Проектирование элементов ЭВУ. Синтез конечного автомата Мили. Составление схемы алгоритма и программы, реализующей автомат Мура на языке ассемблера микропроцессора (МП) К580

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РП и РПУ

Проектирование элементов ЭВУ

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине “Цифровые устройства и микропроцессоры”

Проверил:                                                          Составила:

преподаватель                                                    студентка гр. РТ5-91

____________ (Сажнев А.М.)                          ________(Сулатаева Ч.Э.)

____________                                                    ___________

Новосибирск – 2012

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Задание на курсовую работу                                                                           3

Синтез конечного автомата Мили

1.1  Построение графа синтезируемого автомата.                                         4

1.2  Таблицы переходов и выходов конечного автомата.                              5

1.3  Кодирование автомата Мили.                                                                  6

1.4  Составление двоично-кодированных таблиц переходов и выходов.          7

1.5  Минимизация функций алгебры-логики Y1 и Y2.                                  7

1.6  Построение таблицы возбуждения памяти.                                             8

1.7  Минимизация функций алгебры-логики J1, J2 и  K1, K2.                       9

1.8  Синтез комбинационной части КА                                                          10

1.9  Реализация КА на микросхемах серии К531.                                          11

Программная реализация автомата

2.1  Переход от исходного автомата Мили к эквивалентному автомату

Мура, составление таблицы переходов.                                                              12

2.2  Кодирование автомата Мура.                                                                14

2.3  Составление двоично-кодированной таблицы переходов.                  14

2.4  Минимизация функций Е1,Е2 и Е3.                                                      15

2.5  Алгоритмы вычисления функций                                                          16

2.6  Программа на языке ассемблера МП К580.                                         17

Выводы по работе                                                                                            23

Список  литературы                                                 24

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Синтез конечного автомата (КА) Мили

а.) Построить граф конечного автомата для заданного варианта (вариант 8);

б.) определить количество элементов памяти (Тип синхронного триггера –

JK-триггер);

в.) составить таблицы перехода и выходов КА;

г.) составить таблицу возбуждения элементов памяти;

д.) синтезировать комбинационную часть КА;

е.) реализовать КА на микросхемах  серии: К531. Составить полную логическую схему автомата.

Программная реализация автомата

Путем эквивалентного преобразования исходного автомата Мили в автомат Мура построить граф и таблицу переходов автомата Мура.

Составить схему алгоритма и программу, реализующую автомат Мура на языке ассемблера микропроцессора (МП) К580. Каждую команду программы сопроводить четкими комментариями, поясняющими смысл выполняемых в команде действий.

Синтез конечного автомата Мили

1.1   Построение графа синтезируемого автомата.

Граф синтезируемого автомата Мили для каждого варианта получается путем исключения некоторых ветвей обобщенного графа автомата, имеющего 4 внутренних состояния (рис.1). У такого графа из каждой вершины выходят 4 ветви (и столько же входят). Каждая ветвь символизирует переход автомата в другое внутреннее состояние  при совместном воздействии входного сигнала  и выходного сигнала  обозначается их комбинацией  при конкретном значении индексов. Эти индексы берутся из табл.1 в строке, номер которой совпадает с номером варианта задания. Здесь каждой вершине графа  поставлены в соответствие два набора индексов по 4 цифры: для исоответственно.

                                                                            Таблица 1

При построении графа следует для каждой ветви, выходящей из каждой вершины, сформировать комбинацию и указать ее на графе в соответствии с порядковой нумерацией выходящих ветвей. Этот процесс иллюстрируется схемой рис.2.

Рис.1. Обобщенный граф автомата, имеющего четыре внутренних состояния

Рис.2. Схема нумерации внутренних состояний автомата

Рис.3. Граф конечного автомата Мили.

1.2  Таблицы переходов и выходов конечного автомата.

По графу, полученному в пункте 1.1 легко записать таблицы переходов и выходов, которые необходимы для проведения структурного синтеза КА. За исходное состояние автомата принимается состояние .

Составим таблицы переходов и выходов таблица 2 и 3 соответственно.

                                          

  Таблица 2                                                      Таблица 3

1.3  Кодирование автомата Мили.

Предварительно определим: число элементов памяти, число разрядов входной и выходной шины.

Пусть:  - число внутренних состояний (), - число входных сигналов (),

- число выходных сигналов ().

Определим:

число элементов памяти  ;

число разрядов входной шины  ;

число разрядов выходной шины  .

Теперь непосредственно будим кодировать автомат, ставя в соответствие каждому символическому сигналу произвольный двоичный код (число разрядов в кодах соответствует найденным  и ).

Таблица 4                               Таблица 5                                 Таблица 6

Входные сигналы                 Выходные сигналы                  Сигналы памяти

1.4  Составление двоично-кодированных таблиц переходов и выходов.

С учетом введенных кодов переводим таблицы выходов и переходов в двоичный алфавит. Таблица переходов (δ)-табл. 7,  а таблица выходов (λ)-табл. 8.

                                                  Таблица 7                                                      Таблица 8

1.5  Минимизация функций алгебры-логики Y1 и Y2.

По таблице выходов λ составляем логические уравнения для выходных сигналов и . Учтем, что в каждой клетке таблицы левый байт характеризует сигнал , правый бит -. Записывая уравнения "по единицам", получаем совершенную дизъюнктивную нормальную форму (СДНФ):

Минимизируем полученные уравнения в при помощи карт Карно. Так как функции переходов и выходов не определены на некоторых наборах аргументов, доопределяем карты Карно на этих наборах единицами или с целью проведения контуров наиболее высокого ранга (положение этих неопределенных состояний отмечено на картах символом *). Минимизируем и  с помощью карт Карно представлена на рис. 4.

Рис. 4. Минимизация функций Y1, Y2 с помощью карт Карно.

Записываем минимальную форму по единицам:

Минимальная форма записанная по нулям:

Т.к. цена при записи минимальной формулы по единицам меньше