UKŁADY KOMBINACYJNE - ZADANIA PROJEKTOWE Zadanie Określić postać kanoniczną sumy i iloczynu funkcji zadanej za pomocą tablicy z Tablica z X 3 x 2 x y 2 2 2 2 Zadanie 2 Zaprojektować układ sterowania elementu wyjściowego F będącego funkcją trzech elementów wejściowych (a, b, c) przy czym obowiązuje następujący warunek pracy: Element F ma działać przy działaniu przynajmniej dwóch spośród trzech elementów wejściowych. Zadanie 3 Rozpatrywany układ składa się z 4 obwodów wejściowych (a, b, c, d) i jednego wyjściowego (F). Chcemy zbudować układ, w którym obwód wyjściowy F ma działać przy załączeniu dwóch, trzech lub czterech przekaźników (a, b, c, d), przy czym dodatkowo żądamy, aby układ działał tylko wówczas gdy zachowana jest kolejność alfabetyczna wszystkich działających przekaźników. (Np. F= dla A=i B=i C=, natomiast F= dla A=i B= i D=) Zadanie 4 Zaprojektować układ sterowania elementu wyjściowego F za pomocą trzech elementów wejściowych (a, b, c) przy czym obowiązują następujące warunki: Element F ma działać przy pomocy jednego albo dwóch spośród trzech elementów wejściowych natomiast nie powinien działać przy pracy trzech lub żadnego z tych elementów. Zrealizować na bramkach NOR (NAND). 4
Zadanie 5 Stopień zagrożenia przodka wyrobiska określają wskazania pięciu dwustanowych czujników naprężenia: (a, b, c, d, e). Każdy z nich generuje, gdy naprężenie przekroczy wartość dopuszczalną. Ze względu na usytuowanie oraz indywidualnie dobraną wartość krytyczną naprężenia, przypisujemy każdemu czujnikowi następującą ilość stopni zagrożenia : a-3, b-3, c-2, d-, e-. Gdy suma stopni jest większa od 4, uważamy sytuację za niebezpieczną generowany jest sygnał F, a gdy suma stopni przekroczy 7, generowany jest sygnał alarmu F 2. Zbudować na bramkach NAND (NOR) układ realizujący funkcje F i F 2. Zadanie 6 Przeprowadzić syntezę układu automatycznego sterowania położenia zasuwy kanału wentylacyjnego, wentylatora napędzanego silnikiem elektrycznym. Silnik wentylatora włączony jest do sieci przy pomocy wyłącznika wysokiego napięcia W l (kierunku lewego) i W p ( kierunku prawego). Zasuwa powinna być otwarta w czasie pracy wentylatora (jeden z wyłączników załączony) a zamknięta w czasie postoju (W l i W p wyłączone). Wyłączniki W l i W p posiadają blokadę mechaniczną uniemożliwiającą równoczesne ich załączanie. Podnoszenie i opuszczanie zasuwy odbywa się przy użyciu wyłącznika elektrycznego sterowanego dwoma stycznikami Sp (podnoszenie) i So (opuszczanie). Zatrzymanie wciągnika powinno nastąpić po zadziałaniu odpowiednich czujników zasuwy A (przy podnoszeniu) i B (przy opuszczaniu). Zadanie 7 W chodniku kopalni zainstalowano eksperymentalną instalację przeciwpożarową składającą się z czterech czujników temperatury (abcd). Każdy z tych czujników jest czujnikiem dwustanowym, dającym sygnały: - gdy temperatura jest niższa od krytycznej, - gdy temperatura przekroczy wartość krytyczną. Zdecydowano się na następujące rozwiązanie: - gdy najwyżej dwa czujniki wskazują układ powinien generować sygnał F wskazujący możliwość wystąpienia pożaru, - gdy więcej niż dwa czujniki wskazują układ powinien generować sygnał alarmu przeciwpożarowego F 2. 5
Zadanie 8 W osadzarce ODM-8 zainstalowano eksperymentalny układ sterowania cyklem pulsacji. W układzie uproszczonej identyfikacji nadawy na osadzarkę następuje rozróżnienie rodzaju nadawy. Informacja o tym zakodowana jest na trzech liniach abc wg schematu: I rodzaj - abc = II rodzaj - abc = III rodzaj - abc = IV rodzaj - abc = V rodzaj - abc = Ponadto z wagi taśmowej zamontowanej na przenośniku podawany jest sygnał r o obciążeniu nadawą osadzarki: r= małe obciążenie r= duże obciążenie Przyjęto następujący algorytm sterowania: - przy małym obciążeniu I i II rodzaj nadawy-y Y 2 = III rodzaj nadawy -Y Y 2 = IV i V rodzaj nadawy -Y Y 2 = - przy dużym obciążeniu I i II rodzaj nadawy-y Y 2 = III rodzaj nadawy -Y Y 2 = IV rodzaj nadawy -Y Y 2 = V rodzaj nadawy-y Y 2 = Zrealizować układ generujący funkcje Y i Y 2. 6
Zadanie 9 Zrealizować kombinacyjny układ sterowania trzema zwrotnicami. Sygnał sterujący zwrotnic y i (i=,2,3) przyjmuje wartość jeżeli położenie zwrotnicy jest takie jak na rys. z9. Zmiana położenia powoduje Y i =. Wejściem systemu sterowania są przyciski a, a 2. Potrzeba otwarcia toru - sygnalizowana jest wyłączeniem obu przycisków, toru -2 włączeniem tylko przycisku a, toru -3 tylko przycisku a 2, toru -4 obu przycisków a a 2. Y 2 2 Y Y 3 3 4 Rys. z9 Uproszczony schemat układu sterowania 7
Zadanie Na punkcie załadowczym kopalni odkrywkowej załadowywanie wagonów następuje za pomocą przenośnika taśmowego T. Przesuwanie pociągu w celu załadowania kolejnych wagonów odbywa się za pomocą kołowrotu elektrycznego K. Napełnienie wagonu kontrolowane jest czujnikiem fotoelektrycznym F, natomiast prawidłowe ustawienie wagonu kontrolowane jest za pomocą trzech czujników magnetycznych A, B, C. Rozmieszczenie czujników pokazano na rys. z, przy czym spełniony musi być warunek r < a << L. (gdzie: a- długość między czujnikami, r- odległość między wagonami, L- długość wagonu). T F r L K a A B C Rys. z Uproszczony schemat technologiczny układu z zadania Zaprojektować układ automatycznego sterowania napędów kołowrotu K i taśmy T, tak aby po prawidłowym ustawieniu wagonu, które zasygnalizowane jest przez czujniki A,B,C nastąpiło wyłączenie napędu kołowrotu. Ponowne załączenie napędu kołowrotu powinno nastąpić dopiero w momencie zadziałania czujnika fotoelektrycznego F, to jest po napełnieniu wagonu. W momencie gdy zapełniony zostanie ostatni wagon, powinno nastąpić zatrzymanie napędów taśmy oraz kołowrotu. Zadanie Zrealizować sumator dwu liczb n-bitowych (rys. z) korzystając z kombinacyjnego układu iteracyjnego z jednokierunkowym przepływem informacji. n n x a x b u n u n Rys. za Schemat blokowy sumatora n-bitowego gdzie: x a, x b liczby n-bitowe, u przeniesienie, y suma liczb n-bitowych. y 8
Zadanie 2 Węgiel określonej klasy podawany jest przenośnikiem na zsuwnie, gdzie może być kierowany do dwóch zbiorników (zi lub zii). Do zbiornika zii gdy klapa K jest w położeniu L (K=), do zbiornika zi gdy klapa jest w położeniu P (K=). Obecność węgla stwierdza czujnik x. Węgiel można transportować jeżeli zbiorniki nie są zapełnione. Zapełnienie zbiorników jest kontrolowane za pomocą czujników h i h 2. Przenośnik załączany jest za pomocą stycznika Y (Y= załączony). Przenośnik (Y) x Z układu klasyfikacji węgla L (K) P h h 2 zi zii załadunek Rys. z2 Uproszczony schemat technologiczny układu z zadania 2 Zaprojektować układ sterowania dwustanowego Y=f(h, h 2, x) oraz K=f(h, h 2, x) na elementach stykowych. Zadanie 3 Zaprojektować układ przełączający umożliwiający sterowanie pracą 3 dmuchaw sprężonego powietrza w zależności od sygnałów wejściowych a a 2 oraz b b 2. Silniki dmuchaw są załączone za pomocą styczników Y, Y 2, Y 3. Program pracy dmuchaw jest następujący: Dla sygnałów a a 2 : wszystkie dmuchawy wyłączone jedna włączona dwie włączone wszystkie włączone (o ile któraś nie jest w remoncie) Dla sygnałów b b 2 : żadna dmuchawa nie jest w remoncie dmuchawa pierwsza jest w remoncie dmuchawa druga jest w remoncie dmuchawa trzecia jest w remoncie Dodatkowo dmuchawa ma największy priorytet, a dmuchawa 3 najniższy co oznacza, że dla stanu a a 2 π ma być załączona najpierw dmuchawa (jeżeli nie jest w remoncie). Zrealizować układ na bramkach NAND. 9
Zadanie 4 Zrealizować układ komparatora dwóch liczb n-bitowych. Zagadnienie zrealizować za pomocą metody iteracyjnej. Zadanie 5 Końcówka chwytna chwytaka robota jest wyposażona w szesnaście czujników dotykowych. Czujniki ułożone są w matrycy 4x4. b= a= 2 3 4 5 6 7 8 d= 9 2 3 4 5 6 c= Rys. z5 kodowanie czujników wejścia (a,b,c,d) Robot powinien chwytać czop zaworu kulowego. Uchwycenie czopu kulowego sygnalizuje jeden z szesnastu czujników w idealnym przypadku powinien to być jeden z czterech środkowych czujników (6,7,,). Uchwycenie nieprawidłowe, sygnalizowane przez czujniki krańcowe powinno być powtórzone. W tym przypadku czynności ponownej próby uchwycenia powinny być uaktywnione przez sygnał W=, przy czym robot powinien odpowiednio korygować położenie chwytaka, tzn. chwytak o jedno pole na lewo L=, na prawo P=, w górę G=, w dół D=. Szesnaście czujników zostało zakodowanych jak na rys. Wyznaczyć wyjścia W, P, L, G, D, w funkcji abcd. za pomocą bramek. Zadanie 6 Zaprojektować układ sterowania załączania oświetlenia z 3 różnych punktów przyciskami A,B,C tak aby włączanie lub wyłączanie oświetlenia (F) mogło nastąpić z dowolnego punktu. Zadanie 7 Zaprojektować układ kombinacyjny o czterech wejściach abcd (przedstawionych dwójkowo) i czterech wyjściach (y-y4) których suma każdego wyjścia liczona w sposób dziesiętny jest równa 3.
Zadanie 8 Zaprojektować układ nadzorujący napełnianie zbiornika z cieczą (basenu kąpielowego). Dopływ wody sterowany jest zaworem X (,). Odpływ wody sterowany zaworem Y (,). W zbiorniku znajdują się 3 czujniki A, B, C wyznaczające odpowiednio: maksymalny, średni, minimalny poziom cieczy. Zadziałanie czujnika następuje po zanurzeniu go w cieczy. (Prędkości odpływu i dopływu cieczy w zależności od jej ciśnienia mogą być różne). Lustro cieczy nie powinno obniżać się poniżej poziomu minimalnego. Dodatkowo jest włączony sygnał Z alarmu przy uszkodzeniu czujników ABC. Jednocześnie z sygnałem alarmu następuje zamknięcie zaworu dopływu i otwarcie zaworu odpływu wody. Między stanami cieczy średnim i maksymalnym powinny być otwarte oba zawory w celu ciągłej jej wymiany w zbiorniku. Zadanie 9 Zrealizować układ sumatora 2 liczb -bitowych. Zadanie 2 Zrealizować układ sumatora 2 liczb 2-bitowych korzystając z metody iteracyjnej. Zadanie 2 Przedstawić realizację komparatora dwóch liczb -bitowych Zadanie z22 Przedstawić realizację komparatora dwóch liczb 2-bitowych korzystając z metody iteracyjnej. Zadanie 23 Zrealizować układ zamiany kodu z 4 w naturalny kod dwójkowy. Zadanie 24 Zrealizować układ zamiany 2-bitowego kodu naturalnego 2 na kod z 4. Zadanie 25 Zaprojektować układ realizujący następujące operacje arytmetyczne: Wejścia programujące F x x 2 x 3, x 4 x 3* x 4 x 3 +x 4 Na bramkach typu NAND (NOR)
Zadanie 26 Zrealizować konwerter naturalnego kodu binarnego (kodu 842) na kod Graya. Tablica z26 7Tablica zależności kodów 842 i kodu Graya. Kod 842 abcd 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 Kod Graya WXYZ 2
Zadanie 27 Zrealizować konwerter naturalnego kodu binarnego (kodu 842) na kod szesnastkowy (hexadecimal). a f e d g b c Rys. z27 Wyświetlanie znaków za pomocą wyświetlacza siedmiosegmentowego Tablica z27 Tablica zależności kodów 842 i kodu szesnastkowego. Kod 842 Kod szesnastkowy segmenty abcdefg 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F Zadanie 28 Trzy zbiorniki wyrównawcze A A 2 A 3 są zawsze zapełniane w kolejności A ->A 2 ->A 3, a opróżniane w kolejności odwrotnej. W każdym zbiorniku znajduje się czujnik zapełnienia p p 2 p 3. Zrealizować na multiplekserze o trzech oraz dwóch wejściach adresowych układ wykrywający uszkodzenie któregokolwiek z czujników. Zadanie 29 Zaprojektować szyfrator kodu dziesiętnego na kod wagowy 242. 3
Zadanie 3 Informacja z czujnika metanu jest przekazywana do centrali metanometrycznej w sposób cyfrowy z wykorzystaniem pięciu linii: abcde. - najniższych stanów (-) oznacza małe stężenie metanu, - najwyższych stanów (2-3) oznacza duże stężenie metanu. Jeżeli natomiast pojawi się któryś ze stanów niedozwolonych (-2) niebezpieczne stężenie metanu należy generować sygnał alarmu Y. Zrealizować układ generujący sygnał alarmu na multiplekserze o 4wejściach adresowych. Zadanie 3 Dla funkcji przedstawionych w postaci zapisu dziesiętnego: W = abcd(,3,6,,3 ) Z = abcd(,2,4,6,7,9,,,2,3,4 ) Określić realizację z zastosowaniem: - demultipleksera 6 wyjściowego, - multipleksera 8 wejściowego, - demultipleksera 8 wejściowego, - multipleksera 4 wejściowego. Zadanie 32 Multiplekserem o 3wejściach adresowych zrealizować układ rozpoznający te miesiące w roku które mają 3 dni. Zaprojektować układ umożliwiający podnoszenie liczby -3 (w systemie dwójkowym) do sześcianu (też w systemie dwójkowym). Rozwiązanie na demultiplekserze 4wyjściowym. Zadanie 33 Zrealizować na multiplekserze o 2 wejściach adresowych układ zliczający głosy: TAK (), NIE () czterech osób. Funkcja F= wtedy gdy większość wskazała. 4