WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego

Podobne dokumenty
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego

WOJSKOWA AKADEMIA T E CHNI CZNA im. Jarosława Dą brow ski ego ZAKŁAD AWIONIKI I UZBROJENIA LOTNICZEGO

Układy kombinacyjne i sekwencyjne. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - synteza i minimalizacja funkcji logicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Rys. 2. Symbole dodatkowych bramek logicznych i ich tablice stanów.

Koszt literału (literal cost) jest określony liczbą wystąpień literału w wyrażeniu boolowskim realizowanym przez układ.

Wykład nr 1 Techniki Mikroprocesorowe. dr inż. Artur Cichowski

Elementy logiki. Algebra Boole a. Analiza i synteza układów logicznych

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

b) bc a Rys. 1. Tablice Karnaugha dla funkcji o: a) n=2, b) n=3 i c) n=4 zmiennych.

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Algebra Boole a

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Architektura komputerów Wykład 2

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

Metoda Karnaugh. B A BC A

Lekcja na Pracowni Podstaw Techniki Komputerowej z wykorzystaniem komputera

Część 2. Funkcje logiczne układy kombinacyjne

PRZED PRZYSTĄPIENIEM DO ZAJĘĆ PROSZĘ O BARDZO DOKŁADNE

Minimalizacja form boolowskich

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Podstawy matematyczne automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL

Arytmetyka liczb binarnych

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych

Automatyka Treść wykładów: Literatura. Wstęp. Sygnał analogowy a cyfrowy. Bieżące wiadomości:

dr inż. Małgorzata Langer Architektura komputerów

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych (I)

Podstawy Automatyki. Człowiek- najlepsza inwestycja. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Algebra Boole a. Ćwiczenie Sprawdź, czy algebra zbiorów jestrównież algebrą Boole a. Padaj wszystkie elementy takiej realizacji.

3. SYNTEZA UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH

Architektura komputerów ćwiczenia Bramki logiczne. Układy kombinacyjne. Kanoniczna postać dysjunkcyjna i koniunkcyjna.

Laboratorium podstaw elektroniki

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

Tab. 1 Tab. 2 t t+1 Q 2 Q 1 Q 0 Q 2 Q 1 Q 0

x x

Wstęp do Techniki Cyfrowej i Mikroelektroniki

Algebra Boole a i jej zastosowania

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Minimalizacja form boolowskich UC1, 2009

Minimalizacja formuł Boolowskich

Logika binarna. Prawo łączności mówimy, że operator binarny * na zbiorze S jest łączny gdy (x * y) * z = x * (y * z) dla każdego x, y, z S.

Synteza układów kombinacyjnych metodą tablic Karnaugha - ćwiczenie 7

Systemy wbudowane. Wprowadzenie. Nazwa. Oznaczenia. Zygmunt Kubiak. Sterowniki PLC - Wprowadzenie do programowania (1)

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Ćwiczenie 25 Temat: Interfejs między bramkami logicznymi i kombinacyjne układy logiczne. Układ z bramkami NOR. Cel ćwiczenia

Podstawowe układy cyfrowe

Minimalizacja funkcji boolowskich

Ćwiczenie 26. Temat: Układ z bramkami NAND i bramki AOI..

Synteza układów kombinacyjnych

Automatyzacja Ćwicz. 2 Teoria mnogości i algebra logiki Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Laboratorium podstaw elektroniki

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

Cyfrowe bramki logiczne 2012

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

Automatyka Lab 1 Teoria mnogości i algebra logiki. Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

UKŁADY KOMBINACYJNE (BRAMKI: AND, OR, NAND, NOR, NOT)

Funkcja Boolowska. f:b n B, gdzieb={0,1} jest zbiorem wartości funkcji. Funkcja boolowska jest matematycznym modelem układu kombinacyjnego.

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Minimalizacja funkcji boolowskich

W ujęciu abstrakcyjnym automat parametryczny <A> można wyrazić następującą "ósemką":

Temat: Zastosowanie wyrażeń regularnych do syntezy i analizy automatów skończonych

Układy kombinacyjne Y X 4 X 5. Rys. 1 Kombinacyjna funkcja logiczna.

W jakim celu to robimy? Tablica Karnaugh. Minimalizacja

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

Minimalizacja funkcji boolowskich - wykład 2

Układy Logiczne i Cyfrowe

Dr inż. Jan Chudzikiewicz Pokój 117/65 Tel Materiały:

1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

WSTĘP. Budowa bramki NAND TTL, ch-ka przełączania, schemat wewnętrzny, działanie 2

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

SWB - Wprowadzenie, funkcje boolowskie i bramki logiczne - wykład 1 asz 1. Plan wykładu

Ćwiczenie PA1. Realizacja układów dyskretnych z przekaźników i bramek NAND

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - Układy przekaźnikowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

LOGIKA I TEORIA ZBIORÓW

Synteza strukturalna automatów Moore'a i Mealy

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

funkcja, opisana tablicami rys. 3-8a,b, bez uwzględnienia pozycji nieokreślonych

0 + 0 = 0, = 1, = 1, = 0.

1. Synteza automatów Moore a i Mealy realizujących zadane przekształcenie 2. Transformacja automatu Moore a w automat Mealy i odwrotnie

Algorytmy i struktury danych. Wykład 4

Laboratorium elektroniki. Ćwiczenie E52IS. Realizacja logicznych układów kombinacyjnych z bramek NOR. Wersja 1.0 (24 marca 2016)

Elementy logiki matematycznej

Wydział Fizyki UW CC=5V 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 8 października 2018, M. A-B. Informatyka Stosowana Wykład 2 8 października 2018, M. A-B 1 / 41

Ćwiczenie nr 1 Temat: Ćwiczenie wprowadzające w problematykę laboratorium.

Asynchroniczne statyczne układy sekwencyjne

LABORATORIUM 04, ZESTAW 1 SYNTEZA BEZSTYKOWYCH UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH

Elementy logiki. Wojciech Buszkowski Wydział Matematyki i Informatyki UAM Zakład Teorii Obliczeń

Ćwiczenie 2 Przekaźniki Czasowe

Laboratorium elektroniki. Ćwiczenie E51IS. Realizacja logicznych układów kombinacyjnych z bramek NAND. Wersja 1.0 (24 marca 2016)

Zadania do wykładu 1, Zapisz liczby binarne w kodzie dziesiętnym: ( ) 2 =( ) 10, ( ) 2 =( ) 10, (101001, 10110) 2 =( ) 10

Minimalizacja funkcji boolowskich c.d.

Przekształcanie schematów blokowych. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

KATEDRA INFORMATYKI TECHNICZNEJ. Ćwiczenia laboratoryjne z Logiki Układów Cyfrowych. ćwiczenie 212

1. Operacje logiczne A B A OR B

5. Rozwiązywanie układów równań liniowych

Transkrypt:

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów Podstawy Automatyki i Automatyzacji - Ćwiczenia Laboratoryjne mgr inż. Bartosz Brzozowski Warszawa 05

Cel ćwiczenia laboratoryjnego Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi zasadami modelowania i syntezy kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów pneumatycznych i elektrycznych. Przedmiotem ćwiczenia jest szczegółowa analiza konstrukcyjna pneumatycznych i elektrycznych elementów automatyki, ważniejszych funkcji przełączających oraz sposoby opisu układów kombinacyjnych i minimalizacja funkcji przełączających. Realizacja funkcji przełączających zostanie zrealizowana na przykładzie elementów i układów sterowania pneumatycznego. Wymagania wstępne Przed przystąpieniem do ćwiczenia student powinien znać definicje, rodzaje realizacji i metody minimalizacji funkcji przełączających oraz sposoby opisu układów kombinacyjnych, Należy zapoznać się z treścią niniejszej instrukcji i wszystkich jej załączników oraz przygotować protokół pomiarowy zgody z załączonym wzorem. Każda osoba przystępująca do ćwiczenia musi posiadać przygotowany (wydrukowany) protokół.. Pojęcia podstawowe System dwójkowy (binarny) jest sposobem zapisu liczb którego podstawą jest liczba. Zapis dokonuje się za pomocą symboli 0 i. Ogólny zapis liczb w systemie binarnym opisuje zależność: 0 i b i in L, gdzie b i ϵ {0, } Jeśli zmiennej i przypiszemy, a zmiennej i przypiszemy 0, to w prosty sposób uzyskuje się reprezentacje binarną. Układ przełączający - urządzenie sterujące, zbudowane z elementów, które mogą znajdować się w dwóch różnych stanach, określonych jako stan spoczynkowy i stan wzbudzony. Elementy przełączające, z których zbudowany jest układ przełączający, łączą lub przerywają przepływ energii w obwodzie, np.: przekaźniki i przełączniki elektryczne załączają przepływ energii elektrycznej, rozdzielacze pneumatyczne zmieniają kierunek przepływu sprężonego powietrza, natomiast rozdzielacze hydrauliczne sterują kierunkiem przepływu płynu hydraulicznego. Funkcja przełączająca f(,,, n ) to takie odwzorowanie, które dla kombinacji argumentów,,, n przyjmujących wartości 0 lub przyporządkowuje rozwiązanie ze zbioru {0, }. Czynnik jedynki (konstytuanta zera) M i jest taką funkcją przełączającą, która przyjmuje wartość 0 tylko dla kombinacji wartości zmiennych, wyrażonej w postaci sumy. Zupełnie normalna postać sumy (postać kanoniczna dysjunkcyjna) funkcji przełączającej - suma tych czynników jedynki (konstytuant jedynki), które są równe dla tych samych kombinacji wartości argumentów co zadana funkcja. Postać ogólną wyraża poniższa zależność: gdzie: f i iloczyn argumentów; F n i m i f i mgr inż. Bartosz Brzozowski

n liczba argumentów. Zupełnie normalna postać iloczynu (postać kanoniczną koniunkcyjna) funkcji przełączającej - suma tych czynników zera (konstytuant zera), które są równe 0 dla tych samych kombinacji wartości argumentów co zadana funkcja. Postać ogólną wyraża zależność: F' n M i f i i Faktoryzacja (minimalizacja) ma na celu uzyskanie najmniejszej złożoności układu. Realizuje się to poprzez rezygnację z postaci normalnej funkcji i zastąpienie jej postacią po minimalizacji.. Podstawowe funkcje przełączające Funkcja przełączająca f(,,, n ) n zmiennych to odwzorowanie: gdzie: n mgr inż. Bartosz Brzozowski f : D 0, D 0, uporządkowana piątka ({0, }, 0,,, +) jest algebrą Boole a Algebra Boole a jest systemem umożliwiającym opis układów przełączających. W notacji formalnej algebrę Boole a zapisujemy jako uporządkowaną piątkę A=(X, 0,,, +), gdzie: X={,,, n } zbiór argumentów przyjmujących wartości 0 lub ; 0 element neutralny operacji dysjunkcji (sumy); element neutralny operacji koniunkcji (iloczynu); symbol operacji koniunkcji; + symbol operacji dysjunkcji. Po dokonaniu założeń: X dla i,..., n i X X i i dla n i,..., n gdzie: i - zanegowany argument i ; spełnione są następujące aksjomaty algebry Boole a: Lp dysjunkcja(suma) koniunkcja (iloczyn) nazwa (opis) 0 + ϵ X ϵ X 0 = =0 +0 = = działania na elementach neutralnych + = 0 = 0 działania na elementach neutralnych + = = prawa idempotentności 5 + = + = prawa przemienności 6 ( + ) = + + = ( + ) ( + ) prawa rozdzielności 7 + = = 0 prawa dopełnienia 8 +( + ) = ( + )+ ( ) = ( ) prawo łączności 9 = podwójna negacja 0 + = = + prawa de Morgana

+ = ( + ) = prawa pochłaniania + = + ( + ) = prawa pochłaniania Jeśli D n = {0, } n to funkcję przełączającą nazywamy zupełną lub w pełni określoną. W przypadku, gdy istnieją kombinacje argumentów, dla których funkcja nie jest określona, tzn. może przyjąć wartość 0 lub (oznacza się symbolem ), to nazywamy ją niezupełną. Poniżej przytoczono kilka najważniejszych funkcji przełączających nazywanych funkcjami Boole a: f( ) = f( ) = f(, ) = f(, ) = + f(, ) = f(, ) = f(, ) = + Zmienna Negacja zmiennej Koniunkcja, iloczyn zmiennych i ( i, AND ) Dysjunkcja, suma zmiennych i ( lub, OR ) Suma modulo, różni symetryczna ( albo, XOR ) Operacja Pierce a ( NOR ) Operacja Sheffer a ( NAND ) Poniżej przedstawiono w formie tabelarycznej najważniejsze funkcje logiczne w postaci symboli logiczny, wyrażeń algebraiczny i wartości tych funkcji dla kombinacji argumentów A, B: mgr inż. Bartosz Brzozowski

. Realizacja funkcji przełączających Ze względu na zasadę działania elementów do syntezy układów przełączających można wymienić ich liczne rodzaje. Poniżej zostaną omówione wykorzystywane w ćwiczeniu laboratoryjnym elektryczne elementy stykowe oraz elementy pneumatyczne... Układy przełączające z elektrycznymi elementami stykowymi W syntezie układów przełączających z elementami stykowymi wykorzystuje się przekaźniki, styczniki i łączniki. a) b) c) d) Rys.. Realizacja funkcji przełączających z wykorzystaniem elementów stykowych Sposób realizacji podstawowych funkcji logicznych przedstawiono na rys.. Styk normalnie otwarty ( NO ) przedstawiony na rys.a odpowiada funkcji powtórzenia, natomiast styk normalnie zamknięty ( NZ ) z rys.b realizuje funkcję negacji. Przez połączenie szeregowe styków normalnie otwartych realizuje się funkcje iloczynu (koniunkcji), a przez ich połączenie równoległe funkcje sumy (dysjunkcji), co przedstawiono na rys.c i rys.d.+.. Układy przełączające z elementami pneumatycznymi W układach przełączających z elementami płynowymi nośnikiem informacji jest sygnał pneumatyczny lub hydrauliczny. Ze względu na zasadę działania, elementy płynowe dzieli się na elementy strumieniowe i rozdzielcze. Sposób realizacji funkcji przełączającej z wykorzystaniem rozdzielacza trójdrogowego, dwupołożeniowego, przedstawiono na rys.. Wykorzystując rozdzielacz tego typu, poprzez odpowiednie połączenie wejść, można zrealizować podstawowe funkcje logiczne. mgr inż. Bartosz Brzozowski 5

Rys.. Sposób realizacji funkcji logicznych z wykorzystaniem pneumatycznego rozdzielacza /: a) postać ogólna, b) potwierdzenie, c) negacja, d) suma logiczna, e) iloczyn logiczny, f) objaśnienie symboli zasilanie; 0 spust. Sposoby opisu układów kombinacyjnych Istnieją liczne sposoby opisu układów kombinacyjnych. Na potrzeby realizacji ćwiczenia laboratoryjnego omówione zostaną trzy z nich: opis słowny, tablica wartości funkcji i zależność matematyczna. Opis słowny jest najczęstszą formą zadawania układów przełączających, który polega na przyporządkowaniu sygnałom wejściowym X sygnałów wyjściowych Y. Tablica wartości funkcji (zależności) w postaci ciągów zero-jedynkowych jest prostszą formą opisu układu. Określa ona wartości sygnałów X i odpowiadające im sygnały Y : stan y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 6 0 0 7 Często wykorzystywaną forma opisu układów przełączających jest zależność matematyczna. Zależność ta może mieć postać zupełnie normalną (postać kanoniczną) lub uproszczoną. Wyróżnia się postać dysjunkcyjną (sumy) oraz koniunkcyjną (iloczynu): dysjunkcja (suma) koniunkcja (iloczyn) postać kanoniczna postać uproszczona y = + + + y = (0,,5,7) y = ( + + )( + + )( + + )( + + ) y = (,,,6) Wszystkie powyższe sposoby opisu dotyczą takiego samego układu kombinacyjnego mgr inż. Bartosz Brzozowski 6

mgr inż. Bartosz Brzozowski 7.5 Minimalizacja funkcji przełączających Celem minimalizacji funkcji przełączających jest zmniejszenie liczby elementów, a tym samym kosztów urządzenia. Dodatkowo mniejsza liczba połączeń i elementów zwiększa trwałość i niezawodność urządzenia. Istnieje wiele sposobów minimalizacji funkcji przełączających, na potrzeby ćwiczenia laboratoryjnego omówione zostaną trzy z nich:. metoda przekształceń formalnych;. minimalizacja z wykorzystaniem tablicy Karnaugha;. metoda Quine a McCluskeya; Powyższe metody zostaną omówione dla funkcji przełączającej o postaci kanonicznej sumy: y.5. Metoda przekształceń formalnych Metoda przekształceń formalnych stosowana jest w przypadku, gdy funkcja dana jest w postaci wyrażenia algebraicznego. Wykorzystuje się wtedy aksjomaty i prawa algebry Boole a. Wyłączając uzyskujemy postaci kanonicznej sumy otrzymujemy: y W kolejnym kroku wyłączając przed nawias otrzymujemy y Korzystając z prawa dopełnienia pomijamy człon, a następnie wyłączamy y () Ponownie korzystając z prawa dopełnienia, a następnie prawa działania na elementach neutralnych (+=), otrzymujemy: () Po podstawieniu zależności () do równania () otrzymujemy funkcję: y Przegrupowując wyrazy, otrzymujemy: y W celu wyznaczenia zminimalizowanej funkcji ponownie korzystamy z prawa dopełnienia, otrzymując końcową funkcję w postaci: y

.5. Metoda tablicy Karnaugha Metoda tablicy Karnaugha należy do grupy najszybszych metod minimalizacji funkcji przełączających małej liczby zmiennych co wynika z dużej komplikacji samego zapisu następującej wraz ze wzrostem ilości zmiennych. Upraszczając funkcję przełączającą przy wykorzystaniu tablicy Karnaugha, należy pamiętać o następujących zasadach:. wiersze i kolumny tablicy Karnaugha opisane są w kodzie Greya, tzn. każdy kolejny wiersz i kolumna różnią się od siebie o negację jednej zmiennej;. zakreślając jedynki (zera), tworzy się grupy o liczbie elementów N, gdzie n ϵ N ;. zawsze zakreśla się grupy z największą możliwą ilością jedynek (zer), przy czym należy pamiętać o możliwości sklejenia ze sobą krawędzi równoległych tablicy;. grupy mogą posiadać części wspólne; 5. liczba grup jedynek (zer) odpowiada liczbie składników sumy (iloczynu) poszukiwanej funkcji; 6. w przypadku kiedy istnieje możliwość zakreślenia grup na kilka sposobów, arbitralnie wybiera się jeden z nich; 7. dana grupa reprezentuje iloczyn (sumę) tych zmiennych, które nie zmieniają swojej wartości; 8. w przypadku, gdy funkcja przełączająca posiada elementy o wartości nieokreślonej elementy te wpisujemy do tabeli, wprowadzając dla nich specjalne oznaczenie, np. a następnie wykorzystujemy lub pomijamy, w zależności od potrzeby przy tworzeniu grup (patrz punkt ). Stosując zasadę tworzymy tablice Karnaugha, wypełniając ją jedynkami dla elementów funkcji, a pozostałe pola uzupełniamy zerami: 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 W kolejnym kroku chcąc otrzymać postać dysjunkcyjną zminimalizowanej funkcji tworzymy dwie grupy zawierające po cztery elementy (według zasad,,) : mgr inż. Bartosz Brzozowski 8

G G Postępując według wytycznych 5, 6 i 7 odczytujemy zminimalizowaną postać funkcji przełączającej. W czteroelementowej grupie G wartości zmiennych i nie ulegają zmianie, ponieważ zakreślono grupę jedynek. Funkcja ta przyjmuje postać iloczynu G. Dla grupy G niezmienne wartości przyjmują parametry i, więc grupa ta przyjmuje postać G. Po zsumowaniu z grupą G otrzymamy ostatecznie poszukiwaną przez nas funkcję w postaci dysjunkcyjnej: y W celu wyznaczenia zminimalizowanej funkcji w postaci koniunkcyjnej należy zacząć od początku wypisywanie tablicy lub też skorzystać z tablicy wypisanej dla postaci dysjunkcyjnej, zakreślając w tym przypadku grupy zer: G G Postępując według wytycznych 5, 6 i 7 otrzymujemy następujące grupy G = (ponieważ jedynym niezmiennym parametrem w grupie jest i przyjmuje on wartość jeden) oraz G =. Po pomnożeniu obu grup otrzymamy zminimalizowaną funkcję w postaci koniunkcyjnej: y mgr inż. Bartosz Brzozowski 9

.5. Metoda Quine Metoda Quine a McCluskeya jest zwykle stosowana w przypadku minimalizacji funkcji wielu zmiennych, ponieważ wraz ze wzrostem ich liczby wzrasta też jej efektywność w stosunku do pozostałych metod. W celu minimalizacji funkcji przełączającej tą metodą postępujemy w następujący sposób:. minimalizację rozpoczynamy od zapisania w kolejności rosnącej elementów funkcji przełączającej, dla których funkcja ta przyjmuje wartość jeden (zero);. w kolejnym kroku uporządkowujemy elementy poprzez zapisanie ich w grupach zawierających identyczne ilości jedynek (zer), przy czym każda kolejna grupa powinna zawierać więcej jedynek (zer) od poprzedniej;. w celu znalezienia implikantów prostych porównujemy każdy element w grupie z każdym elementem w grupie sąsiedniej zawierającej jedną jedynkę (zero) więcej;. jeżeli elementy różnią się miedzy sobą tylko jednym indeksem, zaznaczamy je oba, a w miejscu tego indeksu wstawiamy kreskę i przepisujemy nowo powstały element do następnej kolumny; 5. procedurę powtarzamy z każdą nową kolumną aż do pozostania elementów niemożliwych do uproszczenia, gdzie elementy nieoznaczone stanowią poszukiwane implikanty proste; 6. tworzymy tabelę, w której w pierwszym wierszu wpisujemy kolejne elementy funkcji przełączającej, a w kolumnie implikanty proste; 7. jeżeli element funkcji spełnia implikant, to na ich przecięciu w tabeli wstawiamy ; 8. zminimalizowaną funkcję przełączającą tworzymy z implikantów prostych, które pokrywają wszystkie elementy zadanej funkcji przełączającej; 9. w przypadku gdy w funkcji występują elementy z wartością nieokreśloną wykorzystujemy je przy poszukiwaniu implikantów prostych, a pomijamy przy tworzeniu tabeli (patrz 6). Zapisujemy elementy funkcji przełączającej, dla której przyjmuje ona wartość jeden w postaci binarnej (podpunkt ): 0 0000 000 000 6 00 00 0 Wpisane elementy sortujemy i zapisujemy w grupach (podpunkt.): 0000 000 000 00 00 0 Przeszukujemy grupy w celu znalezienia implikantów prostych (podpunkt i ). Na przykład elementy i różnią się sobą tylko jednym indeksem otrzymamy wtedy nowy wyraz w postaci 0-00, który następnie zapisujemy do nowej kolumny, zaznaczając jednocześnie elementy i : () 0000 () 000 mgr inż. Bartosz Brzozowski 0

() 000 () 00 (5) 00 (6) 0 (,) 0-00 (,) 00-0 (,) 0-0 (,) 0-0 (,5) 00- (,6) 0- (5,6) 0- Procedurę powtarzamy z nowo otrzymaną kolumną elementów, otrzymując: (7) 0-00 (8) 00-0 (9) 0-0 (0) 0-0 () 00- () 0- () 0- (8,9) (7,0) 0--0 (,) 0-- Ponieważ w ostatniej kolumnie znajdują się już tylko implikanty proste, wypisujemy je łącznie z pozostałymi nie oznaczonymi elementami (np. element ), otrzymując: 0 = 0 = 0 0 = Po wyznaczeniu implikantów wypełniamy tabelę postępując według kroków 6, 7, 8. X X X X X X X X X X Dla wybranych implikantów zminimalizowana funkcja przyjmuje postać końcową: y Przebieg ćwiczenia laboratoryjnego. Opis stanowiska laboratoryjnego Ćwiczenie laboratoryjne będzie wykonywane na stanowisku laboratoryjnym firmy FESTO razem z elementami służącymi do budowania płynowych (pneumatycznych i hydraulicznych) układów sterowania. Widok takiego stanowiska wraz z wybranymi elementami pokazano na rys.. Na stanowisku tym można wyróżnić: płytę montażową służącą do zamocowania elementów i podzespołów płynowych elementów sterowania; panel do mocowania zasilacza elektrycznego, paneli przekaźników, przycisków i lampek sygnalizacyjnych oraz innych paneli sterowania; zestaw elementów, układów sterowania oraz silników płynowych wykaz elementów pneumatycznych wraz ze zdjęciami zawarty jest w załączniku do instrukcji laboratoryjnej; źródło zasilania mgr inż. Bartosz Brzozowski

Rys.. Wygląd stanowiska laboratoryjnego. Modelowanie podstawowych funkcji logicznych za pomocą elektrycznych układów przełączających i pneumatycznych elementów sterowania Dla danej funkcji przełączającej w postaci kanonicznej należy przeprowadzić następujące czynności:. Dokonać minimalizacji funkcji dowolną metodą.. Narysować schemat logiczny funkcji po uproszczeniu.. Opracować schemat funkcjonalny układu z zastosowaniem przycisków ręcznych oraz przekaźników.. Zamodelować na stanowisku laboratoryjnym schemat funkcjonalny układu opracowany w pkt. oraz sprawdzić zgodność działania układu z jego schematem ideowym. 5. Punkty i powtórzyć z wykorzystaniem pneumatycznych elementów sterowania. 6. Zrealizowane zadania w pkt. 5 zanotować w protokole pomiarowym. 7. Uzupełnić protokół pomiarowy stanowiący załącznik instrukcji Sprawozdanie Sprawozdaniem z ćwiczeń jest uzupełniony protokół stanowiący załącznik nr do niniejszej instrukcji. Należy go uzupełnić podczas ćwiczenia i oddać na zakończenie zajęć. 5 Pytania sprawdzające przygotowanie do zajęć. Proszę zdefiniować pojęcia funkcji przełączającej i jej postaci kanonicznej sumy oraz iloczynu.. Proszę omówić sposoby opisu układów kombinacyjnych.. Proszę zminimalizować podaną funkcję przełączającą metodą przekształceń formalnych.. Proszę zminimalizować podaną funkcję przełączającą wykorzystując metodę Quine a McCluskeya 5. Proszę zminimalizować podaną funkcję przełączającą wykorzystując metodę tablicy Karnaugha 6. Proszę narysować schemat funkcji przełączającej z wykorzystaniem symboli logicznych. mgr inż. Bartosz Brzozowski

7. Proszę narysować schemat funkcji przełączającej z wykorzystaniem elementów stykowych. 8. Proszę narysować schemat funkcji przełączającej z wykorzystaniem elementów pneumatycznych 6 Przykładowe funkcje przełączające. y = (,,9,). y = (0,,8,0). y = (0,,8,9). y = (,6,,) 5. y = (,,5,7,9,) 6. y = (0,,,,6,7) 7. y = (,5,7,0,,5) 8. y = (8,9,0,,,5) 9. y = (,,,0,) 0. y = (,,6,,). y = (,,8,9,). y = (0,,,6,). y = (0,,,6). y = (8,9,0,) 5. y = (0,,0,) 6. y = (,,5,7,,5) 7. y = (0,,,,,5) 8. y = (,5,6,7,,) 7 Literatura. Janusz KOWAL Podstawy automatyki T, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 00, Sygnatura: 6078 Załącznik nr. Podstawowe funkcje logiczne realizowane przez elektryczne elementy przełączające mgr inż. Bartosz Brzozowski

mgr inż. Bartosz Brzozowski

Załącznik nr. Funkcje logiczne realizowane przez zawory pneumatyczne mgr inż. Bartosz Brzozowski 5

Załącznik nr.. Zadana funkcja: Przykładowe rozwiązanie zadania f (,, ). Minimalizacja zadanej funkcji metodą przekształceń formalnych: f (,, ) ( ) ( ) Funkcja po minimalizacji: f (,, ). Minimalizacja zadanej funkcji z wykorzystaniem tablicy Karnaugha: X X X 00 0 0 0 0 0 0 0 gr. gr. gr. : gr. : 0 0 0 0 0 0 Funkcja po minimalizacji: f (,, ) -. Minimalizacja zadanej funkcji metodą Quine a McCluskeya. - () 00 ( i ) 0-0- = () 00 ( i ) 0-0- = () 0 () 0 X X X X 5 00 0 00 0 00 00 0 0 Funkcja po minimalizacji: f (,, ) mgr inż. Bartosz Brzozowski 6

5. Schemat logiczny układu po minimalizacji: 6. Schemat funkcjonalny układu z wykorzystaniem elementów elektrycznych po minimalizacji: 7. Schemat funkcjonalny układu z wykorzystaniem elementów pneumatycznych (po zminimalizowaniu funkcji): mgr inż. Bartosz Brzozowski 7

Załącznik Przedmiot: Podstawy automatyki i automatyzacji Temat ćwiczenia laboratoryjnego: Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów Nazwa grupy szkoleniowej:... Imię i nazwisko osoby wykonującej ćwiczenie:. Data wykonania ćwiczenia: Imię i nazwisko prowadzącego ćwiczenie: mgr inż. Bartosz Brzozowski Zaliczenie wejściówki: Tabela oceny wykonania ćwiczenia: Lp.. Zadanie Zrealizowano Tak Nie. Wypełniony protokół. Zamodelowanie funkcji z elementów elektrycznych. Zamodelowanie funkcji z elementów pneumatycznych Ocena

Protokół Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów. Przygotowanie funkcji logicznej do zamodelowania na stanowisku... Dana jest następująca funkcja przełączająca w postaci kanonicznej, opisująca działanie układu sterowania: f(a,b,c,d) =.. Tablica wartości funkcji: Lp. A B C D Y 0 5 6 7 8 9 0 5 mgr inż. Bartosz Brzozowski

Protokół Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów.. Posługując się metodą tablicy Karnaugha zminimalizować funkcję: AB CD.. Posługując się podstawowymi prawami algebry Bool a przekształcić funkcję do możliwie najprostszej postaci. mgr inż. Bartosz Brzozowski

Protokół Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów.5. Posługując się metodą Quine a McCluskey a zminimalizować funkcję:.6. Narysować schemat logiczny funkcji po uproszczeniu: mgr inż. Bartosz Brzozowski

Protokół Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów. Modelowanie podstawowych funkcji logicznych za pomocą elektrycznych układów przełączających: Opracować schemat funkcjonalny układu z zastosowaniem przycisków ręcznych i/lub przekaźników i zamodelować go na stanowisku laboratoryjnym: mgr inż. Bartosz Brzozowski

Protokół Modelowanie kombinacyjnych układów przełączających z wykorzystaniem elementów. Modelowanie podstawowych funkcji logicznych za pomocą pneumatycznych układów przełączających Opracować schemat funkcjonalny układu z elementów pneumatycznych i zamodelować go na stanowisku laboratoryjnym: mgr inż. Bartosz Brzozowski 5