Добавил картинку с автоматом

coursework/.gitignore

@@ -0,0 +1,7 @@
+**/*
+!.gitignore
+!report.tex
+!img
+!img/*
+!my-variant.txt
+!multisim-notes.txt

coursework/multisim-notes.txt

@@ -0,0 +1,15 @@
+Разместить элемент -- ПКМ -> Place component
+Приблизить/отдалить -- Shfit + колёсико 
+
+Простая лампочка -- PROBE_DIG_<любой цвет>
+
+Простой источник -- DIGITAL_CONSTANT
+                    INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT
+
+Экранчики -- DCD_HEX_DIG_<любой цвет>
+
+Генератор -- DIGITAL_CLOCK
+
+Счётчик до 10 -- 74LS90D 
+    выход QA соединить с входом INB
+    такты на INA

coursework/my-variant.txt

@@ -0,0 +1,18 @@
+Вариант 25
+25. (2110110)
+
+A (2) - Отображение и корректировка: дня недели 
+(в дополнение к минутам и часам)
+(в формате MO, TU, WE, TH, FR, SA, SU)
+
+B (1) - режим работы часов: 24-х часовой
+
+C (1) - отключение индикаторов с целью экономии электроэнергии: присутствует
+
+D (0) - останов часов: отсутствует
+
+E (1) - секундомер: простой (сброс - запуск - останов)
+
+F (1) - звуковая сигнализация: каждый час в течение четырех секунд
+
+G (0) - звуковой сигнал в устанавливаемое время (будильник): отсутствует

coursework/report.tex

@@ -0,0 +1,426 @@
+\documentclass[a4paper, final]{article}
+%\usepackage{literat} % Нормальные шрифты
+\usepackage[14pt]{extsizes} % для того чтобы задать нестандартный 14-ый размер шрифта
+\usepackage[T2A]{fontenc}
+\usepackage[utf8]{inputenc}
+\usepackage[russian]{babel}
+\usepackage{amsmath}
+\usepackage[left=25mm, top=20mm, right=20mm, bottom=20mm, footskip=10mm]{geometry}
+\usepackage{ragged2e} %для растягивания по ширине
+\usepackage{setspace} %для межстрочного интервала
+\usepackage{moreverb} %для работы с листингами
+\usepackage{indentfirst} % для абзацного отступа
+\usepackage{moreverb} %для печати в листинге исходного кода программ
+\usepackage{graphicx}
+\usepackage{tabularx}
+\usepackage{amssymb}
+
+\usepackage{array}
+\usepackage{multirow}
+
+\renewcommand\verbatimtabsize{4\relax}
+\renewcommand\listingoffset{0.2em} %отступ от номеров строк в листинге
+\renewcommand{\arraystretch}{1.4} % изменяю высоту строки в таблице
+\usepackage[font=small, singlelinecheck=false, justification=centering, format=plain, labelsep=period]{caption} %для настройки заголовка таблицы
+\usepackage{listings} %листинги
+\usepackage{xcolor} % цвета
+\usepackage{hyperref}% для гиперссылок
+\usepackage{enumitem} %для перечислений
+\newtheorem{theorem}{Теорема} % Создание нового окружения для теорем
+\setlist[enumerate,itemize]{leftmargin=1.2cm} %отступ в перечислениях
+
+\hypersetup{colorlinks,
+    allcolors=[RGB]{010 090 200}} %красивые гиперссылки (не красные)
+
+% подгружаемые языки — подробнее в документации listings (это всё для листингов)
+\lstloadlanguages{ C++}
+% включаем кириллицу и добавляем кое−какие опции
+\lstset{tabsize=2,
+    breaklines,
+    basicstyle=\footnotesize,
+    columns=fullflexible,
+    flexiblecolumns,
+    numbers=left,
+    numberstyle={\footnotesize},
+    keywordstyle=\color{blue},
+    inputencoding=cp1251,
+    extendedchars=true
+}
+\lstdefinelanguage{MyC}{
+    language=C++,
+%    ndkeywordstyle=\color{darkgray}\bfseries,
+%    identifierstyle=\color{black},
+%    morecomment=[n]{/**}{*/},
+%    commentstyle=\color{blue}\ttfamily,
+%    stringstyle=\color{red}\ttfamily,
+%    morestring=[b]",
+%    showstringspaces=false,
+%    morecomment=[l][\color{gray}]{//},
+    keepspaces=true,
+    escapechar=\%,
+    texcl=true
+}
+
+\textheight=24cm % высота текста
+\textwidth=16cm % ширина текста
+\oddsidemargin=0pt % отступ от левого края
+\topmargin=-1.5cm % отступ от верхнего края
+\parindent=24pt % абзацный отступ
+\parskip=5pt % интервал между абзацами
+\tolerance=2000 % терпимость к "жидким" строкам
+\flushbottom % выравнивание высоты страниц
+
+
+% Настройка листингов
+\lstset{
+    language=C++,
+    extendedchars=\true,
+    inputencoding=utf8,
+    keepspaces=true,
+    % captionpos=b,
+}
+
+\begin{document} % начало документа
+    
+    % НАЧАЛО ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
+    \begin{center}
+        \hfill \break
+        \hfill \break
+        \normalsize{МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ\\
+            федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»\\[10pt]}
+        \normalsize{Институт компьютерных наук и кибербезопасности}\\[10pt] 
+        \normalsize{Высшая школа технологий искусственного интеллекта}\\[10pt] 
+        \normalsize{Направление: 02.03.01 <<Математика и компьютерные науки>>}\\
+        
+        \hfill \break
+        \hfill \break
+        \hfill \break
+        \hfill \break
+        \large{Отчет по курсовой работе}\\
+        \large{<<Синтез функциональной схемы простейших часов>>}\\
+        \large{по дисциплине <<Теория алгоритмов>>}\\
+        \large{Вариант 25}\\
+        
+        \hfill \break
+        \hfill \break
+    \end{center}
+    
+    \small{ 
+        \begin{tabular}{lrrl}
+            \!\!\!Студент, & \hspace{2cm} & & \\
+            \!\!\!группы 5130201/20102 & \hspace{2cm} & \underline{\hspace{3cm}} &Тищенко А. А. \\\\
+            \!\!\!Преподаватель & \hspace{2cm} &  \underline{\hspace{3cm}} &  Востров А. В. \\\\
+            &&\hspace{4cm}
+        \end{tabular}
+        \begin{flushright}
+            <<\underline{\hspace{1cm}}>>\underline{\hspace{2.5cm}} 2024г.
+        \end{flushright}
+    }
+    
+    \hfill \break
+    % \hfill \break
+    \begin{center} \small{Санкт-Петербург, 2024} \end{center}
+    \thispagestyle{empty} % выключаем отображение номера для этой страницы
+    
+    % КОНЕЦ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
+    \newpage
+    
+    \tableofcontents
+    
+    \newpage
+    
+    \section*{Введение}
+    \addcontentsline{toc}{section}{Введение}
+    Современные дискретные системы управления представляют собой основу автоматизированных и цифровых технологий, находящих применение во многих сферах жизни: от бытовой электроники до сложных промышленных и научных систем. Важной частью их проектирования является синтез функциональных схем.
+    
+    В данной курсовой работе, в соответствии с вариантом 25 (2110110), рассматривается проектирование и синтез функциональной схемы электронных часов со следующими функциями:
+    
+    \begin{itemize}
+        \item Отображение и корректировка (в дополнение к часам и минутам): дня недели;
+        \item Режим работы часов: 24-х часовой;
+        \item Отключение индикаторов с целью экономии электроэнергии;
+        \item Секундомер: простой (сброс - запуск - останов);
+        \item Звуковая сигнализация: каждый час в течение четырёх секунд.
+    \end{itemize}
+    
+    Задачи курсовой работы включают:
+    \begin{enumerate}
+        \item Построить граф управляющего автомата часов и дать пояснения к нему. Пояснения предполагают
+        описание логического смысла каждого состояния, перечень визуальной информации, выводимой на
+        индикаторы, а также порядок использования всех тех возможностей часов, которые перечислены в задании.
+        \item Изобразить общую структурную схему электронных часов с указанием всех необходимых управляющих
+        микрокоманд (импульсных и потенциальных). Функции каждого блока структурной схемы должны быть
+        пояснены. Должны быть даны также пояснения функции всех управляющих микрокоманд.
+        \item Провести кодирование входных и выходных воздействий и состояний автомата.
+        \item Построить минимизацию функций блоков управления.
+        \item Построить общую функциональную схему. При этом необходимо четко описать алгоритм работы и уметь
+        объяснить принцип проектирования всех блоков.
+        \item Определить (приблизительно) площадь микросхемы, реализующей построенную функциональную схему при современной плотности компоновки транзисторов.
+    \end{enumerate}
+
+
+    \newpage
+    \section {Математическое описание}
+    \subsection{Модель конечного автомата}
+    Конечный автомат — математическая модель дискретного устройства, которая описывается набором:
+    \[
+    A = (S, \Sigma, Y, s_0, \delta, \lambda),
+    \]
+    где:
+    \begin{itemize}
+        \item \( S \) — конечное множество состояний;
+        \item \( \Sigma \) — конечное множество входных сигналов;
+        \item \( Y \) — конечное множество выходных сигналов;
+        \item \( s_0 \) — начальное состояние \((s_0 \in S)\);
+        \item \( \delta: S \times \Sigma \to S \) — функция переходов;
+        \item \( \lambda: S \times \Sigma \to Y \) — функция выходов.
+    \end{itemize}
+    
+    Конечный автомат работает в дискретные моменты времени, и в момент \( t = 0 \) автомат всегда находится в состоянии \( s_0 \).
+    
+    \subsection{Реализация графа управляющего автомата}
+    \subsubsection{Граф управляющего автомата}
+    На Рис.~\ref{fig:automat} представлен граф переходов управляющего конечного автомата, который обеспечивает функционал часов, соответствующий варианту курсовой работы. Этому графу переходов соответствует таблица переходов~\ref{tbl:steps}.
+
+    \begin{figure}[h!]
+       \centering
+       \includegraphics[width=1\linewidth]{img/automat.png}
+       \caption{Граф переходов управляющего конечного автомата.}
+       \label{fig:automat}
+    \end{figure}
+
+    \begin{table}[h!]
+        \centering
+        \caption{Таблица переходов управляющего автомата.}
+        \label{tbl:steps}
+        \footnotesize
+        \begin{tabular}{|c|c|c|c|}
+        \hline
+        \textbf{Вход} & \textbf{Текущее состояние} & \textbf{Следующее состояние} & \textbf{Выход} \\
+        \hline
+        a & \textit{$s_0$: time} & \textit{$s_1$: minutes} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_0$: time} & \textit{$s_4$: sec-stop} & $z_0$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_0$: time} & \textit{$s_6$: display-off} & $z_0$ \\
+        \hline
+
+        a & \textit{$s_1$: minutes} & \textit{$s_2$: hours} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_1$: minutes} & \textit{$s_1$: minutes} & $z_1$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_1$: minutes} & \textit{$s_1$: minutes} & $z_0$ \\
+        \hline
+
+        a & \textit{$s_2$: hours} & \textit{$s_3$: weekday} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_2$: hours} & \textit{$s_2$: hours} & $z_2$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_2$: hours} & \textit{$s_2$: hours} & $z_0$ \\
+        \hline
+
+        a & \textit{$s_3$: weekday} & \textit{$s_0$: time} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_3$: weekday} & \textit{$s_3$: weekday} & $z_3$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_3$: weekday} & \textit{$s_3$: weekday} & $z_0$ \\
+        \hline
+
+
+        a & \textit{$s_4$: sec-stop} & \textit{$s_5$: sec-run} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_4$: sec-stop} & \textit{$s_4$: sec-stop} & $z_4$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_4$: sec-stop} & \textit{$s_4$: sec-stop} & $z_0$ \\
+        \hline
+
+        a & \textit{$s_5$: sec-run} & \textit{$s_4$: sec-stop} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_5$: sec-run} & \textit{$s_0$: time} & $z_4$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_5$: sec-run} & \textit{$s_0$: time} & $z_0$ \\
+        \hline
+        
+        a & \textit{$s_6$: display-off} & \textit{$s_6$: display-off} & $z_0$ \\
+        \hline
+        b & \textit{$s_6$: display-off} & \textit{$s_6$: display-off} & $z_0$ \\
+        \hline
+        c & \textit{$s_6$: display-off} & \textit{$s_0$: time} & $z_0$ \\
+        \hline
+        \end{tabular}
+    \end{table}
+
+    \begin{table}[h!]
+        \centering
+        \caption{Таблица истинности для F.}
+        \label{tbl:truth-f}
+        \footnotesize
+        \begin{tabularx}{\textwidth}{|X|X|X|X|X|X|X|X|X|X|X|}
+        \hline
+        \multicolumn{2}{|c|}{\textbf{Вход}} & 
+        \multicolumn{3}{c|}{\textbf{Текущее состояние}} & 
+        \multicolumn{3}{c|}{\textbf{Следующее состояние}} & 
+        \multicolumn{3}{c|}{\textbf{Выход}} \\
+        \hline
+        $x_1$ & $x_2$ & $q_1$ & $q_2$ & $q_3$ & $Q_1$ & $Q_2$ & $Q_3$ & $y_1$ & $y_2$ & $y_3$ \\
+        \hline
+        
+        0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+
+        0 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+
+        0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+
+        0 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 1 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+
+        0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+
+        0 & 0 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        
+        0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        0 & 1 & 1 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        1 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
+        \hline
+        \end{tabularx}
+    \end{table}
+    
+
+    \subsubsection{Состояния}
+    Всего было выделено 7 состояний ($S = \{s_0, s_1, s_2, s_3, s_4, s_5, s_6, s_7\}$) со следующими значениями:
+
+    \begin{enumerate}
+        \item \textit{$s_0$: time} -- состояние обычной работы часов, на индикаторах отображаются текущее время (часы и минуты) и день недели;
+        \item \textit{$s_1$: minutes} -- состояние корректировки минут, отображаются только минуты, остальные индикаторы отключены;
+        \item \textit{$s_2$: hours} -- состояние корректировки часов, отображаются только часы, остальные индикаторы отключены;
+        \item \textit{$s_3$: weekday} -- состояние корректировки дня недели, отображается только день недели, все остальные индикаторы отключены;
+        \item \textit{$s_4$: sec-stop} -- состояние остановленного секундомера, индикатор дня недели отключен, вместо текущего времени выводится последнее время остановки секундомера (вместо часов выводятся минуты, а вместо минут -- секунды);
+        \item \textit{$s_5$: sec-run} -- состояние запущенного секундомера, индикатор дня недели отключён, вместо текущего времени выводится время работы секундомера (вместо часов выводятся минуты, а вместо минут -- секунды);
+        \item \textit{$s_6$: display-off} -- состояние, при котором все индикаторы отключены для экономии электроэнергии, но при этому часы продолжают отсчёт времени.
+    \end{enumerate}
+
+    Двоичные коды состояний представлены в таблице~\ref{tbl:states}.
+
+    \begin{table}[h!]
+        \centering
+        \caption{Коды состояний.}
+        \label{tbl:states}
+        \footnotesize
+        \begin{tabular}{|c|c|}
+            \hline
+            \textbf{Состояние} & \textbf{Код} \\
+            \hline
+            \textit{$s_0$: time} & 000 \\
+            \hline
+            \textit{$s_1$: minutes} & 001 \\
+            \hline
+            \textit{$s_2$: hours} & 010 \\
+            \hline
+            \textit{$s_3$: weekday} & 011 \\
+            \hline
+            \textit{$s_4$: sec-stop} & 100 \\
+            \hline
+            \textit{$s_5$: sec-run} & 101 \\
+            \hline
+            \textit{$s_6$: display-off} & 110 \\
+            \hline
+        \end{tabular}
+    \end{table}
+    
+
+    \subsubsection{Входы}
+    На часах предполагается наличие трёх кнопок: $a$, $b$ и $c$. Каждой кнопке соответствует отдельный входной сигнал, таким образом $\Sigma = \{a, b, c\}$. Коды входных сигналов представлены в таблице~\ref{tbl:inputs}.
+
+    \begin{table}[h!]
+        \centering
+        \caption{Коды входных сигналов.}
+        \label{tbl:inputs}
+        \footnotesize
+        \begin{tabular}{|c|c|}
+            \hline
+            \textbf{Входной сигнал/кнопка} & \textbf{Код} \\
+            \hline
+            $a$ & 00 \\
+            \hline
+            $b$ & 01 \\
+            \hline
+            $c$ & 10 \\
+            \hline
+        \end{tabular}
+    \end{table}
+
+
+    \subsubsection{Выходы}
+    Было выделено следующее множество выходных сигналов: $Y = \{z_0, z_1, z_2, z_3, z_4\}$. Их назначения и коды представлены в таблице~\ref{tbl:outputs}.
+
+    \begin{table}[h!]
+        \centering
+        \caption{Коды импульсных выходных сигналов.}
+        \label{tbl:outputs}
+        \footnotesize
+        \begin{tabular}{|c|c|c|}
+            \hline
+            \textbf{Выходной сигнал} & \textbf{Значение} & \textbf{Код} \\
+            \hline
+            $z_0$ & Отсутствие реакции & 000 \\
+            \hline
+            $z_1$ & Увеличение минут на 1 & 001 \\
+            \hline
+            $z_2$ & Увеличение часов на 1 & 010 \\
+            \hline
+            $z_3$ & Следующий день недели & 011 \\
+            \hline
+            $z_4$ & Сброс секундомера & 100 \\
+            \hline
+        \end{tabular}
+    \end{table}
+
+    \subsubsection{Функции переходов и выходов}
+
+    \newpage
+    \section*{Заключение}    
+    \addcontentsline{toc}{section}{Заключение}
+    
+
+
+    \newpage
+    \section*{Список литературы}
+    \addcontentsline{toc}{section}{Список литературы}
+    
+    \vspace{-1.5cm}
+    \begin{thebibliography}{0}
+        \bibitem{vostrov}
+        Востров А. В, <<Теория алгоритмов>> URL: \url{https://tema.spbstu.ru/algorithm/} (Дата обращения: 01.12.2024).
+    \end{thebibliography}
+\end{document}