Проектирование дискретного устройства - Курсовая работа

На современном этапе развития транспорта наблюдается бурный рост темпов и объемов перевозок, особенно на железнодорожном транспорте в силу высокой скорости и невысокой стоимости грузоперевозок. Чтобы справиться с полным объемом работ по организации и обслуживанию перевозочного процесса необходимо быстро и точно принимать решения диспетчерам, дежурным по станции, начальникам станций и другому персоналу железной дороги. На железной дороге предъявляются высокие требования к безопасности перевозок, и поэтому много внимания уделяется отказоустойчивости устройств автоматики и телемеханики, применяемых в системах телеуправления и телесигнализации. Отказом называется нарушение функционирования устройства, а также полная или частичная потеря им своих функциональных возможностей. Опасными называются отказы, в результате которых могут возникнуть человеческие жертвы или крупные материальные потери.Оно должно в себя включать генератор импульсов, счетчик, дешифратор, мультиплексор, регистр сдвига. Тактовые импульсы с генератора импульсов поступают на вход счетчика, который в свою очередь подсчитывает их, и выдает на выходах свое состояние в коде 2421. Младшая пара выходов дешифратора подключается к адресным входам, а две старшие ко входам данных мультиплексора. Бит данных с выхода мультиплексора снимается регистром сдвига и при подаче очередного тактового импульса записывается в его младший разряд, при этом остальная информация, находящаяся в регистре сдвигается на один разряд влево. На выходах регистра возникает некоторое десятичное число являющееся обратной интерпретацией двоичного входного в коде 2421. Т.о логику работы устройства можно описать следующей таблицей.В системах телемеханики используют генераторы импульсов двух назначений: генераторы тактовых импульсов и генераторы импульсных признаков. Генератор тактовых импульсов вырабатывает стабильную последовательность импульсов прямоугольной формы, а генераторы импульсных признаков должны вырабатывать импульсы с определенными признаками, соответствующие состоянию управляющих цепей. К генераторам тактовых импульсов предъявляются следующие требования: высокая стабильность частоты следования импульсов; тактовые импульсы должны иметь прямоугольную форму; В качестве генератора импульсов в схеме применен кварцевый автогенератор (рис.Счетчиком называется устройство с одним двоичным входом и определенным числом внутренних состояний, отождествляемых с некоторым числовым кодом, подсчитывающее число импульсов на своем входе. В зависимости от формата выходного слова счетчики делятся на двоичные и двоично-десятичные. Максимальное число импульсов, которое может быть посчитано счетчиком называется коэффициентом счета. По направлению счета счетчики делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные, последние могут работать и как суммирующие и как вычитающие. Исходя из нее, построим таблицу истинности счетчика.Дешифратором (декодером) называется устройство, распознающее различные кодовые комбинации, т. е. преобразующее двоичное число в сигнал логической единицы на одном из выходов, соответствующем десятичной цифре поданной на вход двоичной комбинации. Число входов дешифратора определяется числом символов кодовой комбинации n, а число выходов m = 2n.Мультиплексор - это устройство, предназначенное для коммутации одного из информационных входов D0, D1, ..., Dn, адрес которого задается на управляющих входах А1, А2, ..., Ак (причем n=2k - 1) на выход Q, при подаче сигнала синхронизации на вход С (если последний имеется). В данном проекте требуется построить синхронный мультиплексор, имеющий четыре входа данных и соответственно два управляющих входа. Из таблицы состояний видно, что для данного мультиплексора состояния его выхода можно описать с помощью следующего выражения: Приведя, данную функцию алгебры логики к базису И-НЕ получаем Номера каналов шины с первого по четвертый отвечают за входы D0 - D3 мультиплексора соответственно, с другой стороны к этим же каналам подсоединены выходы Y5 - Y2 дешифратора, отсюда следует, что на каждый вход данных мультиплексора приходится один выход дешифратора, начиная со старшего.Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения , логической обработки и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде числа (слова), представленного комбинацией сигналов «0» и «1». Каждому разряду числа, записанному в регистр, соответствует свой разряд регистра. Обычно регистры выполняются на триггерах. В регистре могут выполняться следующие основные операции над входным кодом: а) предварительная установка регистра;Автоматом называется дискретное устройство, способное принимать различные состояния, под воздействием входных сигналов переходить из одного состояния в другое и вырабатывать выходные сигналы [10]. d - функция переходов, обеспечивающая выработку последующего состояния as автомата в зависимости от существующего состояния AM и входного воздействия Zf; l - функция выходов, обеспечивающая выработку выходного сигнала автомата в зависимо

Содержание

Аннотация

Введение

1. Разработка дискретного устройства

1.1 Структурная схема дискретного устройства

1.2 Генератор импульсов

1.3 Счетчик импульсов

1.4 Дешифратор

1.5 Мультиплексор

1.6 Регистр сдвига

2. Синтез абстрактного автомата

Заключение

Список литературы

Приложения

Аннотация

На современном этапе развития транспорта наблюдается бурный рост темпов и объемов перевозок, особенно на железнодорожном транспорте в силу высокой скорости и невысокой стоимости грузоперевозок. Чтобы справиться с полным объемом работ по организации и обслуживанию перевозочного процесса необходимо быстро и точно принимать решения диспетчерам, дежурным по станции, начальникам станций и другому персоналу железной дороги. Однако в некоторых случаях процесс принятия решения может быть автоматизирован путем внедрения на железной дороге устройств автоматики. Формирование поездов на сортировочных станциях может производиться автоматически с использованием устройств горочной автоматики.

На железной дороге предъявляются высокие требования к безопасности перевозок, и поэтому много внимания уделяется отказоустойчивости устройств автоматики и телемеханики, применяемых в системах телеуправления и телесигнализации. Отказом называется нарушение функционирования устройства, а также полная или частичная потеря им своих функциональных возможностей. По степени важности отказы делят на опасные и неопасные. Опасными называются отказы, в результате которых могут возникнуть человеческие жертвы или крупные материальные потери. Остальные отказы относят к неопасным. Примером опасного отказа может служить ложно загоревшийся сигнал светофора, разрешающий движение в заданном направлении, т. к. в результате этого может произойти столкновение двух составов, что может привести человеческим потерям, а также крупным материальным убыткам. Ложно загоревшийся красный свет на светофоре не является опасным отказом. Устройства, в которых возможность появления опасных отказов очень мала называются Н1-надежными устройствами. Для исключения опасных отказов в Н1-надежных устройствах применяются следующие способы: При проектировании устройств применяются элементы первого класса надежности;

Вводят избыточные логические элементы, чтобы изза отказа одного из них не произошел опасный отказ в работе всей проектируемой схемы.

Целью данного проекта является приобретение навыков проектирования дискретных устройств. В результате выполнения задания будет получено абстрактное дискретное устройство, структурная схема которого выбрана по учебному шифру, а также абстрактный асинхронный автомат, заданный таблицей переходов и таблицей выходов. Асинхронный автомат построен с применением табличного метода кодирования состояний. Для исключения критических состязаний существуют различные методы: метод замены однотактного перехода многотактным, метод кодирования столбцов таблицы переходов, метод специального кодирования. Первый применяется в случае небольшого количества критических состязаний и требует добавления дополнительных неосновных состояний. Метод специального кодирования также не может применяться для исключения большого числа критических состязаний в силу своей громоздкости. Он заключается в подборе способа кодирования состояний таким образом, чтобы критические состязания попросту не возникали. Метод кодирования таблицы переходов по столбцам является более универсальным и не требует полного анализа всех возможных критических состязаний и применяется, если не удается избавиться от критических состязаний элементов памяти схемы первыми двумя методами, а также для схем с достаточно большим их количеством.