Universitatea "Transilvania" din Brasov

Facultatea de Inginerie Electrica si Stiinta Calculatoarelor

T.P.C.L.P.

AUTOMATE SECVENTIALE SI PROGRAMABILE

Proiect

Tema nr.13

A).Functionarea unei masini de stare sincrone este reprezentata prin organigrama ASM din figura de mai jos.

Se cere sa se identifice elementele organigramei ASM (starile stabile ; intrarile; iesirile (conditionate, neconditionate)). Sa se precizeze, de asemenea, toate conexiunile de stare/caile de legatura intre starile stabile ale organigramei ASM, prin stabilirea conditiilor in care este « urmata » fiecare cale din figura si starile urmatoare, respectiv iesirile rezultate.

B).Construiasca tabela de stare asociata organigramei ASM, utilizandu-se codurile starilor interne specificate in organigrama.

C).Sa se deseneze schema corespunzatoare (incluzand continutul ROM-ului), respectand o implementare care utiliziaza bistabili de tip D si o memorie ROM cu decodificarea completa a intrarilor si variabilelor de stare, pentru ASM-ul descris mai sus.

D).Sa se implementeze masina de stare descrisa mai sus, utilizandu-se bistabili de tip D si un FPLA ; se va utiliza, de asemenea, maparea directa a cailor de legatura. FPLA-ul va fi de capacitate minima. Se va arata modul in care este facuta programarea dispozitivului prin desenarea unei scheme de conexiune pentru FPLA ca parte a schemei generale a sistemului digital/numeric, pentru masina de stare.

Urmatoarea organigrama ASM reprezinta o masina de stare:

00 JK

N

Z

Y

B,C

B

               

1

0

1

0

 

0

A).Se numeste bloc ASM o structura care consta dint-un unic element de stare si o retea de elemente de decizie respectiv elememente de iesiri conditionate. Blocul ASM se obtine prin conectarea celor trei elemente fundamentale ale organigramei ASM. Un bloc ASM are o singura cale de intrare si un numar oarecare de cai de iesire determinate de structura elementelor de decizie.

Un bloc ASM descrie functionarea automatului pe perioada unei singure stari. Fiecare bloc ASM reprezinta starea prezenta sau curenta (y_t(A)), iesirile comandate pe durata starii A data de g₁(y(t)), iesirile conditionate de seturile de intrari date prin functia g₂(y(t),x(t)) si expliciteaza de asemenea tranzitiile automatului in starile urmatoare. Orice cale sau traseu posibil ce leaga o stare cu o stare urmatoare se numeste conexiune de stare/cale de legatura.

Un bloc ASM arata deci starea curenta, iesirile sale si conditiile pentru fiecare cale de legatura a starii urmatoare.

Blocurile ASM pentru stari sunt prezentate mai jos:

-starile stabile 1,2,3,4;

-intrarile sunt: X,Y,Z;

-iesirile neconditionate sunt: A,B,C;

-iesirile conditionate sunt: M,N;

-caile de legatura sunt:

1 1 2 2 3 4 4

L7

L6

L5

L4

L3

L2

L1

3 4 3 4 3 1

Blocurile ASM

00 JK

1

0

0

1

0

 

B,C

                         

L5

L1

L4

L7

L6

L3

L2

N

Z

Y

X

00 JK

	A

B,C

0

 

 

 

Bloc ASM nr 3.

 

Bloc ASM nr 4.

       

L7

 

1

0

Z

     

L3

L4

L3

1

0

N

Y

L1

L2

X

L6

B).Tabela de stare asociata organigramei ASM

Urmatoarea etapa in proiectarea ASM este aceea in care trebuie precizata logica necesara obtinerii starilor urmatoare si a iesirilor. Pentru acest lucru se intocmeste tabela ASM. Fiecare coloana a starii urmatoare NJ, NK si fiecare coloana a iesirilor A,B,C,M,N ale tabelei ASM pot fi considerate ca probleme de logica combinationala, avand intrarile X, Y, Z..

Tabelul de stare

C). Sinteza unui ASM consta in transcrierea algoritmului intr-o functie de iesire specifica si functia starii urmatoare ce pot fi proiectate si implementate prin metode ale logicii combinationale. Pentu ASM definite printr-un numar de stari mai mare decat 20 se recomanda si se justifica din punct de vedere economic utilizarea memoriilor ROM in raport cu logica realizata cu circuite integrate pe scara redusa respectiv medie pentru constructia GNS. ASM-urile organizate structural ca automate programabile algoritmice bazate pe memorii ROM sunt utilizate pentru aplicatii la care vitezele de prelucrare ale informatiilor sunt ridicate.

C. Implementarea cu ROM si bistabili D

Pentru MAS definite printr-un numar de stari mai mare decat 20 se recomanda si se justifica din punct de vedere economic utilizarea memoriei ROM (EPROM) in raport cu logica realizata cu circuite integrate pe scara redusa respectiv medie pentru constructia GNS.

Procedura obisnuita de utilizare a memoriilor ROM o reprezinta partitionarea variabilelor acestora pe zone de biti la iesire asociate adresarii starii urmatoare, codificarii testelor sau intrarilor (de fapt a iesirilor de comanda catre proces). Elementele de decizie (intrarile) pot fi memorate in diverse moduri, fie prin includerea lor in decodificatoare de adresa sau locatiile unei zone de memorie, fie prin aplicarea lor la un MUX al intrarilor. O organigrama rigida a informatiilor intr-o memorie ROM impune intotdeauna anumite restrictii asupra constructiei algoritmului lui si alcatuirii organigramei ASM fie ca aceste restrictii se refera la un numar de elemente de stari, de intrari, de teste efectuate in fiecare stare, sau la numarul de iesiri conditionate de intrari.

D. Implementarea cu FPLA si bistabili D

Implementarea cu FPLA a masinii algoritmice de stare in care se utilizeaza maparea sau tabelarea directa a conexiunilor de stare sau a cailor de legatura. Pentru obtinerea expresiilor necesare programarii FPLA-ului se analizeaza tabela ASM de la punctul b), luandu-se in considerare valorile '1' logic din coloanele corespunzatoare iesirilor (A,B,C,M,N), respectiv starilor urmatoare (NJ,NK).