Проектирование и структурный синтез цифрового автомата транспортной тележки

Анализ условия задачи.

Конечный цифровой автомат, реализующий микропрограмму работы дискретного устройства, называют микропрограммным автоматом.

Проектирование цифрового автомата осуществляется в несколько этапов, приведенных ниже.

1. Первый этап - получение алгоритма функционирования цифрового автомата в микрокомандах.

2. Второй этап - построение графа функционирования цифрового автомата или таблицы прямого либо обратного перехода.

3. Третий этап - построение структурной таблицы цифрового автомата.

4. Четвертый этап - реализация цифрового автомата в конкретно заданном базисе.

Основной задачей теории структурного синтеза автоматов является нахождение общих приемов построения структурных схем автоматов, принадлежащих к заранее заданному типу автоматов.

Целью структурного синтеза является построение схемы, реализующей автомат из логических элементов заданного типа. В структурном автомате учитывается структура входных и выходных сигналов автомата, а также его внутреннее устройство на уровне структурных схем. На этапе структурного синтеза предварительно выбираются элементарные автоматы, из которых затем путем их композиции строится структурная схема автомата Мили или Мура.

По функциональному назначению основные устройства ЭВМ можно условно разделить на две категории: операционные устройства (ОУ) и управляющие устройства (УУ). Отдельные части операционного устройства функционируют в определенной последовательности в зависимости от алгоритма выполняемой операции. Управляющее устройство по сигналу операции вырабатывает необходимые сигналы, по которым запускается выполнении заданной микрооперации. Совокупность микроопераций, объединенных алгоритмом операции, составляет микропрограмму операции, которая, в свою очередь, является связующим звеном между командой (кодом операции) и операционным устройством (аппаратными средствами), предназначенными для преобразования информации.

Управляющее устройство состоит из отдельных логических схем, вырабатывающих управляющие сигналы в заданной последовательности. Такое управляющее устройство можно рассматривать как управляющий автомат типа Мура.

Чтобы построить схему управляющего автомата, нужно задать микропрограмму работы операционного устройства. Микропрограмма может быть задана в виде блок-схемы.

Для построения блок-схемы определим множество входных и выходных сигналов, а также условия логических переходов между состояниями автомата.

Входные сигналы:

X1 – сигнал нажатия кнопки «Заполнение»;

Х2 – сигнал нажатия кнопки «Промывка»;

Х3 – сигнал открытых ворот;

Х4 – сигнал с датчика положения на станции заполнения;

Х5 – сигнал со счетчика оборотов;

Х6 – сигнал закрытых ворот;

Х7 – сигнал нажатия кнопки «Заполнение»;

Х8 – сигнал нажатия кнопки «Промывка»;

Х9 – сигнал окончания процесса заполнения;

Х10 – сигнал окончания процесса промывки;

Х11 – сигнал с датчика положения на станции отбора пробы;

Х12 – сигнал с датчика положения на станции откачки промывочной воды;

Х13 – сигнал с датчика положения на станции установки/снятия контейнера;

Х14 – сигнал с контроллера функции откачки промывочной воды.

Выходные сигналы:

V1 – сигнал включения двигателя «Вперед»;

V11 – сигнал включения двигателя «Назад»;

V21 - сигнал включения двигателя «Вперед на доводочной скорости» и запуска счетчика оборотов;

V22 – сигнал включения двигателя «Назад на доводочной скорости» и запуска счетчика оборотов;

V3 – сигнал останов двигателя;

V4 – сигнал включения контроллера заполнения контейнера;

V5 – сигнал включения контроллера промывки;

V6 – сигнал включения контроллера откачки промывочной воды.

Условия логических переходов между состояниями автомата:

Z1 – есть ли сигнал нажатия кнопки «Заполнение»;

Z2 – есть ли сигнал нажатия кнопки «Промывка»;

Z3 – есть ли сигнал открытых ворот;

Z4 – есть ли сигнал с датчика положения на станции заполнения;

Z5 – есть ли сигнал со счетчика оборотов;

Z6 – есть ли сигнал закрытых ворот;

Z7 – есть ли сигнал нажатия кнопки «Заполнение»;

Z8 – есть ли сигнал нажатия кнопки «Промывка»;

Z9 – есть ли сигнал окончания процесса заполнения;

Z10 – есть ли сигнал окончания процесса промывки;

Z11 – есть ли сигнал с датчика положения на станции отбора пробы;

Z12 – есть ли сигнал с датчика положения на станции откачки промывочной воды;

Z13 – есть ли сигнал с датчика положения на станции установки/снятия контейнера;

Z14 – есть ли сигнал с контроллера функции откачки промывочной воды.