Устройство синхронизации сигналов. Проект конечного автомата, осуществляющего синхронизацию информационных импульсов, поступающих в произвольные моменты времени

Оглавление

Задание на курсовое проектирование. 2

Формализация описания конечного автомата. 3

Минимизация памяти конечного автомата. 5

Противогоночное кодирование состояний автомата. 7

Соседнее кодирование состояний автомата. 8

Кодирование состояний автомата с устранением критических состязаний. 10

Формирование и минимизация функций выходов и функций возбуждения памяти автомата. 13

Составление логической схемы устройства. 15

Выбор элементной базы.. 17

Выбор методов контролепригодности и преобразование схемы автомата. 17

Преобразование логической схемы устройства с учетом  выбранной элементной базы и методов контролепригодности. 17

Разработка принципиальной схемы автомата. 19

Расчет основных параметров устройства. 19

Моделирование работы устройства. 21

Оценка степени выполнения задания. 22

Задание на курсовое проектирование

ТЕМА: Устройство синхронизации сигналов

Вариант 10.

Конечный автомат должен осуществлять синхронизацию информационных импульсов, поступающих в произвольные моменты времени:

- с ближайшим спадом тактового импульса, если фронт информационного импульса совпадает с тактовым импульсом;

- с ближайшим фронтом тактового импульса, если фронт информационного импульса совпадает с паузой между тактовыми импульсами.

Длительность формируемого синхронизированного импульса равна:

- длительности паузы между тактовыми импульсами при синхронизации с ближайшим спадом тактового импульса;

- периоду следования тактовых импульсов, при синхронизации с ближайшим фронтом тактового импульса .

Максимальная длительность информационного импульса не ограничена.

Требования:

- напряжение питания 5 В +- 5%;

- потребляемая мощность: не более 110 мВт;

- время наработки на отказ не менее 700000  часов;

- частота тактовых импульсов 1.5 МГц.

Условия эксплуатации:

- диапазон рабочих температур от -30⁰ С до +40⁰ С; 

- перегрузки до 5g;

- одиночные удары с ускорением не более 10g длительностью 0.1-1 мкс;

- вибрация с частотой 10 - 500 Гц и ускорением не более 10g. .

Срок эксплуатации 15 лет, наработка за время эксплуатации до 85 тыс. часов.

Дополнительные требования.                     

Предусмотреть меры обеспечения контроля при изготовлении и эксплуатации.

Содержание пояснительной записки.

1.  Анализ технического задания

2.  Формализация описания конечного автомата (граф автомата, таблицы переходов и выходов)

3.  Минимизация памяти абстрактного автомата

4.  Выбор способа противогоночного кодирования

5.  Противогоночное кодирование состояний автомата

6.  Формирование функций выходов и функций возбуждения памяти автомата

7.  Минимизация функций выходов и функций возбуждения памяти автомата, отображение результатов на картах Карно. 

8.  Составление логической схемы устройства

9.  Выбор метода обеспечения контролепригодности и преобразование схемы устройства

10.  Выбор элементной базы

11.  Преобразование схемы устройства с учетом выбранной элементной базы

12.  Разработка принципиальной схемы устройства

13.  Расчет основных параметров устройства (время переключения, потребляемая мощность, время наработки на отказ)

14.  Моделирование работы устройства или составление временной диаграммы его работы,  анализ правильности функционирования

15.  Оценка степени выполнения задания

Формализация описания конечного автомата

На основе приведенного словесного описания процесса функционирования проектируемого автомата сделаем его формализованное представление в виде графа и таблиц переходов и выходов.

Для решения данной задачи будем использовать временную диаграмму работы проектируемого автомата, приведенную на рис. 1.

Рисунок 1. Временная диаграмма работы проектируемого конечного автомата

Она отображает все возможные варианты взаимного расположения информационных и тактовых импульсов:

·  Информационный импульс  x₁ поступает в момент паузы между тактовыми импульсами x₂и заканчивается до окончания формирования выходного импульса y

·  Информационный импульс  x₁ поступает в момент паузы между тактовыми импульсами x₂и заканчивается после окончания формирования выходного импульса  y

·  Информационный импульс  x₁ поступает в момент течении длительности  тактового импульса  x₂и заканчивается до окончания формирования выходного импульса y

·  Информационный импульс  x₁ поступает в момент течении длительности  тактового импульса  x₂и заканчивается после окончания формирования выходного импульса y.

Назовем проектируемый автомат автоматом А. В соответствии с описание функционирования автомата А, он имеет входной алфавит X, состоящий из четырех букв: X={X₀,X₁,X₂,X₃}, где  X₀={x₁, x₂}=00,  X₁={x₁, x₂}=01,  X₂={x₁, x₂}=10,  X₃={x₁, x₂}=11. Выходной алфавит автомата Y содержит две буквы: Y={Y₀,Y₁}, где Y₀=0, Y₁=1.

В соответствии с приведенными диаграммой работы автомата и алфавитом входным и выходным алфавитами построим граф конечного автомата (рис. 2).

Рисунок 2. Граф синтезируемого автомата А

На основе полученного графа автомата строим его таблицы переходов и выходов (табл. 1, табл. 2):

Таблица 1. Таблица переходов автомата А: