Архів якісних рефератів

Знайти реферат за назвою:         Розширений пошук

Меню сайту

Головна сторінка » Інформатика, програмування

Розробка схеми логічного керування роботою кофейного автомату (курсова робота)

Зміст

Вступ. 3

Основний розділ. 4

Постановка задачі 4

Математична модель. 5

Кодування. 8

Реалізація на мікросхемах. 17

Розрахунок і вибір блока живлення. 19

Розрахунок. 19

Висновок. 20

Використані джерела. 20

Використані джерела. 21


Вступ

Останнім часом у всіх передових країнах спостерігається інтенсивний розвиток обчислювальної техніки, інформаційно-телекомунікаційних систем, різноманітних електронних пристроїв і цифрових автоматів.

Цифровий автомат - пристрій, призначений для перетворення цифрової інформації, здатний переходити під впливом вхідних сигналів з одного стану в інший і видавати вихідні сигнали.

У даному курсовому проекті описується розробка схеми кавового автомату. Даний пристрій використовується у супермаркетах та магазинах, на промислових підприємствах, у офісах, інститутах.

Ці пристрої широко використовуються у повсякденному житті і набули загальновживаного значення.

 

Основний розділ
 
Постановка задачі

Розробити схему логічного керування роботою кофейного автомату. Після натискання відповідної кнопки автомат має приготувати один з п'яти напоїв:

1) чорну каву;

2) каву з цукром;

3) каву з цукром та вершками;

4) какао з молоком та цукром;

5) какао з молоком, цукром та ваніллю.

На виходах пристрою мають формуватися сигнали запуску механізмів, кожен з яких додає певний компонент до напою, після чого надсилає базовій схемі сигнал про завершення операції.


 

Математична модель

Для побудови кавового автомату будемо використовувати автомат Мура, який описується системою рівнянь:

Загальний принцип роботи кавового автомату можна представити у вигляді блок-схеми.

Рис.1.ГСА роботи кавового автомату

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

6

КТУ.КР.6050102.10.06.17

Виходячи з даного алгоритму блок схеми, можна скласти таблицю переходів та таблицю станів, що матиме 5 вхідних сигналів, 7 станів та 7 вихідних сигналів.

Табл.1. Таблиця станів

стан/вх. дані

х0

х1

х2

х3

х4

S0

S1

S1

S1

S2

S2

S1

S0

S5

S5

S2

S3

S3

S3

S5

S4

S4

S5

S5

S0

S6

S0

S0

S6

S0

Табл.2 Таблиця виходів

стан

S0

у6

S1

у1

S2

у7

S3

у4

S4

у5

S5

у2

S6

у3

Вхідні сигнали:

х0 – чорна кава;

х1 – кава з цукром;

х2 – кава з цукром та вершками;

х3 – какао з молоком та цукром;

х4 – какао з молоком, цукром та ваніллю.

Вихідні сигнали:

у1 – кава;

у2 – цукор;

у3 – вершки;

у4 – молоко;

у5 – ваніль;

у6 – вода;

у7 – какао.

Загальна схема автомату

КС1

КС2

Д-Т

Д-Т

Д-Т

х1

х2

х3

у1

у2

у3

у4

у5

у6

у7

Рис.2 Комбінаційна схема

Рис.3 Графічна схема автомату

Кодування

Заміняємо S, Y, X двійковими векторами.

табл.3 Кодування входів

вход

Код

х0

000

х1

001

х2

010

х3

011

х4

100

стан

Код

S0

000

S1

001

S2

010

S3

011

S4

100

S5

101

S6

110


Табл.4 Кодування станів

вихід

код

у1

000

у2

001

у3

010

у4

011

у5

100

у6

101

у7

110


Табл.5 Кодування виходів

табл.6 Кодована таблиця станів

стан/вх. дані

000

001

010

011

100

000

001

001

001

010

010

001

000

101

101

010

011

011

011

101

100

100

101

101

000

110

000

000

110

000

Табл.7 Кодована таблиця виходів

стан

000

101

001

000

010

110

011

011

100

100

101

001

110

010

В якості елемента пам'яті структурного автомату використовується D-тригер, стан якого описується:

Стан

D-тригера

Вхідний

сигнал D

0

1

0

0

1

1

0

1

Матриця переходів

Перехід

Вхід

0 → 0

0

0 → 1

1

1 → 0

0

1 → 1

1

Таблиця збудження пам'яті будується на основі кодованої таблиці переходів та матриці переходів тригера.

Табл.8 Таблиця збудження пам'яті

Стан автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

010

011

100

0 0 0

0 0 1

0 0 1

0 0 1

0 1 0

0 1 0

0 0 1

0 0 0

1 0 1

1 0 1

- - -

- - -

0 1 0

- - -

- - -

- - -

0 1 1

0 1 1

0 1 1

- - -

- - -

- - -

1 0 1

1 0 0

1 0 0

- - -

- - -

- - -

- - -

1 0 1

1 0 1

- - -

0 0 0

1 1 0

0 0 0

0 0 0

1 1 0

- - -

- - -

0 0 0

- - -

- - -

 

u1 u2 u3

u1 u2 u3

u1 u2 u3

u1 u2 u3

u1 u2 u3

Символами u1, u2, u3 в таблиці позначені функції збудження елементів пам'яті а1, а2, а3.

Табл.9 Таблиця для u1

стан автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

010

011

100

0 0 0

0

0

0

0

0

0 0 1

0

1

1

-

-

0 1 0

-

-

-

0

0

0 1 1

-

-

-

1

1

1 0 0

-

-

-

-

1

1 0 1

-

0

1

0

0

1 1 0

-

-

0

-

-

Табл.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

11

КТУ.КР.6050102.10.06.17

10 Таблиця для u2

стан автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

010

011

100

0 0 0

0

0

0

1

1

0 0 1

0

0

0

-

-

0 1 0

-

-

-

1

1

0 1 1

-

-

-

0

0

1 0 0

-

-

-

-

0

1 0 1

-

0

1

0

0

1 1 0

-

-

0

-

-

Табл.11 Таблиця для u3

стан автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

010

011

100

0 0 0

1

1

1

0

0

0 0 1

0

1

1

-

-

0 1 0

-

-

-

1

1

0 1 1

-

-

-

1

0

1 0 0

-

-

-

-

1

1 0 1

-

0

0

0

0

1 1 0

-

-

0

-

-

Отримані таблиці легко перетворюються на карти Карно для знаходження аналітичного вираження функцій збудження.

Табл.12 Карта Карно для u1

стан

автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

011

010

110

111

101

100

0 0 0

0

0

0

0

~

~

~

0

0 0 1

0

1

~

1

~

~

~

~

0 1 1

~

~

1

~

~

~

~

1

0 1 0

~

~

0

~

~

~

~

0

1 1 0

~

~

~

0

~

~

~

~

1 1 1

~

~

~

~

~

~

~

~

1 0 1

~

0

0

1

~

~

~

0

1 0 0

~

~

~

~

~

~

~

1

Табл.13 Карта Карно для u2

стан

автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

011

010

110

111

101

100

0 0 0

0

0

1

0

~

~

~

1

0 0 1

0

0

~

0

~

~

~

~

0 1 1

~

~

0

~

~

~

~

0

0 1 0

~

~

1

~

~

~

~

1

1 1 0

~

~

~

0

~

~

~

~

1 1 1

~

~

~

~

~

~

~

~

1 0 1

~

0

0

1

~

~

~

0

1 0 0

~

~

~

~

~

~

~

0

 

Табл.14 Карта Карно для u3

стан

автомату

а1 а2 а3

Вхідні сигнали

000

001

011

010

110

111

101

100

0 0 0

1

1

0

1

~

~

~

0

0 0 1

0

1

~

1

~

~

~

~

0 1 1

~

~

1

~

~

~

~

0

0 1 0

~

~

1

~

~

~

~

1

1 1 0

~

~

~

0

~

~

~

~

1 1 1

~

~

~

~

~

~

~

~

1 0 1

~

0

0

0

~

~

~

0

1 0 0

~

~

~

~

~

~

~

1

Складаємо рівняння для побудови комбінаційної схеми вихідних сигналів автомату.

табл.15 Вихідні сигнали

Складемо рівняння для побудови комбінаційної схеми збудження цифрового автомату.

а1

а2

а3

f1

f2

f3

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

 

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

~

~

~

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

14

КТУ.КР.6050102.10.06.17

х3

х1х2

00

01

11

10

0

1

1

0

1

1

0

0

~

0

х3

х1х2

00

01

11

10

0

0

1

1

0

1

0

1

~

0

х3

х1х2

00

01

11

10

0

1

0

0

0

1

0

1

~

1


 

Оскільки значення входів закодовані, то значення виходів необхідно розкодовувати.

Схема кавового автомату реалізована на логічних елементах представлена в додатку А, та додатку Б.


 

Додаток А

Рис.4 Логічна схема кавового автомату

Додаток Б

Рис.5 Вихідні сигнали автомату

Реалізація на мікросхемах

Виходячи зі схеми на логічних елементах, для побудови кавового автомату на мікросхемах знадобляться такі елементи:

- 18 елементів «И» з 3 входами;

- 6 елементів «И» з 2 входами;

- 1 елемент «И» з 4 входами;

- 1 елемент «ИЛИ» з 4 входами;

- 2 елементи «ИЛИ» з 3 входами;

- 1 елемент «ИЛИ» з 2 входами;

- 1 елемент «ИЛИ» з 5 входами;

- 3 елементи «D-триггер»;

- 6 елементів «НЕ».

Для побудови знадобляться такі схеми:

- мікросхема 7411 (3 «И» з 3 входами) – 6 шт;

- мікросхема 7408 (4 «И» з 2 входами) – 2 шт;

- мікросхема 7421 (2 «И» з 4 входами) – 1 шт;

- мікросхема 4072 (2 «ИЛИ» з 4 входами) – 2 шт;

- мікросхема 4075 (3 «ИЛИ» з 3 входами) – 3 шт;

- мікросхема 7432 (4 «ИЛИ» з 2 входами) – 1 шт;

- мікросхема 7479 (4 D-триггера) – 1 шт;

- мікросхема 7404 (6 «НЕ») – 1шт.

Інтегральна схема кавового автомату наведена в додатку В.

 

Розрахунок і вибір блока живлення

Відповідність між елементами

7411 (3 «И» з 3 входами) – К555ЛИ3

7408 (4 «И» з 2 входами) – К555ЛИ1

7421 (2 «И» з 4 входами) – К555ЛИ6

4072 (2 «ИЛИ» з 4 входами) – К555ЛЛ1

4075 (3 «ИЛИ» з 3 входами) – К554ЛЛ1

7432 (4 «ИЛИ» з 2 входами) – К555ЛЛ1

7479 (4 D-триггера) – К555ТМ2

7404 (6 «НЕ») – К555ЛН1

 

Розрахунок

К555ЛИ3 – 7*6=42

К555ЛИ1 – 9*2=18

К555ЛИ6 – 5*1=5

К555ЛЛ1 – 10*7=70

К555ТМ2 – 8*2=16

К555ЛН1 – 8*1=8

Загальний струм становить – 159 мА.

Оскільки всі мікросхеми працюють на напрузі 5В, тоді потужність складатиме Р=159*5=795мВт.

Але для нормальної роботи прирострою необхідно робити запас сили струму приблизно у 25%, тому отримаємо 159*1,25=198,75, відповідно потужніть буде 200*5=1000мВт, або 1Вт.


 

Висновок

Метою даного курсового проекту була розробка схеми логічного керування роботою кавового автомату. Автомат повинен готувати 5 різних рецептів (2 кави та 3 какао).

Для побудови кавового автомату був використаний автомат Мура, у якого вихідний сигнал залежить тільки від стану автомату. Загальний принцип роботи кавового автомату представлений у вигляді блок-схеми, виходячи з якої складалась таблиця переходів та таблиця станів. Для побудови схеми було зроблено кодування станів, використано Карти Карно та складено рівняння. Схема реалізована на логічних елементах та мікросхемах. Можна відмітити, що інтегральні схеми є більше економними, ніж звичайні.

Після побудови схем проведено розрахунки струму та потужності. Отже маємо Загальний струм – 159 мА, відповідно потужніть буде 200*5=1000мВт, або 1Вт.
 
Використані джерела

1. К.Г.Самофалов, А. М. Романкевич, В. Н. Валуйский, Ю. С. Каневский, М. М. Пиневич. Прикладная теория цыфровых автоматов.– К. Вища шк. Головное изд-во, 1987.–375 с.

2. Вавилов Е. Н., Г. П. Портной. Синтез схем электронных цифровых машин.М.: Советское радио. 1963.–437 с.

3. Г. Ф. Кривуля, В. М. Рябенький, В. С. Буряк. Схемотехніка Навч. Посібник.–Харків: ТОВ «Компанія СМІТ», 2007.–250 с.

4. Панфилов Д. И., Чепурин И. Н., Миронов В. Н., Обухов С. Г., Шитов В. А., Иванов В. С. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т./Под общей ред. Д. И. Панфилова–Т. 2: Электроника.–М.: ДОДЭКА, 2000.–288 с.

5. Бабич М. П., Жуков І. А. Комп'ютерна схемотехніка: Навч. Посібник.–К: «МК-Прес», 2004.–412 с.

6. Процюк Р.О., Корнійчук В. І., Кузьменко П. В., Тарасенко В. П. Комп'ютерна схемотехніка (короткий курс).–К.: «Корнійчук», 2006.–433 с.

7. Бойко В. А., Клименко Ю. В., Корнейчук В. И. Курсовые и дипломные проекты. Требования к оформлению документации.–К.: «Корнійчук», 2003.–176 с.





Реферат на тему: Розробка схеми логічного керування роботою кофейного автомату (курсова робота)


Схожі реферати



5ka.at.ua © 2010 - 2016. Всі права застережені. При використанні матеріалів активне посилання на сайт обов'язкове.    
.