IAY0150 - Digitaalsüsteemid praktikumi ülesanne (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Infotehnoloogia teaduskond
Nimi 1 tudengikood
Nimi 2 tudengikood
Nimi 3 tudengikood
PRAKTIKUMI ÜLESANNE
Juhendajad: Professor Peeter
Ellervee
Hardi Selg
Annotatsioon
Töö eesmärgiks on luua minimaalne juhtloogika VHDL keeles vastavalt
lähteülesandele. Töö tulemusena on loodud juhtloogika VHDL keeles poe eskalaatori, helisüsteemi, ukse ja valgustuse kontrollimiseks, samuti saadud juhtloogika valideeritud simulatsiooni teel.
Töö on kirjutatud eesti keeles ning sisaldab teksti 21 leheküljel, 8 peatükki, 1 joonist, 2 tabelit.
Sisukord
Sissejuhatus 3
Lähteülesanne 5
Põhjendatud väljundfunktsioonid 5
Minimaalne espresso tulemus 7
VHDL-i olulised kommenteeritud lõigud 9
Testbench 9
Tõeväärtustabel 10
Käitumuslik esitus 10
Struktuurne esitus 11
Töös esinenud rasked kohad ning probleemid 12
Kokkuvõte 14
Lisad – täielik VHDL-i kood 16
Lisa 1. Esialgne tõeväärtustabel - toevaartus.vhd 16
Lisa 2. Andmevoo kirjeldusstiilis lahendus - andmevoog.vhd 16
Lisa 3. Käitumuslikus kirjeldusstiilis lahendus - kaitumuslik.vhd 17
Lisa 4. Struktuurses kirjeldusstiilis lahendus - struct .vhd 17
Lisa 5. Testpink - testbench.vhd 19
Lisa 6. Top level - toplevel.vhd 20

Sissejuhatus

Töö algab sisendite järgi väljundite määramisega. Eelneva sammu tulemusena valmib ka tõeväärtustabel. Järgmise sammuna minimeerime saadud tõeväärtustabeli espresso programmi abiga. Minimeeritud tulemusest kirjutame välja väljundfunktsioonid. Saadud väljundfunktsioonid esitame VHDL keeles käitumuslikult, struktuurselt ja andmevoona. VHDL keeles esitame samuti tõeväärtustabeli, millega espresso tulemusi võrrelda.

Lähteülesanne

Poe juhtautomaatika saab informatsioon 3 andurilt: eskalaatori liikusmisandur, poe liikumisandur , kellaaeg . Eskalaatori liikusmisanduril saab olla 2 olekut: liikumine tuvastatud või liikumist pole. Liiskumisanduril saab olla 2 olekut: liikumine tuvastatud
või liikumist pole. Kellaaeg saab omada 2 väärtust: päev või öö.
Süsteemi väljunditeks on uks, eskalaator, valgustus , helisüsteem. Uksel on 2 olekut: avatud või suletud. Eskalaatoril saab olla 2 olekut: seiskunud või liikumises. Valgustus
ja helisüsteem saavad olla kas sisse lülitatud või välja lülitatud.
Vastavalt tingimustele sünteesida etteantud süsteem.

Põhjendatud väljundfunktsioonid

Kõikidel anduritel on 2 olekut: 1 ja 0.

Poe ukse liikumisandur (x1): 1 - liikumine tuvastatud , 0 - liikumist pole.

Eskalaatori liikumisandur (x2): 1 - liikumine tuvastatud , 0 - likumist pole.

Kellaaeg(x3): 1- päev, 2 - öö.
Neljal väljundil samuti kaks olekut: 1 ja 0.

Poe uks (y1): - 1 - avatud 0 - suletud

Eskalaator (y2): 1 -liikumises 0 - seiskunud

Valgustus (y3): 1 sisse lülitatud 0 - välja lülitatud.

Helisüsteem (y4): 1 sisse lülitatud 0 - välja lülitatud.
Koostasime tõeväärtustabeli vastavalt järgnevale loogikale. Kui on öö siis helisüsteem ei tööta kunagi ja päeval töötab helisüsteem alati. Valgustus ei tööta päeval kunagi ja öösel valgustus töötab öösel siis kui on mingisugune liikumine, et kui eskalaatori või ukse liikumisandurid tajuvad liikumist. Eskalaator töötab ainult siis, kui eskalaatori andur tajub liikumist. Poe uks avaneb ainult siis, kui ukse liikumisandur tajub liikumist päeval või kui öösel tajuvad liikumist nii ukse kui eskalaatori liikumistandurid korraga
x3
e
x2
x1
y1
y2
y3
y4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
Tabel 1. Tõeväärtustabel

Minimaalne espresso tulemus

Joonis 1. Lähteülesande espressoga minimeerimine .
Lähteülesanne
espresso tulemus phase 0001
x1 x2 x3 y1 y2 y3 y4 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1
0 1 0 0 1 1 0

1 1 0 1 0 1

0 0 0 0 1 0
1 0 1 1 0 0 1
1 1 0 1 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1
-00 1000
00- 0010
0-- 1000
-0- 0100
--1 0011
Tabel 2. Espresso tulemus
Espresso tulemuse välja kirjutatuna saame:
y1' = x2'x3' or x1' y2' = x2' y3' = x1'x2' or x3
y4 = x3
Eemaldades inversioonid saame:
y1 = (x2'x3' or x1')' = (x2'x3')'x1 = x1(x2 or x3) y2 = x2
y3 = (x1'x2' or x3)' = (x1'x2')'x3' = x3'(x1 or x2)
y4 = x3

VHDL-i olulised kommenteeritud lõigud

Testbench

-- System of Boolean functions

U1: f_system port map (x1, x2, x3, y1a, y2a, y3a, y4a);--mapib U1 tulemused -y1a,y2a,y3a,y4a peale
U2: f_system port map (x1, x2, x3, y1b, y2b, y3b, y4b);
U3: f_system port map (x1, x2, x3, y1c, y2c, y3c, y4c);
U4: f_system port map (x1, x2, x3, y1d, y2d, y3d, y4d);
y1x out_word := "1110";
-- kontrollida, kas vastavad
when "100" => out_word := "0001";
--tõeväärtustabelile või mitte
when "101" => out_word := " 1001 "; when "110" => out_word := "0101"; when "111" => out_word := " 1101 "; when others => out_word := "----";
end case ;
y4