Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (стр. 2 из 4)
В этой главе производится синтез комбинационных схем (КС) либо цифровых автоматов.
5.4.1 Синтез комбинационных схем производится по правилам синтеза КС в несколько этапов:
- составление таблицы истинности отражающей работу комбинационной схемы;
- составление совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ) на основании таблицы истинности;
- составление карт Карно либо Вейче для проведения минимизации СДНФ;
- начертание схемы электрической функциональной по минимальной СДНФ.
Например.
Построить схему электрическую функциональную логического устройства, заданного таблично:
| X3 | X2 | X1 | F(X3X2X1) |
| 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
Составление СДНФ таблично заданной функции:
Минимизация ФАЛ с помощью карт Карно:
 |  | |||
 | 1 | 0 | 1 | 1 |
 | 0 | 1 | 0 | 1 |
 |  | | ||
На основании минимизированной ФАЛ строим схему электрическую функциональную
5.4.2 Синтез цифровых автоматов проводится по правилам синтеза автоматов Мили либо Мура в несколько этапов:
- составление объединенной таблицы переходов и выходов отражающей работу цифрового автомата;
- составление прикладных карт Карно (для каждого триггера), в каждой клетке которых двух разрядным числом записывается переход данного триггера из предыдущего состояния в последующее состояние при соответствующем наборе состояний;
- используя характеристическое уравнение, отражающее работу выбранного типа триггера (на котором строится цифровой автомат) производится составление карт Карно для каждого входа каждого триггера;
- минимизация карт Карно и получение функции входов для каждого триггера;
- начертание схемы электрической функциональной по минимальным функциям входов.
Например.
Синтезировать автомат Мили, если он задан:
- алфавитом состояний А={a0a1a2a3};
- алфавитом входных сигналов, под воздействием которых автомат последовательно переходит из одного состояния в другое:
Z1=1,0,3,2,1;
Z2=0,2,1,3,0.
Алфавитом выходных сигналов W={W0W1W2}
Автомат формирует на выходе сигнал:
- W0, если автомат переходит из четного состояния при четном Z;
- W2, если автомат переходит из нечетного состояния при нечетном Z;
- 01W1, при остальных вариантах.
1. Составление таблиц переходов и выходов абстрактного автомата:
Таблица переходов.
| a0 | a1 | a2 | а3 | |
| Z1 | a3 | a0 | a1 | а2 |
| Z2 | a2 | a3 | a1 | а0 |
Таблица переходов.
| a0 | a1 | a2 | а3 | |
| Z1 | w1 | w2 | w1 | |
| Z2 | w0 | w1 | w0 | w1 |
Переход от таблицы переходов и выходов абстрактного автомата к таблице переходов и выходов эквивалентного структурного автомата.
Для этого проводим кодирование абстрактных сигналов структурными, если для построения схемы электрической функциональной используют в качестве элемента памяти Т-триггер.
Таблица выходов Т-триггера
| Qt | T | Qt+1 |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Из таблицы видно, что функция выхода Qt+1=1 при переходе триггера из 0 → 1, либо из 1 → 0.
Кодирование таблицы состояний
Т2 Т1
Q2 Q1
А0 → 0 0
А1 → 0 1
А2 → 1 0
А3 → 1 1
На основании данной кодированной таблицы состояний составляем СДНФ для входа Т1
Минимизируем функцию входов при помощи карты Карно для триггера Т1.
Карта Карно
 |  | ||||
 | 0 | 1 | 0 | 0 |  |
| 1 | 0 | 0 | 1 |  | |
 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | | |
 |  | | |||
Аналогично составляем СДНФ для входа Т2
Минимизируем функцию входов при помощи карты Карно
Карта Карно для триггера Т2:
Кодирование таблицы выходовQ2 Q1
W1 → 0 1
W2 → 1 0
W3 → 1 1
На основании кодированной таблицы выходов составляем СДНФ для выхода Т1
Минимизируем функцию выходов при помощи карты Карно
Карта Карно для выхода Y1:
| | | ||||
| | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | | |
| | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | | |
| | | | |||
На основании кодированной таблицы выходов составляется
СДНФ для выхода Y2
Y2 = Q2Q1Z2Z1vQ2Q1Z2Z1 = Q1Z2Z1
На основании проведенного синтеза строится схема электрическая функциональная цифрового автомата Мили
 | |
 |
.
 |
Если для построения устройства выбраны ИМС, выполненные в одном корпусе например «счетчики, дешифраторы и т.д.», то проводится поверочный синтез данного узла.
Глава заканчивается построением схемы электрической функциональной разрабатываемого устройства.
5.5 Выбор и обоснование построения схем контроля основных функциональных узлов
В этой главе производится:
- выбор и обоснование методов контроля основных функциональных узлов;
- синтез схем контроля основных функциональных узлов;
- построение схемы электрической функциональной синтезированных схем контроля.
5.6 Составление схем электрических принципиальных
Производиться на основании составленной схемы электрической функциональной устройства и схем контроля к нему. Приводится описание принципа работы и расчета потребляемой мощности.
На основании составленных схем электрических структурной и функциональной, выбранной элементной базы, составляется схема электрическая принципиальная. Она определяет полный состав элементов и связей между ними, дает полное представление о принципе работы устройства. Эта схема является основной для разработки полного комплекта конструкторской документации.