Библиографическое описание:

Ветлугин А. С. Разработка компьютерной модели управления монитором // Молодой ученый. — 2014. — №8. — С. 71-75.

В статье дается описание разработки компьютерной модели на основе теории автоматов, этапов решения поставленной задачи и пути ее реализации в программной среде BorlandDelphi. В компьютерной программной модели применяется switch-технология.

Ключевые слова:теория автоматов, цифровой автомат, модель, монитор.

Большинство устройств обработки цифровой информации можно представить в виде автомата. Примерами автоматов могут служить компьютеры, аксиоматические теории, математические абстрактные машины (машины Поста, Тьюринга, Маркова) и т. п. Современные компьютеры, созданные для различных областей применения, во многом отличаются друг от друга. Однако все они построены на основе принципа программного управления. Поэтому проектирование и разработка устройств на основе автоматной теории актуально.

Разработкой и применением теории автоматов занимались различные ученые. В программировании она получила свое распространение как swith-технология [10]. А. А. Астафуров определил декларативный подход к вложению и наследованию автоматных классов [1]. Р. И. Баженов, М. А. Афанасьева, Л. С. Гринкруг применяли теорию автоматов к программированию мастеров в информационных системах, методов интеллектуального анализа, компьютерному моделированию [2, 3, 4, 5, 6]. Описание применения switch-технологии при разработке прикладного программного обеспечения для микроконтроллеров avr представили Н. А. Зубков, В. М. Иськив, В. В. Чугунов [7]. Д. А. Милехин, Ю. С. Смагин, А. А. Гоман, О. Ю. Шатковский провели унификацию алгоритмов функций логики микропроцессорных систем централизации с использованием switch-технологии [9]. Автоматное программирование с использованием динамических языков программирования рассмотрел О. Г. Степанов [11]. В.Татарчевский показал применение switch-технологии при разработке прикладного программного обеспечения для микроконтроллеров [12].

Задачей исследования являлось компьютерное моделирование цифрового автомата для управления настройками монитора.

Произведем разработку модели цифрового автомата. Граф автомата представлен на рис.1. Кодировка обозначений заданы в соответствующих таблицах (табл.1, табл.2, табл.3).

Рис. 1. Граф автомата

Таблица 1

Внутренние состояния

Состояние

Состояние

а1 — выключен

а2 — включен

а3 — показывает меню

а4 — показывает настройку яркости

а5 — показывает настройку контрастности

а6 — показывает настройку насыщенности

а7 — увеличивает настройку яркости

а8 — уменьшает настройку яркости

а9 — увеличивает настройку контрастности

а10 — уменьшает настройку контрастности

а11 — увеличивает настройку насыщенности

а12 — уменьшает настройку насыщенности

Таблица 2

Входные сигналы

Сигналы

Сигналы

z1 — нажатие кнопки «Питание»

z2 — нажатие кнопки «Меню»

z3 — нажатие кнопки «Вверх»

z4 — нажатие кнопки «Вниз»

z5 — нажатие кнопки «Вправо»

z6 — отжатие кнопки «Вправо»

z7 — нажатие кнопки «Влево»

z8 — отжатие кнопки «Влево»

Таблица 3

Выходные сигналы

Сигналы

Сигналы

w1 — включить

w2 — выключить

w3 — показать меню

w4 — скрыть меню

w5 — показать настройку яркости

w6 — показать настройку контрастности

w7 — показать настройку насыщенности

w8 — увеличить яркость

w9 — уменьшить яркость

w10 — увеличить контрастность

w11 — уменьшить контрастность

w12 — увеличить насыщенность

w13 — уменьшить насыщенность

Далее определяются таблицы переходов и выходов (рис.2).

Таблица переходов

Таблица выходов

а1

а2

а3

а4

а5

а6

а1

а2

а3

а4

а5

а6

z1

a2

a1

a1

a1

a1

a1

z1

w1

w7

w7

w7

w7

w7

z2

-

a3

a2

a2

a2

a2

z2

-

w2

w6

w6

w6

w6

z3

-

-

a4

a3

a4

a4

z3

-

-

w3

w2

w3

w3

z4

-

-

a5

a5

a3

a5

z4

-

-

w4

w4

w2

w4

z5

-

-

a6

a6

a6

a3

z5

-

-

w5

w5

w5

w2

Рис. 2. Таблицы переходов и выходов

В результате произведенных вычислений по методике описанной в [3, 8] строим функциональную схему автомата. На основе полученных логических функций

получаем функциональную схему автомата (рис. 3). Дополнительно на функциональной схеме показан сигнал , устанавливающий автомат в начальное состояние (в данном случае 000).

Рис. 3. Функциональная схема автомата

В среде Delphi на основе switch-технологии была разработана компьютерная модель, реализующей автомат управления монитором (рис. 4, рис. 5.).

Рис. 4. Формы программы, реализующей цифровой автомат

Представим часть текста процедуры, реализующей цифровой автомат:

procedure TForm1.Automat(state: integer);

begin

 case state of

  1 : //выключен

    begin

      Panel1.Color := clGray;

      Label1.Visible := False;

      Label2.Visible := False;

      Label3.Visible := False;

      Label4.Visible := False;

      ProgressBar1.Visible := False;

      ProgressBar2.Visible := False;

      ProgressBar3.Visible := False;

    end;

  2 : //включен

    begin

      Panel1.Color := clWhite;

      …

    end;

Покажем часть программного кода, иллюстрирующего работу процедуры.

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

//===========кнопка "Up"=============

begin

 case state of

  3 : state := 4;

  4 : state := 6;

  5 : state := 4;

  6 : state := 5;

 end;

 automat(state);

end;

В результате исследования были разработаны компьютерные модели автомата по управлению монитором в средах Electronics WorkBench и Delphi. Полученные результаты могут быть использованы для обучения прикладной теории автоматов и switch-технологии.

Литература:

1.      Астафуров А. А. Декларативный подход к вложению и наследованию автоматных классов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2006. № 25. С. 28–36.

2.      Баженов Р. И. Интеллектуальные информационные технологии. Биробиджан: ПГУ им. Шолом-Алейхема, 2011. 176 с.

3.      Баженов Р. И. Методические рекомендации для выполнения курсовой работы по дисциплине «Теория автоматов». Биробиджан: Изд-во ДВГСГА, 2008. 20 с.

4.      Баженов Р. И., Афанасьева М. А. Разработка программной модели контроля дверей холодильника на основе теории автоматов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2014. № 4(94). С. 306–308.

5.      Баженов Р. И., Гринкруг Л. С. Информационная система Абитуриент-Деканат ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема» // Информатизация и связь. 2013. № 2. С. 97–99.

6.      Баженов Р. И., Гринкруг Л. С. Информационная система по расчету и распределению нагрузки профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема» // Информатизация и связь. 2012. № 5. С. 75–78.

7.      Зубков Н. А., Иськив В. М., Чугунов В. В. Применение switch-технологии при разработке прикладного програмного обеспечения для микроконтроллеров avr // Сборник научных трудов Sworld. 2010. Т. 7. № 4. С. 39–40.

8.      Кардашев Г. А. Цифровая электроника на персональном компьютере. Electronics Workbench и Micro-Cap. М.: Горячая Линия-Телеком, 2003. 311 с.

9.      Милехин Д. А., Смагин Ю. С., Гоман А. А., Шатковский О. Ю. Унификация алгоритмов функций логики микропроцессорных систем централизации с использованием switch-технологии // Проектирование и технология электронных средств. 2007. № 4. С. 59–63.

10.  Поликарпова Н. И., Шалыто А. А. Автоматное программирование. СПб.: Питер, 2009. 176 с.

11.  Степанов О. Г. Автоматное программирование с использованием динамических языков программирования // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2006. № 25. С. 37–43.

12.  Татарчевский В. Применение switch-технологии при разработке прикладного программного обеспечения для микроконтроллеров. Часть 1 // Компоненты и технологии. 2006. № 64. С. 164–167.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle