reconstruction: nlt-module digitale techniek context: disco · • a disco light must be designed...

1Ben Bruidegom

1

Reconstruction: NLT-module Digitale techniek

Context: Disco

2Ben Bruidegom

2

Context

• If humidity is > 80% or the temperature > 26 °C a fan is blowing;

• If there are ≥ 31 persons inside the disco a red light switches on;

• If the noise level > ..dB the volume knob of the sound amplifier turn to the left.

• A disco light must be designed and build;

3Ben Bruidegom

3

A pseudo random generator to steer the disco lights

(linear feed back shift register)

4Ben Bruidegom

4

Required sensors:

• Humidity sensor, • Temperature sensor, • Photogate• Sound sensor• Position of a volume regulator

5Ben Bruidegom

5

Required actuators:

• Disco light • Fan• Volume regulator to prevent ear-damage

6Ben Bruidegom

6

Ontwerpen van een eindige toestandsautomaat

� Flankgetriggerde D-flipflop

� Toestandsdiagram

� Toestandstabel/waarheidstabel

� Som van mintermen

� Vereenvoudigen van deze som

� Implementatie

� Demonstratie

7Ben Bruidegom

7

Wat is een eindige toestandsautomaat?

� Een eindige toestandsautomaat of Finite-state machine is een model voor het gedrag voor een

systeem, bestaande uit een eindig aantal toestanden, overgangen tussen die toestanden en acties.

8Ben Bruidegom

8

State diagram

State (cirkel)

Transition (pijl)D = 0 (close door)D = 1 (open door)Q = 0 (door is closed)Q = 1 (door is open)

Transition

condition

Q = {0,1} verzameling toestanden

D = {0,1} invoeralfabet

0 є Q is de initiële toestand

δ = is de overgangsfunctie

9Ben Bruidegom

9

Finite state machines

Moore Machine

10Ben Bruidegom

10

Current state: D-flipflop

edge

11Ben Bruidegom

11

Level triggerered & Edge triggered

0

1 � 0 -overgang

neergaande klokflank ↓

0 � 1 -overgang

opgaande klokflank ↑

1

12Ben Bruidegom

12

Truth table D-flipflop

Load 1 Set11↑1

Load 1 Set10↑1

Load 0 Reset01↑0

Load 0 Reset00↑0

FunctieQnextQcurrentklokD

13Ben Bruidegom

13

State diagram & Truth table

D-flipflop

Tabel1

Load 1 Set11↑1

Load 1 Set10↑1

Load 0 Reset01↑0

Load 0 Reset00↑0

FunctieQn+1QnklokDn

14Ben Bruidegom

14

State diagram D-flipflop

Load 1 Set11↑1

Load 1 Set10↑1

Load 0

Reset

01↑0

Load 0

Reset

00↑0

FunctieQn+1QnklokDn

15Ben Bruidegom

15

Voorbeeld: Verkeerslicht

Noord-Zuid

Oost-West

Stoplichten zijn gekoppeld

Twee toestanden:

1. OW rood & NZ groen

2. OW groen & NZ rood

16Ben Bruidegom

16

Verkeerslicht

Next State function voor een stoplicht

2 auto’s, licht wordt rood0111

2 auto’s, licht wordt groen1011

NZauto, licht wordt rood0101

NZauto, licht blijft rood0001

OWauto, licht blijft groen1110

OWauto, licht wordt groen1010

Geen auto, licht blijft groen1100

Geen auto, licht blijft rood0000

Toestand licht oost-west route 1 = groenQnextQcurrentOWautoNZauto

17Ben Bruidegom

17

State Diagram

18Ben Bruidegom

18

Van State diagram � tabel

Next State function voor een stoplicht

2 auto’s, licht wordt rood111

2 auto’s, licht wordt groen011

NZauto, licht wordt rood101

NZauto, licht blijft rood001

OWauto, licht blijft groen110

OWauto, licht wordt groen010

Geen auto, licht blijft groen1100

Geen auto, licht blijft rood0000

Toestand licht oost-west route 1 = groenQnextQcurrentOWautoNZauto

19Ben Bruidegom

19

Tabel� som van mintermen

Next State function voor een stoplicht

2 auto’s, licht wordt rood0111

2 auto’s, licht wordt groen1011

NZauto, licht wordt rood0101

NZauto, licht blijft rood0001

OWauto, licht blijft groen1110

OWauto, licht wordt groen1010

Geen auto, licht blijft groen1100

Geen auto, licht blijft rood0000

Toestand licht oost-west route 1 = groenQnextQcurrentOWautoNZauto

.QOW . NZQnext +++=

20Ben Bruidegom

20

Som van mintermen

.QOW. . NZ.OW.Q NZQ OW. . NZQ .OW . NZQ

)QOW,f(NZ,Q

next

currentnext

+++=

=

21Ben Bruidegom

21

Vereenvoudigen van deze som

.Q. NZ1.Q.NZOW)OW.Q.( NZ .OW.Q NZ.Q OW . NZ ==+=+

.QOW. . NZQ .OW . NZQ.OW. NZQ . OW . NZQnext +++=

Distributieve wet A OR NOT(A) = 1

Q AND 1 = Q

22Ben Bruidegom

22

Vereenvoudigen van deze som

.Q . OW.Q NZQnext +=

.QNZ.OW..OW.QNZQ.OW.NZ.QOW.NZQnext +++=

23Ben Bruidegom

23

Van expressie naar schakeling

).Q .OW (.Q) NZ(Qnext +=

Inverter

2-input AND-gate2-input OR-gate

24Ben Bruidegom

24

.Q . OW.Q NZQnext +=

Implementatie “Next State”met poorten

25Ben Bruidegom

25

Eindige toestandsautomaat

26Ben Bruidegom

26

Eindige toestandsautomaat

Sensoren en actuatoren via CoachLbII+

27Ben Bruidegom

27

Tweede voorbeeld:

Steering a servo-system

28Ben Bruidegom

28

Synchrone seriële datatransmissie

29Ben Bruidegom

29

Gewenste ontwikkeling:

Nieuw systeembord

Sensors Processing Actuators

30Ben Bruidegom

30

USB

System Board II

Sensors (New)Actuators

A new System Board

Design & test on the PC-screen

Design & test on

the PC-screen

31Ben Bruidegom

31

USB

System Board II

A new System Board

Compile & Load to a FPGASensors (New) Actuators

Processing

in a FPGA

32Ben Bruidegom

32

SIM-PL is gemaakt door Wouter Koolen-Wijkstra

Wouter heeft vorige week zijn Master of Logic behaald en promoveert

In februari 2011 bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica.

33Ben Bruidegom

33

Website:www.science.uva.nl/amstel/SIM-PL/

� Software

� Componenten

� Tutorial

� Onderwijsmateriaal

Mail to: .Bruidegom@uva.nl

34Ben Bruidegom

34

Vragen?