2020-01-14
115
Анотація
Метою даної курсової роботи є закріплення основних теоретичних та практичних положень дисципліни комп`ютерна схемотехніка. В процесі розробки курсової роботи виконується синтез комбінаційної схеми, яка реалізує задану функцію п`яти змінних, та за результатами синтезу будується функціональна схема в заданому базисі. Потім, згідно з обраними блоками та структурою ГСА, проектуємо керуючі автомати Мура та Мілі, а також будуємо принципові схеми: для автомата Мура на елементах малого ступеня інтеграції заданої серії, а для автомата Мілі на основі ПЛМ. Ці задачі отримали широке розгалуження в аналізі та синтезі програмних і апаратних засобів обчислювальної техніки, дискретної математиці, а також мають багаточисельні технічні положення. Характерною рисою науково-технічного прогресу, який визначає подальший потужний підйом суспільно-технічного виробництва, є широке застосування досягнень обчислювальної та мікропроцесорної техніки в усіх галузях народного господарства. Вирішення задач науково-технічного прогресу потребує застосування засобів обчислювальної техніки на місцях економістів, інженерів та економічного персоналу.
Синтезувати комбінаційну схему, що реалізує задану функцію 5-ти змінних
Визначення значення БФ
Булева функція 5-ти змінних F (X1, X2, X3, X4, X5) задається своїми значеннями, які визначаються 7-розрядними двійковими еквівалентами чисел, що обираються з таблиці 1 за значеннями числа (А), місяця (В) народження студента і порядкового номера (С) студента в списку групи. Значення функції на конкретних наборах обираються:
– на наборах 0–6 за значенням А;
– на наборах 7–13 за значенням В;
– на наборах 14–20 за значенням С;
– на наборах 21–27 за значенням (А+В+С);
– на наборах 28–31 функція приймає невизначені значення.
Таблиця 1
| О Д И Н И Ц І | ||||||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||
| 0 | 23 | 11 | 72 | 12 | 94 | 38 | 59 | 10 | 42 | 25 | ||
| д | 1 | 85 | 95 | 07 | 49 | 57 | 50 | 89 | 13 | 72 | 39 | |
| е | 2 | 32 | 23 | 43 | 94 | 54 | 76 | 96 | 37 | 05 | 96 | |
| с | 3 | 97 | 87 | 36 | 08 | 61 | 48 | 19 | 18 | 86 | 62 | |
| я | 4 | 79 | 72 | 70 | 02 | 90 | 63 | 41 | 47 | 01 | 20 | |
| т | 5 | 23 | 26 | 44 | 92 | 84 | 33 | 52 | 51 | 43 | 38 | |
| к | 6 | 45 | 74 | 34 | 35 | 83 | 87 | 55 | 93 | 08 | 07 | |
| и | 7 | 95 | 80 | 66 | 60 | 65 | 88 | 33 | 05 | 09 | 48 | |
| 8 | 27 | 49 | 19 | 40 | 17 | 51 | 47 | 08 | 37 | 36 | ||
| 9 | 10 | 59 | 89 | 99 | 95 | 77 | 48 | 11 | 68 | 20 | ||
Крім того, для всіх двійкових еквівалентів у розрядах лівіше старшої значущої одиниці, необхідно проставити символ невизначеного значення Х і вважати, що функція на таких наборах також приймає невизначені значення.
A=05. Из табл. 1 находимо число 3810, яке в двоічній системі счислення має вид 01001102. Тут левіше старшої значущої одиницы знаходяться нулі, тому заміняємо їх символом невизначного значення Х. Тоді одержуемо Х100110.
В = 02; 7210 = 10010002
С = 14; 5710 = 01110012
D = А+В+С = 10100111
Запишемо значення функції F (X1, X2, X3, X4, X5) на наборах від 0 до 31 у базисі 2ЧИ-НІ
| № набора | X1 | X2 | X3 | X4 | X5 | F |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Х |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 6 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 10 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 11 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 10 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 13 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 14 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | Х |
| 15 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 16 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 17 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 18 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 19 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 20 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 21 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | Х |
| 22 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 23 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 24 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 25 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 26 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 27 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 28 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | Х |
| 29 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | Х |
| 30 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | Х |
| 31 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | Х |
Опис мінімізації БФ
Виписав значення функції з таблиці, одержимо мінімальну диз’юнктивну нормальну форму (МДНФ) і мінімальну кон’юнктивну нормальну форму (МКНФ) булевої функції методом карт Карно. Вибрати для реалізації мінімальну з МДНФ і МКНФ (для цього знайдемо ціну за Квайном) і представимо її відповідно до заданого елементного базису:
МДНФ:
  х1х2х3
х4х5
| 000 | 001 | 011 | 010 | 110 | 111 | 101 | 100 |
 00
| Х | 1 | 0 | 0 | 0 | Х | 1 | 1 |
  01
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | 1 |
| 11 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |  Х
| 0 | 0 |
 10
| 0 | 0 | Х | 1 | 1 | Х | 1 | 0 |
Одержуємо мінімальну диз’юнктивну нормальну форму (МДНФ):
у = 
Для знайденої форми обчислимо ціну за Квайном, яка дорівнює додатку кількості слагаємих, кількості елементів та кількості заперечень.
Цкв. = 25
МКНФ:
| х1х2х3 х4х5 | 000 | 001 | 011 | 010 | 110 | 111 | 101 | 100 |
 00
| Х | 1 | 0 |  0
| 0 | Х | 1 | 1 |
   01
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | Х | Х | 1 |
 11
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | Х | 0 | 0 |
| 10 |  0
| 0 | Х | 1 | 1 | Х | 1 | 0 |
Одержуємо мінімальну кон’юктивну нормальну форму (МКНФ):
у = 
Для знайденої форми обчислимо ціну за Квайном, яка дорівнює додатку кількості помножень плюс один, кількості елементів та кількості заперечень.
Цкв. = 39
Виходячи з того, що ціна по Квайну МДНФ функції менше, ніж МКНФ, обираємо для реалізації МДНФ функції. Реалізацію будемо проводити згідно з заданим базисом 2ЧИ-НІ. Застосуємо до обраної форми факторний алгоритм та одержимо скобкову форму для заданої функції:
у =
у = 
у = 
Вибір блоків та структури ГСА
Граф-схеми алгоритмів обираються кожним студентом індивідуально. Граф-схема складається з трьох блоків E, F, G і вершин «BEGIN» і «END». Кожен блок має два входи (A, B) і два виходи (C, D). Студенти вибирають блоки E, F, G з п'яти блоків з номерами 0, 1, 2, 3, 4 на підставі чисел А, В, С за такими правилами:
– блок Е має схему блока під номером (А) mod5;
– блок F має схему блока під номером (В) mod 5;
– блок G має схему блока під номером (С) mod 5.
Блоки E, F, G з'єднуються між собою відповідно до структурної схеми графа, що має вид
– для групи АН-042;
 |
E=05 (MOD5)=0
F=02 (MOD5)=2
G=14 (MOD5)=4
 |
Згідно з номером групи обираємо структурну схему графа, за якою з блоки E, F і G.
Тип тригера вибирається за значенням числа (А) mod 3 на підставі таблиці:
| (A) mod 3 | ТИП ТРИГЕРА | |
| 0 | Т | D |
| 1 | D | JK |
| 2 | JK | T |
| автомат | Мілі | Мура |
A(MOD3)= 05 (MOD3)=2; => JK триггер для автомата Мили, T-триггер для автомата Мура.
Серія інтегральних мікросхем для побудови схем електричних принципових синтезованих автоматів визначається в залежності від парності номера за списком:
– КР1533 – для парних номерів за списком;
