RAU6 Dokuwiki

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
===== Laboratorium AITUC =====
Materiały dla studentów kierunku N1Z Informatyka studia inżynierskie zaoczne. Przedmiot Arytmetyka i Teoria Układów Cyfrowych - laboratorium.

==== Uwagi praktyczne przed rozpoczęciem zajęć ====
W laboratorium stosowane są komponenty wykonane w technologii TTL. 
W praktyce oznacza to, że logiczne zero jest reprezentowane za pomocą napięcia bliskiego 0V, logiczna jedynka napięciem w okolicy +5V.
<note tip>Wejście, które jest niepodłączone jest traktowane przez układ tak, jakby była tam logiczna jedynka. Wyjątkiem są moduły z diodami LED, które wymagają podłączenia sygnału 1, aby zaświeciła się dioda, ponieważ jest to układ analogowy ze wzmacniaczem tranzystorowym. Symbol trójkąta między wejściem sygnału, a diodą LED nie jest operatorem negacji, tylko symbole bufora (tutaj wzmacniacza).</note>

Szafy labortoryjne składają się z modułów, które realizują poszczególne operacje, przedstawione na panelu przednim. Realizując układ w logice szytej, łączymy wyjścia jednych modułów do wejść innych, zgodnie z opracowanym wcześniej schematem układu, przystosowanym do asortymentu elementów dostępnych w laboratorium. <note warning>W żadnym przypadku nie wolno łączyć dwóch lub więcej wyjść ze sobą. Dotyczy to również zadajników stanów (przycisków).</note> Ponadto jedno wyjście układu może zostać podłączone do max około 5 wejść. Często np. postać minimalna funkcji musi zostać przekształcona tak, aby można było tę funkcję zrealizować za pomocą dostępnych operatorów. W szczególności przydatne będą tutaj następujące postulaty i twierdzenia algebry Boole'a: postulat o elementach neutralnych względem operacji dodawania i mnożenia logicznego, prawa łączności, rozdzielności i przemienności oraz prawa De Morgana. \\

<note tip>Przykładowo, aby utworzyć bramkę NOT, można np. użyć dwuwejściowej bramki NAND, pozostawiając jedno wejście niepodłączone (czyli = 1): //
Y=~(x*1)=~x//, 
gdzie operator negacji jest reprezentowany za pomocą znaku ~.</note>

Wejścia układu są pobierane z przełączników. /*ToDo: zdjęcia układów i opis jak połączone są "dziurki" */

==== Lab 2: Asynchroniczne układy sekwencyjne ====
Zespoły rozwiązują zadania wskazane przez prowadzącego. Po implementacji każdego zadania należy je sprawdzić, a następnie zaprezentować działające rozwiązanie prowadzącemu. Wykorzystujemy metodę Huffmana.

Zadania do rozwiązania w czasie zajęć (grupa rozwiązuje zadanie wskazane przez prowadzącego):

=== Zad.1 Sterownik silnika przemysłowego ===
<figure aituc_lab2_zad1>
{{:pl:edu:zmitac:n1z:aituc:aituc_lab2_zad1.png?nolink&400 |}}
<caption>AITUC: Laboratorium 2, zadanie 1. Schemat urządzenia.</caption>
</figure>
Opracuj układ sterujący silnikiem. Silnik może się zacząć obracać wyłącznie w przypadku, gdy wcześniej znajdował się w spoczynku (Y<sub>L</sub>=0, Y<sub>S</sub>=1, Y<sub>R</sub>=0). Silnik rozpoczyna obroty w prawo (Y<sub>L</sub>=0, Y<sub>S</sub>=0, Y<sub>R</sub>=1) po naciśnięciu przycisku X<sub>R</sub> i po jego zwolnieniu kontynuuje obroty. Podczas obrotów silnika, kolejne przyciskanie X<sub>R</sub> oraz X<sub>L</sub> jest ignorowane (nie można zmienić kierunku obrotów bezpośrednio, bez wcześniejszego zatrzymania silnika). Analogicznie dla obrotów w lewo. Naciśnięcie przycisku stop X<sub>S</sub> gdy silnik jest w stanie spoczynku również nie zmienia jego stanu. Naciśnięcie przycisku stop X<sub>S</sub> gdy silnik się obraca powinno go zatrzymać (Y<sub>L</sub>=0, Y<sub>S</sub>=1, Y<sub>R</sub>=0). Zakłada się, że w danym momencie może być naciśnięty co najwyżej jeden z przycisków. Rozwiąż zadanie w modelu Moore'a.\\

Implementacja bloku wskazaną przez prowadzącego metodą:
  * Bramki.
  * Równania charakterystyczne przerzutników.
  * Przerzutniki SR i metoda grubych zer i grubych jedynek.

=== Zad.2 sterownik lodówki ===
Zaprojektuj sterownik do lodówki. Układ ma dwa wejścia, na które podawane są sygnały z progowych czujników temperatury oraz jedno wyjście Y, które steruje agregatem chłodzącym. Wejście X<sub>G</sub> (temperatury górnej) przyjmuje wartość 1, gdy temperatura wewnątrz lodówki jest powyżej 5C (w przeciwnym wypadku przyjmuje wartość 0). Wejście X<sub>D</sub> (temperatury dolnej) przyjmuje wartość 0, gdy temperatura spadnie poniżej 2C (w przeciwnym wypadku przyjmuje wartość 1). Gdy temperatura wewnątrz lodówki wzrośnie powyżej 5C, projektowany układ powinien włączyć agregat chłodzący Y i utrzymywać ten stan, aż temperatura wewnątrz lodówki spadnie poniżej 2C. Wtedy agregat chłodzący należy wyłączyć i poczekać do momentu, aż temperatura samoczynnie wzrośnie powyżej 5C. Następnie proces powtarza się. Podaj szczegółowe rozwiązanie metodą Huffmana dla układu Moore’a

Implementacja bloku wskazaną przez prowadzącego metodą:
  * Bramki.
  * Równania charakterystyczne przerzutników.
  * Przerzutniki SR i metoda grubych zer i grubych jedynek.

=== Zad.3 sterownik wieży ciśnień ===
Zaprojektuj sterownik do wieży ciśnień. W zbiorniku wody znajdują się dwa czujniki poziomu (1 oznacza poziom powyżej czujnika, 0 poziom poniżej czujnika): X<sub>G</sub>-czujnik górny, maksymalnego napełnienia zbiornika; X<sub>D</sub> - czujnik dolny, minimalnego poziomu wody. Wieża ciśnień ma dwie pompy (P1 i P2) pracujące naprzemiennie (w jednym cyklu napełniania P1, w kolejnym P2).
Cykl pracy:
Gdy poziom osiągnie minimum (X<sub>D</sub>=0), zostaje załączona pompa P1 (P1=1). Po napełnieniu zbiornika (X<sub>G</sub>=1) zostaje ona wyłączona (P1=0) i system przechodzi w tryb oczekiwania, aż użytkownicy zużyją wodę, co będzie zasygnalizowane spadkiem poziomu poniżej minimalnego (X<sub>D</sub>=0). Wtedy uruchamiana jest pompa P2 (P2=1) i działa ona do czasu, aż zbiornik nie napełni się do poziomu maksymalnego (X<sub>G</sub>=1), wtedy pompa P2 zostaje wyłączona (P2=0). Po czym system przechodzi w tryb oczekiwania, aż użytkownicy zużyją wodę,co będzie zasygnalizowane spadkiem poziomu poniżej minimalnego (X<sub>D</sub>=0). Następnie cykl pracy się powtarza.

Implementacja bloku wskazaną przez prowadzącego metodą:
  * Bramki.
  * Równania charakterystyczne przerzutników.
  * Przerzutniki SR i metoda grubych zer i grubych jedynek.