Проектиране на синхронна машина
Типично изчисление
в дисциплината "TDES"
„Проектиране на синхронна машина“
Съдържание
3. Индивидуална задача ………………………………………………. 7
4. Проектиране на синхронен автомат (JK-тригер)……………………..8
4.1.2 Моделиране в Simulink…………………………………. 15
4.1.3 Времеви диаграми …………………………………………..20
4.2.2 Моделиране в Simulink…………………………….……. 26
4.2.3 Времеви диаграми …………………………………….….31
5. Проектиране на синхронен автомат (RS-тригер)……………….…. 34
5.1.2 Моделиране в Simulink……………………………………. 40
5.1.3 Времеви диаграми ………………………………………..…45
5.2.2 Симулация в Simulink……………………………….…. 52
5.2.3 Времеви диаграми …………………………………………..57
Резюме
В тази статия разглеждаме синтеза на синхронен автомат според дадена графика на състоянието в съответствие с изискванията, посочени в задачата. И проверка на коректността на работата му чрез анализиране на работата на неговия модел, сглобен в Matlab Simulink.
Въведение
Терминът автомат обикновено се използва по два начина. От една страна, автоматът е устройство, което изпълнява определени функции без прякото участие на човек. От друга страна, терминът "автомат" като математическо понятие обозначава математически модел на реални технически автомати. В този аспект дискретният автомат се представя като дискретно устройство, което има входове, изходи и определен набор от вътрешни състояния, в които преминава под действието на входни сигнали. Разбира се, на практика това условие не е изпълнено, тъй като всеки преходен процес продължава ограничено време.
Понятието вътрешно състояние се въвежда в дефиницията на автомат поради факта, ченеобходимо е да се опише поведението на системата, чиито изходни сигнали зависят не само от входните сигнали в даден момент, но и от стойностите на входните сигнали в предишни моменти.
В практиката често се използва понятието цифров автомат, което се разбира като автомат, предназначен да преобразува цифрова информация.
Казва се, чеi-тото множество от стойности на входните сигнали, които действат върху основните входове на LP, формира входното състояние, а за входни сигнали с две стойности може да има общо входни състояния. По същия начин, всеки от наборите от стойности на изходните сигнали, взети от основните изходи на LP, формира едно от изходните състояния. Обърнете внимание, чеj-тото множество от стойности на изходните ES сигнали съответства наj-то вътрешно състояние на автомата.
Приема се, че автоматът работи в дискретно време, т.е. непрекъснатата времева скала е разделена на интервали, които са номерирани с положителни числа, наречени отметки. Времето, през което няма промяна във входното състояние на автомата, ще означим с . В зависимост от това какво определя продължителността на този интервал от време се разграничават два класа автомати: синхронни и асинхронни.
Синхронната машина се характеризира с това, че има генератортактови (или синхронизиращи) сигнали и входни сигнали могат да повлияят на автомата само ако има сигнал от тактовия генератор (TG) (фиг. 2). По този начин времето е строго фиксирано и се определя от продължителността на TG сигнала. Автоматът може да възприеме ново входно състояние само след като е преминал в определено вътрешно състояние, което се случва със закъснение. Следователно честотата на TG е избрана така, че преди появата на следващия импулс автоматът да има време да премине в това вътрешно състояние. За целта е необходимо да се изпълни условието
,
където е интервалът от време между два съседни TG импулса. Обикновено те избират, докато промяната във вътрешното състояние на автомата става само на интервал.
По този начин за синхронните автомати интервалът от време съвпада с цикъла на автомата, тъй като състоянието на входа и вътрешното състояние на автомата остават непроменени през това време. Обикновено в абстрактната теория на автоматите не се интересуват от поведението на автомата на интервали от време, вярвайки, че преходът на автомата от едно вътрешно състояние в друго става мигновено. Разглеждат се само интервали от време, всеки от които се сравнява с момент във времето. Следователно в абстрактен синхронен автомат може да се окаже, че два съседни цикъла, определени от две последователни времена и , ще съответстват на едни и същи входни състояния (в реален синхронен автомат моментите и винаги са разделени от интервал , през който няма синхронизиращ импулс).
Функционирането на автомата за дадени набори от входни състояния, изходни, вътрешни състояния и начално вътрешно състояние е напълно детерминирано и се определя от преходните и изходните функции.
Функция на прехода на Мили
установява зависимостта на вътрешното състояние на автомата в следващия момент от времето от състоянието на входа и вътрешното състояние в настоящия момент от време
Изходна функция на машината Mealy
задава зависимостта на изходното състояние от входното състояние и вътрешното състояние едновременно.
Автоматите, за които функциите за преход и изход са дефинирани на всички двойки, се наричат напълно дефинирани или пълни автомати. В противен случай автоматът се нарича недоопределен (частичен) автомат.
Състоянието на недоопределения автомат, съответстващ на двойката, на която преходната функция не е дефинирана, се нарича неизползвано състояние на автомата. Ако в някое използвано състояние на автомата изходната функция не е дефинирана, тогава се казва, че тя съответства на безразлично изходно състояние.