МП-комплекты больших интегральных схем (БИС), а для аппаратной реализации применимы сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с программируемой архитектурой (например, программируемые пользователем запоминающие устройства (ППЗУ) или программируемые логические матрицы (ПЛМ).

Модификацией конечного автомата «с жесткой логикой» является синхронный управляющий автомат (УА) с памятью, один из вариантов которого предполагается реализовать в настоящем курсовом проекте. Для подобных автоматов характерно то, что моменты времени, в которых фиксируются изменения состояния, задаются внешним генератором синхронизирующих импульсов, а память такого автомата формируется набором комбинированных синхронных триггерных схем.
Таким образом, целью данного курсового проекта является синтез синхронного УА, реализующего некоторый алгоритм функционирования, заданный граф-схемой алгоритма (ГСА). В виде результата курсового проектирования предполагается схема электрическая функциональная синтезированного синхронного УА. В качестве элементной базы логического преобразователя УА предполагается использовать двухуровневую ПЛМ, в качестве элементов памяти будут использованы комбинированные синхронные двухтактные RS-триггеры.