Синтез управляющего автомата

Конечный автомат - это логическое устройство с памятью, выходные сигналы которого зависят от предыстории поступления входных сигналов Рассмотрим синтез автомата Мура (Рис.4)

. Необходимое число триггеров N определяется из условия 2N ≥ K, где K - число состояний автомата. Для решаемого примера К=6, N=3.

. Кодирование состояний автомата. Выберем ряд натуральных чисел. Состояниям будут соответствовать коды: Q0 - 000, Q1 - 001, Q2 - 010, и т. д.

3. Граф автомата строится по алгоритму (Рис. 6). Вершины графа соответствуют состояниям, а дуги - переходам. Условия перехода из одного состояния в другое записываются на дугах графа в виде конъюнкций входных сигналов, принимающих единичное значение, когда данный переход происходит. При безусловном переходе дуга графа отмечается константой 1.

Для упрощения тестирования начало, и конец алгоритма отображаются состоянием Q0, в результате автомат допускает циклическое повторение рабочего цикла.

. Выбор типа триггера выполняется с учетом используемой элементной базы, а также требований к быстродействию и помехозащищенности автомата. Обязательным является выбор триггеров с динамическим управлением. Для выбранного триггера изображается таблица переходов.

. Таблица переходов автомата строится по графу с учетом функций переходов выбранного триггера. Каждая строка описывает одну дугу графа. В столбцах указывают: условие перехода, исходное состояние автомата, новое состояние, и управляющие сигналы выбранного триггера, необходимые для перехода в новое состояние. Управляющий сигнал триггера для каждого разряда определяется с учетом таблицы переходов и изменения данного разряда в кодах исходного и нового состояний.

Рис.8 Таблица переходов JK триггера.

В таблице переходов приведены входные управляющие сигналы для JK триггеров.

При проектировании автомата следует составить таблицу для заданного типа триггера, в которую войдут столбцы: «условия Х», «Q исходное», «Q новое», и управляющие сигналы заданного триггера.

. Логические уравнения для управляющих сигналов триггеров записываются по таблице переходов, обычно в СДНФ. Выбирается столбец для управляющего сигнала, и записывается дизъюнкция из произведений (минтермов, или конгституент единицы), количество которых равно количеству единиц в столбце. Каждое произведение - конъюнкция из кода исходного состояния и условия для строки, управляющий сигнал которой равен 1.

Триггеры типа JK

Таблица переходов автомата

Дешифратор выходов

Для проектирования автомата с использованием JK-триггеров приведены таблица и формулы. Для сигналов j0, k0 координаты «х» приняты равными 1 и использована запись уравнений в СКНФ.

. По логическим уравнениям для функций переходов составлена схема (Рис. 7). Выходные сигналы автомата являются функциями состояний, для их формирования используется дешифратор. В общем случае сигналы могут выражаться через дизъюнкцию состояний, как, например, «we».

Схема управляющего автомата:

Интересное из раздела

Устройство оперативной памяти статического типа емкостью 12 Кб для микропроцессора Intel 8080
Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектронной элементной базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой д ...

Программируемый формирователь последовательности импульсов с цифровой индикацией количества импульсов
Проектируемое устройство в готовом виде представляет собой отдельный прибор, основной функцией которого является формирование последовательности импульсов заданной частот ...

Цифровой КИХ-фильтр для частотной селекции измерительных сигналов
Цифровой фильтр (ЦФ) - устройство, пропускающее, либо подавляющее заданные в цифровой форме сигналы в определенной полосе частот. В отличие от аналоговых фильтров, у кото ...