Смекни!
smekni.com

Синтез цифрового управляющего устройства (стр. 2 из 6)

3.1.3.2 Кодирование внутренних состояний автомата

Кодирование внутренних состояний автомата осуществляли с помощью кода Грея с целью исключения логических гонок. Для этого составили расширенную таблицу состояний автоматов, где номер каждого состояния закодирован с помощью кода Грея (таблица 3.4). В качестве разрядов кода приняли состояния триггеров Qt. В таблице 3.4 помимо входов и выходов автомата указываются предыдущие и последующие состояния триггеров Qt.

Таблица 3.4.

Расширенная таблица состояний автомата.

Номера состояний Входные сигналы Внутренние состояния автомата Выходные сигналы
х1 х2
y1 y2 y3 y4
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
3 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1
4 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1
5 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1
6 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1
7 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0
8 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
9 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1
10 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0
12 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0
13 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0
14 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0

3.1.3.3 Выбор микросхемы триггера

В качестве триггеров выбрали микросхему КР1533ТМ7. Параметры выбранной микросхемы приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5.

Электрические параметры выбранной микросхемы.

Тип микросхемы Параметры микросхемы
Потребляемый ток Icc, мА Напряжение питания Ucc, В Время нарастания сигнала tPLH, нс Время спада сигнала tPHL, нс
КР1533ТМ7 10 5 22 25

В корпусе данной микросхемы содержится четыре синхронных D-триггера с общим входом сброса.

3.1.3.4 Составление таблицы переходов автомата

Для этого составили карту Карно для каждого входа триггера, ячейки которой заполнили нулями и единицами согласно их координатам (за координаты принимали внутренние состояния цифрового автомата в начальный момент времени

), первое число в ячейке соответствует предыдущему состоянию автомата
, второе последующему
, то есть в ячейку с координатами (Q1, Q2, Q3, Q4)=(1,1,1,1) (одиннадцатое состояние автомата) для входа D1 триггера, определяющего состояние автомата Q1 в любой момент времени, установили, согласно таблицы 3.4, число 11, где первая единица указывает на состояние
=1, а второе
=1. Аналогичным образом заполнили ячейки карты Карно для других входов и состояний триггеров. В результате получили следующие таблицы.

Таблица 3.6.

Карта Карно переходов D-триггера, определяющего состояние Q1.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 00 00 00 00
01 01 00 00 00
10 * * 11 10
11 11 11 11 11

Таблица 3.7.

Карта Карно переходов D-триггера, определяющего состояние Q2.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 00 00 01 00
01 11 11 11 11
10 * * 00 00
11 11 11 10 11

Таблица 3.8.

Карта Карно переходов D-триггера, определяющего состояние Q3.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 00 01 11 11
01 00 00 11 10
10 * * 11 10
11 00 01 11 11

Таблица 3.9.

Карта Карно переходов D-триггера, определяющего состояние Q4.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 01 01 00 10
01 00 10 01 11
10 * * 01 10
11 01 11 00 10

При составлении таблиц 3.6-3.9 получилось что состояния триггеров при наборах (1,0,0,0) и (1,0,0,1) неопределенны, и мы их обозначили знаком «*».

3.1.3.5 Определение состояния входов D-триггеров

Используя таблицы переходов D-триггеров [4] заменили переходы триггеров на состояния входа D, соответствующие данным переходам, Например для триггера, определяющего состояние Q1 переход из нуля в единицу будет соответствовать D1=1. Аналогичные операции замена произвели для других переходов. Результаты сведены в таблицы 3.10-3.13

Таблица 3.10.

Карта Карно для входа D1.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 0 0 0 0
01 1 0 0 0
10 * * 1 0
11 1 1 1 1

Таблица 3.11.

Карта Карно для входа D2.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 0 0 1 0
01 1 1 1 1
10 * * 0 0
11 1 1 0 1

Таблица 3.12.

Карта Карно для входа D3.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 0 1 1 1
01 0 0 1 0
10 * * 1 0
11 0 1 1 1

Таблица 3.13.

Карта Карно для входа D4.

Состояния Q1 и Q2 Состояния Q3 и Q4
00 01 10 11
00 1 1 0 0
01 0 0 1 1
10 * * 1 0
11 1 1 0 0

3.1.3.6 Минимизация зависимости входа триггера от состояния триггеров

С этой целью представили таблицы Карно в виде совокупности ячеек, координаты которых определяют инверсные и прямые состояния триггеров (рис.3.3-3.6). Инверсное состояние соответствует логическому нулю на выходе триггера, прямое - логической единице.

Логические функции представленные с помощью карт Карно являются неполными, поскольку значения в ячейках (1,0,0,0) и (1,0,0,1) неопределенны. С целью получения большего числа единиц мы считаем, что при данном наборе переключательная функция принимает значение логической единицы. Объединив единицы в соседних клетках, мы составили логические зависимости состояния входов триггеров от их состояний. В результате получили: