2017-12-14
1546
В общем случае в основе синтеза последовательностных схем лежит представление их в виде структуры, показанной на рис. 4.19. Функционирование схемы заключается в выполнении переходов из состояния в состояние в моменты, определяемые тактовыми сигналами. При проектировании автомата задача вначале формулируется, как правило, на естественном языке. Далее необходимо:
1) определить количество элементов памяти;
2) выбрать способ кодирования состояний;
3) выбрать элементную базу: тип логики, разновидности триггеров и логических вентилей;
4) формализовать требования к последовательности переходов;
5) выполнить синтез комбинационной схемы;
6) представить конечный результат синтеза в виде принципиальной электрической схемы.
Первые три пункта указанного перечня обычно выполняют эвристически, на основании опыта разработки аналогичных узлов. Пункты 4) и 5) должны выполняться формально и гарантировать получение работоспособной структуры автомата. Требования к последовательности переходов могут быть представлены в виде уравнений, таблиц или диаграммы состояний. Последний способ является наиболее наглядным.
|
|
|
 |
Диаграмма состояний представляет собой направленный граф, вершины которого соответствуют состояниям, а дуги – переходам. Произвольный пример такого графа приведен на рис. 4.38. На дугах проставляются условия переходов. Так, в рассматриваемом примере принято, что автомат имеет две входные переменные: х 1 и х 2. Условие перехода выполняется, если логическое выражение, проставленное на дуге, принимает значение 1. Отсутствие условия означает безусловный переход.
Условия перехода формируются при помощи КС.
Рассмотрим процедуру синтеза автомата по рис. 4.38. Условимся, что номер состояния определяется двоичным кодом z 2 z 1, формируемым на выходах триггеров. Выбираем триггеры D -типа. Тогда структура автомата принимает вид, показанный на рис. 4.39. Комбинационная схема формирует последовательность переходов. На вход комбинационной схемы поступают значения входных переменных х 1, х 2 и код состояния z 2 z 1 , а ее выходные сигналы y 1 и y 2 определяют число, записываемое в триггеры в очередном такте, то есть состояние, в которое совершается переход.
В соответствии с диаграммой состояний составляется таблица истинности комбинационной схемы. Непосредственное составление таблицы истинности по графу затруднительно, поэтому целесообразно вначале составить таблицу переходов в форме табл. 4.13 (символ ´ означает, что значение переменной может быть любым), после чего не составляет труда перейти к таблице истинности (табл. 4.14).
|
|
|
| Предыдущее состояние | х 1 | х 2 | Последующее состояние | z 2 | z 1 | х 2 | х 1 | y 2 | y 1 | |||||
| ´ | ´ | |||||||||||||
| ´ | ||||||||||||||
| ´ | ||||||||||||||
| ´ | ||||||||||||||
| ´ | ´ | |||||||||||||
Далее выполняется стандартная процедура минимизации, например, в соответствии с п. 4.4 настоящего учебного пособия.
Геллер Б.Л. КГТУ 2010
ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ
