有限状态机基础知识及练习
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有限设备专项培训考试试题(带答案)
有限设备专项培训考试试题(带答案)本文档包含有限设备专项培训考试的试题和答案，旨在帮助参加培训的人员练和巩固知识。
以下是考试试题和答案：第一部分：选择题(共10题，每题2分，共20分)1. 在设备安全中，什么是最重要的因素？- [ ] A. 设备维护- [ ] B. 设备质量- [x] C. 操作员的能力- [ ] D. 环境因素2. “LOTO”是什么的缩写？- [ ] A. 永久锁定和碰撞- [x] B. 锁定/标识/标签/试运行- [ ] C. 限制操作临时做法- [ ] D. 设备锁定和短路3. 以下哪种设备是有限设备的例子？- [x] A. 自动化机器- [ ] B. 智能手机- [ ] C. 家用电器- [ ] D. 电脑4. 在设备维护中，什么是最常见的原因导致故障？- [ ] A. 恶劣天气条件- [x] B. 设备老化- [ ] C. 操作员不当- [ ] D. 设备设计缺陷5. 高温是有限设备经常面临的一个风险因素。
以下哪个措施可以减轻高温带来的风险？- [ ] A. 更换设备- [x] B. 提供受热保护服- [ ] C. 增加员工人数- [ ] D. 加压设备6. 什么是LOTO程序的目的？- [ ] A. 运行设备的过程- [x] B. 防止设备意外启动- [ ] C. 加速设备操作- [ ] D. 处理故障时的指导7. 在应急情况下，有限设备操作员应该优先考虑哪个方面？- [x] A. 人员安全- [ ] B. 设备损坏- [ ] C. 时间节省- [ ] D. 运营成本8. 以下哪种符号的用途是警示有限设备操作员？- [x] A. 黄色背景- [ ] B. 红色背景- [ ] C. 绿色背景- [ ] D. 蓝色背景9. 如果在设备操作期间注意到异常情况，有限设备操作员应该怎么做？- [ ] A. 忽略异常情况，继续操作- [x] B. 停止设备操作，并报告问题- [ ] C. 加快设备运转速度- [ ] D. 自行解决问题10. 如果你在操作有限设备时，发现有人未经授权进入作业区域，你应该怎么做？- [x] A. 停止设备操作，并通知安全人员- [ ] B. 继续操作，不予理会- [ ] C. 对非授权人员进行约束- [ ] D. 逃离现场第二部分：简答题(共5题，每题4分，共20分)1. 请简要说明有限设备的定义和主要特点。
高考信息技术必考知识点总结归纳
高考信息技术必考知识点总结归纳为了帮助广大考生更好地备战高考信息技术科目，以下是对高考信息技术必考知识点的总结归纳。
掌握了这些知识点，考生将能更好地应对高考信息技术科目的考试。
一、计算机硬件基础知识1. 计算机的基本组成：中央处理器（CPU）、内存、存储器、输入设备和输出设备；2. 计算机的工作原理：输入、处理和输出；3. 计算机内部运算原理：算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）的作用；4. 计算机的存储系统：主存储器和辅助存储器；5. 输入输出设备的分类和特点：包括键盘、鼠标、打印机、显示器等。
二、计算机网络基础知识1. 计算机网络的概念和分类：广域网、局域网、城域网等；2. 互联网的基本概念和组成：包括互联网协议、互联网服务提供商等；3. 局域网的建立和管理：包括局域网拓扑结构、局域网设备（交换机、路由器等）的配置和管理方法；4. IP地址和子网掩码的概念和使用方法；5. 域名系统（DNS）的作用和原理：域名解析、域名服务器等。
三、信息处理基础知识1. 数制转换：二进制、十进制、八进制和十六进制之间的转换方法；2. 非门电路和与门电路的功能和应用；3. 逻辑门电路的基本概念和常见种类：与门、或门、非门等；4. 布尔代数和逻辑运算：包括与运算、或运算、非运算等；5. 状态机的基本概念和应用：有限状态机、自动售货机等。
四、信息安全基础知识1. 密码学的基本概念和分类：对称密码、非对称密码等；2. 常见的加密算法和加密技术：包括DES、RSA等；3. 网络安全的基本概念和威胁：包括计算机病毒、黑客攻击等；4. 防御网络安全威胁的技术和方法：包括防火墙、入侵检测系统等；5. 个人信息保护和隐私保护的技术和措施。
五、数据库基础知识1. 数据库的概念和分类：关系型数据库、面向对象数据库等；2. 数据库操作语言：包括SQL语言，如查询语句、插入语句、更新语句、删除语句等；3. 数据库的设计原则和范式：第一范式、第二范式、第三范式等；4. 数据库的连接和关联操作：包括内连接、外连接等；5. 数据库的备份和恢复方法：包括完全备份、增量备份等。
图灵机理论
图灵机理论20世纪英国数学家图灵（AlanTuring）的《图灵机理论》，是对计算机科学、数学以及认知科学中最重要的理论之一。
它是一种不断生成的系统，它以一种非常清晰的和高效的方式处理算法，这种算法可以用于解决复杂的数学问题，这些问题可能涉及任何范围，包括自然语言，数学，统计学，以及推理等。
图灵机理论基于一系列的计算机结构，可以用于模拟认知过程。
它假设认知过程可以用一种可视的方式来模拟，这种方式将认知过程称为有限的状态机，每个状态机由一系列的规则和程序组成。
不同的状态机可以模拟不同的认知过程，他们之间有共通的结构，以及通用的规则。
图灵机理论的最初提出也带来了具有里程碑意义的影响，它开启了一条新的思路，为计算机科学的深入研究奠定了基础。
在随后的几十年里，它直接或间接地带动了计算机科学的发展，使其发展得更快，更宽泛，更深入，受益的领域也越来越广。
首先，图灵机理论开创了新的思想，并增强了计算机科学的深度。
它提出了一种更具体，更强大的数学模型，以便模拟复杂的计算机程序，从而构建出更复杂，更准确的程序。
当然，这一模型也让计算机更加智能，使得计算机能够做出更复杂的判断，甚至能够模拟人类的智能行为。
其次，图灵机理论也深刻地影响了计算机科学的发展方向，使其能够进入更多的新领域。
它不仅在数学，而且也在人工智能，认知科学，系统科学等领域都发挥了重要作用。
在这些新领域中，传统的计算机科学便可以通过图灵机理论的框架来进行系统分析。
最后，图灵机理论还提供了有力的证据来证明，计算机可以实现以前被认为是人类拥有的知识和能力。
它被证明可以解决复杂的算法，因此，智能机器可以被赋予很多智能，包括复杂的推理，学习，检测等。
当然，它也涉及到自然语言的理解，情境感知，以及模拟人类大脑的思考过程等方面，这为今后智能机器的发展和应用奠定了坚实的基础。
从本质上讲，《图灵机理论》所提供的模型是计算机科学的基础，它为数学，计算机科学，以及人工智能领域的研究和发展奠定了坚实的基础。
有限状态机
有限状态机
有限状态机应用举例—序列检测器
Mealy状态转移图
有限状态机
有限状态机应用举例—序列检测器
Mealy型verilog源代码
module mealyfsm(clk,rst,a,z); input clk; input rst; input a; output z; reg z; reg [3:0] temp_z; reg [3:0] currentstate,nextstate; parameter S0 = 4'b0000; parameter S1 = 4'b0001; parameter S2 = 4'b0010; parameter S3 = 4'b0011; parameter S4 = 4'b0100;
2
3
4
有限状态机
什么是有限状态机 FSM:Finite State Machine
1 2 3
应用市场上的电子产品进入非正常状态/（不需要考虑的状态） 的可能很多，不可能一一去列举
于是采用以“不变应万变”的方式，只考虑需要的状态，不需要 的状态不管。
需要考虑的状态一一列举出来（有限性Finite），不需要考虑 的状态都统一当异常处理（default)
有限状态机
mealyfsm测试模块testbench
module tb_fsm; reg clk,rst; reg a; wire z; mealyfsm fsm(.clk(clk),.rst(rst),.a(a),.z(z)); initial begin clk = 0; rst = 1; #5 rst = 0; #3 rst = 1; #20 a = 1; #100 a = 1; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 1; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 1; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 1; #100 a = 0; #100 a = 0; #100 a = 1; #100 a = 0; #100 a = 1; #100 a = 0; end always #50 clk = ~clk; endmodule
密码学（范明钰）3.2-序列密码
yi=zi xi。
K
K
安全信道
……
滚动密钥生成器
zi
xi
yi……滚动密钥生器ziyixi
同步序列密码
一次一密密码是加法序列密码的原型。事实上，如 果密钥使用滚动密钥流，则加法序列密码就退化成 一次一密密码。
实际使用中，密码设计者的最大愿望是设计出的滚 动密钥生成器，使得密钥经其扩展成的密钥流序列 具有如下性质：极大的周期、良好的统计特性、抗 线性分析、抗统计分析
基本概念
分组密码与序列密码的区别在于有无记忆性 序列密码的滚动密钥z0=f(k,σ0)由函数f、密钥k和指
定的初态σ0完全确定。此后，由于输入加密器的明文 可能影响加密器中内部记忆元件的存储状态，因而 σi(i>0)可能依赖于k，σ0，x0，x1，…，xi-1等参数。
同步序列密码
根据加密器中记忆元件的存储状态σi是否依赖 于输入的明（或密）文字符，序列密码可进一 步分成同步和自同步两种。
和σi产生的函数。
9
基本概念
序列密码将明文消息 M连续地分成字符
bit，并用密钥流来 加密每个字符bit
基本上，序列密码体
制只使用混乱技术，
而不使用散布技术。 这使得这种体制没有
错误扩散
基本情况
序列密码有广泛的理论基础，对于其各种设计原则已经 进行了详尽的分析。然而在公开的文献中详尽的序列密 码系统却相对较少 造成这种状况的部分原因是，在实际中使用的大部分序 列密码归私人所有或需要保密。相比之下，大量的分组 密码建议已经出版，其中的一些已经被标准化或公开
却希望它的输出（密钥序列k）对不知情的人来 说象是随机的。 到底该从哪些角度把握随机性等，才使所设计出 来的KG能够具有我们需要的安全程度？
K
K
安全信道
……
滚动密钥生成器
zi
xi
yi……滚动密钥生器ziyixi
同步序列密码
一次一密密码是加法序列密码的原型。事实上，如 果密钥使用滚动密钥流，则加法序列密码就退化成 一次一密密码。
实际使用中，密码设计者的最大愿望是设计出的滚 动密钥生成器，使得密钥经其扩展成的密钥流序列 具有如下性质：极大的周期、良好的统计特性、抗 线性分析、抗统计分析
基本概念
分组密码与序列密码的区别在于有无记忆性 序列密码的滚动密钥z0=f(k,σ0)由函数f、密钥k和指
定的初态σ0完全确定。此后，由于输入加密器的明文 可能影响加密器中内部记忆元件的存储状态，因而 σi(i>0)可能依赖于k，σ0，x0，x1，…，xi-1等参数。
同步序列密码
根据加密器中记忆元件的存储状态σi是否依赖 于输入的明（或密）文字符，序列密码可进一 步分成同步和自同步两种。
和σi产生的函数。
9
基本概念
序列密码将明文消息 M连续地分成字符
bit，并用密钥流来 加密每个字符bit
基本上，序列密码体
制只使用混乱技术，
而不使用散布技术。 这使得这种体制没有
错误扩散
基本情况
序列密码有广泛的理论基础，对于其各种设计原则已经 进行了详尽的分析。然而在公开的文献中详尽的序列密 码系统却相对较少 造成这种状况的部分原因是，在实际中使用的大部分序 列密码归私人所有或需要保密。相比之下，大量的分组 密码建议已经出版，其中的一些已经被标准化或公开
却希望它的输出（密钥序列k）对不知情的人来 说象是随机的。 到底该从哪些角度把握随机性等，才使所设计出 来的KG能够具有我们需要的安全程度？
电解铝机械设备基础知识培训测试试题
电解铝机械设备基础知识培训测试试题（100分）1、10KV及以下设备不停电时的安全距离（）。
【单选题】（8分）A.0.5米B.0.7米C.1米正确答案: B2、220KV设备不停电时的安全距离（）。
【单选题】（8分）A.1米B.2米C.3米正确答案: C3、3、准铝电解生产用直流电流（）KA。
【单选题】（8分）A.400B.500C.600正确答案: B4、4、准东铝电电网电压是（）KV。
【单选题】（8分）A.330B.220C.10正确答案: B5、准铝220KV开关站用的是（）电器。
【单选题】（8分）A.GISB.IIS正确答案: A6、变压器主要构造有_________和__________。
【单选题】（8分）A.油枕、铁芯B.铁芯、绕组C.呼吸器、绕组正确答案: B7、交流电是指_______和________随时间作周期性变化的一种电流。
【单选题】（8分）A.大小、方向B.方向、时间C.大小、时间正确答案: A8、直流电是指_______和________不作周期性变化的电流。
【单选题】（8分）A.大小、方向B.方向、时间C.大小、时间正确答案: B9、整流的根本作用是完成_______和_______电能的转换。
【单选题】（8分）A.直流、交流B.交流、直流C.电流、电压正确答案: B10、高压设备发生接地，室内不得接近故障点_______以内，室外不得接近故障点_______以上。
【单选题】（8分）A.3米、6米B.4米、8米C.5米、10米正确答案: B11、什么是安全电压？【填空题】（20分）________________________正确答案: 安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压;一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是36V。
（回答包含答案即可得分）。
芯片设计需要的知识点
芯片设计需要的知识点芯片设计是一门复杂而精密的工程，需要掌握多个知识领域的基础和专业知识。
本文将介绍芯片设计所需的主要知识点，以帮助初学者理解和入门芯片设计。
一、电子学基础知识1.1 电路理论：芯片设计离不开电路理论的基础，掌握电流、电压、电阻等基本概念，了解欧姆定律、基尔霍夫定律等电路理论原理。
1.2 逻辑电路：理解逻辑门电路，如与门、或门、非门等，了解组合逻辑和时序逻辑电路的设计方法。
1.3 模拟电路：了解模拟电路设计原理，如放大电路、滤波电路等，熟悉常见的放大器、滤波器等电路的设计和特性。
二、计算机体系结构知识2.1 计算机组成原理：了解计算机的基本组成部分，如中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，熟悉计算机指令和指令的执行过程。
2.2 微处理器架构：掌握微处理器的工作原理和内部结构，了解CPU的指令系统、寄存器、流水线等。
2.3 性能优化：了解性能优化的方法和技术，如流水线设计、指令级并行等，能够通过对芯片结构和设计的优化来提高芯片的性能。
三、数字电路设计知识3.1 布尔代数和逻辑门：掌握布尔代数的基本原理，了解与门、或门、非门等基本逻辑门的特性和应用。
3.2 状态机设计：理解有限状态机的概念和设计方法，熟悉状态图、状态转移表等状态机的表示方法。
3.3 时序逻辑设计：了解时钟信号、触发器、时序逻辑电路的设计和应用，能够进行时序逻辑的设计和分析。
四、模拟电路设计知识4.1 放大器设计：熟悉各种放大电路的设计和特性，如低频放大器、高频放大器等。
4.2 滤波器设计：了解滤波器的设计原理和常见的滤波器类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
4.3 数据转换器设计：了解模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的设计原理和性能指标，能够进行数据转换器的设计和优化。
五、集成电路设计知识5.1 CMOS工艺：了解CMOS工艺的原理和制程流程，熟悉CMOS器件的特性和参数。
5.2 器件模型：理解器件模型的建立和使用，如MOS模型、BJT模型等，能够进行器件级的仿真和验证。
数字设计原理与实践第四版课后习题答案
数字设计原理与实践 (第四版 )_课后习题答案数字设计原理与实践 (第四版) 是一本广泛使用于电子工程、计算机科学等领域的教材，它介绍了数字电路的基础知识和设计方法。
课后习题是巩固学习内容、提高理解能力的重要部分。
下面是一些课后习题的答案，供参考。
第一章绪论1. 什么是数字电路？数字电路是一种使用二进制数表示信息并通过逻辑门实现逻辑功能的电路。
2. 简述数字系统的设计过程。
数字系统的设计过程包括需求分析、系统规格说明、逻辑设计、电路设计、测试和验证等步骤。
3. 简述数字电路的分类。
数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。
组合逻辑电路的输出只取决于当前输入，时序逻辑电路的输出还受到过去输入的影响。
4. 什么是门电路？门电路是由逻辑门组成的电路，逻辑门是实现逻辑运算的基本模块。
第二章组合逻辑电路设计基础1. 简述一下布尔代数的基本概念。
布尔代数是一种用于描述逻辑运算的数学系统。
它包括逻辑变量、逻辑表达式、逻辑运算等概念。
2. 简述编码器和译码器的功能和应用。
编码器用于将多个输入信号转换为较少的输出信号，译码器则将少量输入信号转换为多个输出信号。
它们常用于数据压缩、信号传输和地址译码等应用中。
3. 简述多路选择器的功能和应用。
多路选择器根据选择信号选择其中一个输入信号并输出，它可以实现多个输入信号的复用和选择。
它常用于数据选择、信号传输和地址译码等应用中。
第三章组合逻辑电路设计1. 简述组合逻辑电路的设计方法。
组合逻辑电路的设计方法包括确定逻辑功能、编写逻辑表达式、绘制逻辑图和验证电路正确性等步骤。
2. 请设计一个3位二进制加法器。
一个3位二进制加法器可以通过将两个2位二进制加法器和一个与门连接而成。
3. 简述半加器和全加器的功能和应用。
半加器用于实现两个二进制位的相加，它的输出包括和位和进位位。
全加器则用于实现三个二进制位的相加，它的输出包括和位和进位位。
它们常用于二进制加法器的设计。
第四章时序逻辑电路设计基础1. 简述触发器的功能和应用。
2022年《电力系统基础》知识考试试题库及答案(完整版)
2022年《电力系统基础》知识考试试题库及答案（完整版）一、名词解释：1、动力系统－将电力系统加上各种类型发电厂中的动力局部就称为动力系统2、电力系统－由发电机、变压器输配电线路和用户电器等各种电气设备连接在一起而形成的生产、输送分配和消费电能的整体就称为电力系统3、电力网－由各种电压等级的变压器和输、配电线路所构成的用于变换和输送、分配电能的局部称为电力网4、频率的一次调整－由发电机的自动调速器完成的频率调整5、频率的二次调整－就是自动或手动地操作调频器而完成的频率调整6、频率的三次调整－按照负荷曲线及最优化准则在各个发电厂之间分配发电负荷。
7、电压中枢点－指在电力系统中监视、控制、调整电压的有代表性的点母线8、同步运行状态－指电力系统中所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度9、稳定运行状态－在同步运行状态下，表征运行状态的各参数变化很小，这种情况为稳定运行状态10、稳定性问题－电力系统在运行时受到微小的或大的扰动之后，能否继续保护系统中同步电机同步运行的问题称为电力系统稳定性问题11、静态稳定－指电力系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复到它原来的运行状态的能力叫静态稳定12、暂态稳定－指电力系统受到较大的扰动后各发电机是否能继续保持同步运行的问题13、功角稳定－指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象14、顺调压－在最大负荷时使中枢点的电压不低于线路额定电压的102.5％倍，在最小负荷时使中枢点的电压不高于线路额定的额定电压的107.5％倍，这种调压方式叫顺调压15、逆调压－在最大负荷时使中枢点的电压较该点所连接线路的额定电压提高5％，在最小负荷时使中枢点的电压等于线路额定电压的调压方式叫逆调压16、常调压－在任何负荷下中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2％～5％，这种调压方式叫常调压二、问答：1、电力系统运行有什么特点及要求？答：特点：①电能不能储存；②与国民经济及人民生活关系密切；③过渡过程非常短暂。
初学plc练习题
初学plc练习题PLC（Programmable Logic Controller）是一种广泛应用于自动化控制系统中的数字化电子设备。
它通过程序控制不同的输入和输出设备，以完成各种自动化任务。
对于初学者来说，练习题是巩固PLC基础知识和培养实际操作能力的重要途径。
本文将从简单到复杂，设计几个PLC练习题供初学者练习。
练习题一：水箱自动控制假设有一个水箱，水箱内有两个水位传感器，分别对应高水位和低水位。
请设计一个PLC程序，使得当水位低于低水位传感器时，PLC输出一个信号打开水泵，将水箱注满水；当水位高于高水位传感器时，PLC输出一个信号关闭水泵。
解题思路：1. 使用PLC软件新建一个Ladder Diagram（梯形图）程序。
2. 声明一个输入变量I1代表低水位传感器，一个输入变量I2代表高水位传感器。
3. 声明一个输出变量Q1代表水泵控制信号。
4. 使用一个电路线圈将I1和Q1连接起来，表示当I1为真时，PLC输出一个打开水泵的信号。
5. 使用一个电路线圈将I2和Q1连接起来，表示当I2为真时，PLC输出一个关闭水泵的信号。
6. 保存并下载该PLC程序到PLC设备中，进行实际调试。
练习题二：自动交通灯控制假设有一个交通路口，交通信号灯设有红灯、黄灯和绿灯。
请设计一个PLC程序，使得交通信号灯能够按照规定的时间间隔自动切换。
解题思路：1. 使用PLC软件新建一个Sequential Function Chart（顺序功能图）程序。
2. 声明一个变量timer，用于计时。
3. 设计一个状态机图，描述交通灯的各种状态和状态之间的转换条件。
4. 根据状态机图，设计PLC程序的各个步骤，并编写对应的顺序功能图代码。
5. 在每个步骤中，使用定时器进行时间的计时，并根据计时结果进行不同状态的切换。
6. 保存并下载该PLC程序到PLC设备中，进行实际调试。
练习题三：自动化生产线控制假设有一个自动化生产线，生产线上有多个工位，每个工位上有一个传感器判断产品是否完好。
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Φ / 加锁
加锁
开锁
投币 / 谢谢
修改“加锁”状态的异常处 理
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
15
一个更好的异常处理方案
可靠性 经济性 完美性
条件是充分的 条件是必要的 条件是充分和必要的
初始状态 投币 / 开锁
？？？
Φ / 加锁
是否完美了？通过 / 报警 加 锁
解警 / 消除警报
违例
clk,reset,coin,pass: IN std_logic; door,alarm,thank: OUT std_logic ); END door_contr;
ARCHITECTURE behavior OF door_contr IS TYPE states IS (lock,unlock); SIGNAL next_state: states; BEGIN
PROCESS (clk) BEGIN IF (reset = '1') THEN next_state <= lock; alarm <= '0'; thank <= '0'; door <= '0'; ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN CASE next_state IS
有限状态机基础知识及练习
2021/2/21
1
辅导讲座
有限状态机基础知识及练习
2021/2/21
2
状态机一般定义
（Finite State Machine，FSM）
◆状态 ——系统的基本数学特征。
◆状态机 —— 一个离散数学模型。给定 一个输入集合，根据对输入的接受次序 来决定一个输出集合。（摩尔状态机）
我们希望把自动门交给一个简单的 FSM 管理。通过对这个简单 FSM 的分析， 了解 FSM 的设计过程。
2021/2/21
7
自动门的基本状态
初始状态 Φ / 加锁
投币 / 开锁
加锁
开锁
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
8
异常处理
初始状态
Φ / 加锁
通过 / 报警
加锁
投币 / 开锁
开锁
◆ 充分预计各种异常情况，确定异常处理策 略及出口。
◆ 按照实际需求，制定合理的诊断模式。 ◆ 完成系统综合。 ◆ 系统评价，设计验证。
2021/2/21
20
练习（1）：交通信号机
◆ 路型 ◆ 相变周期 ◆ 绿闪时间 ◆ 绿闪周期 ◆ 黄(红黄)灯时间 ◆ 绿信比 ◆ 定时输入
十字交叉 20(s) 5(s) 0.5(s) 2(s) 1:1 100 Hz,TTL
投币 / 谢谢
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
9
自动门的结构简图
通过传感器
控投币传感器制器时钟 CLK
开锁执行 加锁执行
“谢谢” 声光报警
状态2机021/实2/21 例
10
自动门实例的VHDL描述
LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL;
ENTITY door_contr IS PORT (
WHEN unlock => IF (coin = '1') THEN next_state <= unlock; thank <= '1'; door <= '1'; ELSIF (pass = '1') THEN next_state <= lock; door <= '0'; END IF;
END CASE; END IF; END PROCESS; END behavior;
S
x1 , x2 , … , xn
状态位置
状态名称 转移方向
2021/2/21
5
状态迁移图
状态编码 状态等待
输入集合
输出集合
（触发事件）
（执行动作）
a1 , a2 , … , an
nn
x1 , x2 , … , xn
S
状态位置
状态名称 转移方向
2021/2/21
6
状态机实例 —— 自动门
有一自动门，它可以被锁上，也可以开 锁。当门锁上时，某人可以在它的槽中塞进 一枚硬币。这样，门就会自动开锁，转变到 开锁的状态；人通过后，门就会自动锁上。
诊断模式
通过测试
加锁测试 / 加锁
开锁测试 / 开锁
状态2机021/实2/21 例
报警测试 / 报警
解警测试 / 解警
17
回顾自动门的基本状态
初始状态 Φ / 加锁
投币 / 开锁
加锁
开锁
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
18
小 结（概念）
◆无论对连续系统还是离散系统，状态概念无 所不在。FSM 提供了一种描述和控制应用逻辑的 非常强大的方法，具有规则简单、可读性和可验 证性强等特点。
通过 / 报警 解警 / 消除警报
初始状态
Φ/ 加锁
投币 / 开锁
普通模式 投币 / 谢谢
违例
加锁
开锁
H
通过
投币
2s / 撤销“谢谢”
就绪 / 消除警报、加锁
通过 / 加锁、撤销“谢谢”
返回 / 状态恢复 复位 / 消除警报、加锁、撤销“谢谢” 诊断 / 状态保护
Φ/ 撤销“谢
谢”
投币测试
投币 / 谢谢 通过 / 撤销“谢谢”
◆FSM 也是个不错的工具。很多复杂的逻辑都 可以用一张图表来表述。
◆对一个复杂离散系统而言， 使用 FSM 方案 几乎无所不能。FSM 在通信协议、图形界面控制 和其他很多工程应用中均有其足迹。
2021/2/21
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小 结（方法）
◆ 明确对象要求，确定输入和输出集合，合 理分配状态。
◆ 确定状态迁移方向和迁移触发条件，确定 合乎要求的输出集合。
投币 / 谢谢
开锁
2s / 撤销“谢谢”
通过 / 加锁 、撤销“谢谢”
通过
投币 就绪 / 消除警报、加锁 “就绪” 是退出 “违例” 状态的唯一条
件！
再问一次：是否完美了？
…… …… ……完美只是相对的！
状态2机021/实2/21 例
16
子状态 超状态 诊断处理
虚状态（断点保护）
注意状态的嵌套使用！
2021/2/21
21
练习（2）：升降电梯
◆ 楼层数 ◆ 楼层数显 ◆ 中间层呼叫按钮 ◆ 底层呼叫按钮 ◆ 顶层呼叫按钮 ◆ 平层信号开关 ◆ 运行方向指示
4层 1 位十进制 向上、向下 向上 向下 每层 2 LED
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汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
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◆有限状态机 —— 输入集合和输出集合 都是有限的，并只有有限数目的状态。
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状态机一般结构
输入集合 A 组合逻辑
CLK
同步
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后续状态
状
态
状
迁
态
移
记
忆
输 出 形 成输
出 集
合
X
时序逻辑 当前状态
4
状态迁移图
状态等待
输入集合
输出集合
（触发事件）
（执行动作）
a1 , a2 , … , an
11
自动门实例的方真（一）
状态2机021/实2/21 例
12
自动门实例的方真（二）
状态2机021/实2/21 例
13
异常处理优化
初始状态 投币 / 开锁
Φ / 加锁
通过 / 报警
加锁
开锁
投币 / 谢谢
修改“加锁”状态的异常处 理
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
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异常处理优化
初始状态 投币 / 开锁
状态2机021/实2/21 例
WHEN lock => IF (coin = '1') THEN next_state <= unlock; door <= '1'; ELSIF (pass = '1') THEN next_state <= lock ; alarm <= '1'; door <= '0'; END IF;
加锁
开锁
投币 / 谢谢
修改“加锁”状态的异常处 理
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
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一个更好的异常处理方案
可靠性 经济性 完美性
条件是充分的 条件是必要的 条件是充分和必要的
初始状态 投币 / 开锁
？？？
Φ / 加锁
是否完美了？通过 / 报警 加 锁
解警 / 消除警报
违例
clk,reset,coin,pass: IN std_logic; door,alarm,thank: OUT std_logic ); END door_contr;
ARCHITECTURE behavior OF door_contr IS TYPE states IS (lock,unlock); SIGNAL next_state: states; BEGIN
PROCESS (clk) BEGIN IF (reset = '1') THEN next_state <= lock; alarm <= '0'; thank <= '0'; door <= '0'; ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN CASE next_state IS
有限状态机基础知识及练习
2021/2/21
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辅导讲座
有限状态机基础知识及练习
2021/2/21
2
状态机一般定义
（Finite State Machine，FSM）
◆状态 ——系统的基本数学特征。
◆状态机 —— 一个离散数学模型。给定 一个输入集合，根据对输入的接受次序 来决定一个输出集合。（摩尔状态机）
我们希望把自动门交给一个简单的 FSM 管理。通过对这个简单 FSM 的分析， 了解 FSM 的设计过程。
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自动门的基本状态
初始状态 Φ / 加锁
投币 / 开锁
加锁
开锁
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
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异常处理
初始状态
Φ / 加锁
通过 / 报警
加锁
投币 / 开锁
开锁
◆ 充分预计各种异常情况，确定异常处理策 略及出口。
◆ 按照实际需求，制定合理的诊断模式。 ◆ 完成系统综合。 ◆ 系统评价，设计验证。
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练习（1）：交通信号机
◆ 路型 ◆ 相变周期 ◆ 绿闪时间 ◆ 绿闪周期 ◆ 黄(红黄)灯时间 ◆ 绿信比 ◆ 定时输入
十字交叉 20(s) 5(s) 0.5(s) 2(s) 1:1 100 Hz,TTL
投币 / 谢谢
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
9
自动门的结构简图
通过传感器
控投币传感器制器时钟 CLK
开锁执行 加锁执行
“谢谢” 声光报警
状态2机021/实2/21 例
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自动门实例的VHDL描述
LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL;
ENTITY door_contr IS PORT (
WHEN unlock => IF (coin = '1') THEN next_state <= unlock; thank <= '1'; door <= '1'; ELSIF (pass = '1') THEN next_state <= lock; door <= '0'; END IF;
END CASE; END IF; END PROCESS; END behavior;
S
x1 , x2 , … , xn
状态位置
状态名称 转移方向
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状态迁移图
状态编码 状态等待
输入集合
输出集合
（触发事件）
（执行动作）
a1 , a2 , … , an
nn
x1 , x2 , … , xn
S
状态位置
状态名称 转移方向
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状态机实例 —— 自动门
有一自动门，它可以被锁上，也可以开 锁。当门锁上时，某人可以在它的槽中塞进 一枚硬币。这样，门就会自动开锁，转变到 开锁的状态；人通过后，门就会自动锁上。
诊断模式
通过测试
加锁测试 / 加锁
开锁测试 / 开锁
状态2机021/实2/21 例
报警测试 / 报警
解警测试 / 解警
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回顾自动门的基本状态
初始状态 Φ / 加锁
投币 / 开锁
加锁
开锁
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
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小 结（概念）
◆无论对连续系统还是离散系统，状态概念无 所不在。FSM 提供了一种描述和控制应用逻辑的 非常强大的方法，具有规则简单、可读性和可验 证性强等特点。
通过 / 报警 解警 / 消除警报
初始状态
Φ/ 加锁
投币 / 开锁
普通模式 投币 / 谢谢
违例
加锁
开锁
H
通过
投币
2s / 撤销“谢谢”
就绪 / 消除警报、加锁
通过 / 加锁、撤销“谢谢”
返回 / 状态恢复 复位 / 消除警报、加锁、撤销“谢谢” 诊断 / 状态保护
Φ/ 撤销“谢
谢”
投币测试
投币 / 谢谢 通过 / 撤销“谢谢”
◆FSM 也是个不错的工具。很多复杂的逻辑都 可以用一张图表来表述。
◆对一个复杂离散系统而言， 使用 FSM 方案 几乎无所不能。FSM 在通信协议、图形界面控制 和其他很多工程应用中均有其足迹。
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小 结（方法）
◆ 明确对象要求，确定输入和输出集合，合 理分配状态。
◆ 确定状态迁移方向和迁移触发条件，确定 合乎要求的输出集合。
投币 / 谢谢
开锁
2s / 撤销“谢谢”
通过 / 加锁 、撤销“谢谢”
通过
投币 就绪 / 消除警报、加锁 “就绪” 是退出 “违例” 状态的唯一条
件！
再问一次：是否完美了？
…… …… ……完美只是相对的！
状态2机021/实2/21 例
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子状态 超状态 诊断处理
虚状态（断点保护）
注意状态的嵌套使用！
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练习（2）：升降电梯
◆ 楼层数 ◆ 楼层数显 ◆ 中间层呼叫按钮 ◆ 底层呼叫按钮 ◆ 顶层呼叫按钮 ◆ 平层信号开关 ◆ 运行方向指示
4层 1 位十进制 向上、向下 向上 向下 每层 2 LED
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汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
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23
◆有限状态机 —— 输入集合和输出集合 都是有限的，并只有有限数目的状态。
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状态机一般结构
输入集合 A 组合逻辑
CLK
同步
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后续状态
状
态
状
迁
态
移
记
忆
输 出 形 成输
出 集
合
X
时序逻辑 当前状态
4
状态迁移图
状态等待
输入集合
输出集合
（触发事件）
（执行动作）
a1 , a2 , … , an
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自动门实例的方真（一）
状态2机021/实2/21 例
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自动门实例的方真（二）
状态2机021/实2/21 例
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异常处理优化
初始状态 投币 / 开锁
Φ / 加锁
通过 / 报警
加锁
开锁
投币 / 谢谢
修改“加锁”状态的异常处 理
通过 / 加锁
状态2机021/实2/21 例
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异常处理优化
初始状态 投币 / 开锁
状态2机021/实2/21 例
WHEN lock => IF (coin = '1') THEN next_state <= unlock; door <= '1'; ELSIF (pass = '1') THEN next_state <= lock ; alarm <= '1'; door <= '0'; END IF;