- •Розділ V скінченні автомати
- •5.1. Загальна характеристика скінченних автоматів
- •5.2. Автомати Мілі і Мура
- •5.2.1. Закони функціонування автоматів
- •5.2.2. Способи опису роботи автоматів
- •5.2.3. Еквівалентні перетворення автоматів
- •5.3. Основи аналізу цифрових автоматів
- •5.3.1. Аналіз автоматів з d-тригерами
- •5.3.2. Особливості аналізу скінченних автоматів з jk-тригерами
- •5.4. Синтез скінченних автоматів
- •5.4.1. Основи синтезу скінченних автоматів
- •5.4.2. Синтез асинхронних імпульсних автоматів
- •5.4.3. Особливості синтезу синхронних автоматів
- •5.4.4. Використання теореми Шенона при синтезі скінченних автоматів на основі jk-тригерів
- •Вправи і завдання
5.4.3. Особливості синтезу синхронних автоматів
У синхронних автоматах, на відміну від асинхронних, використовується тактовий сигнал С, що задає моменти часу, в які можуть мати місце зміни внутрішніх станів автомата. У синхронних автоматах здебільшого використовуються D- або JK-тригери. З особливостей роботи синхронних тригерів витікає, що зміна інформаційних сигналів не може викликати зміни стану ЕП. Звідси витікає, що особливість синхронних тригерів, яка полягає в тому, що інформаційні сигнали лише керують змінами станів тригерів, переноситься і на синхронні автомати. Тому, оскільки на всі тригери автомата синхросигнал подається одночасно, то вони і спрацьовують одночасно, незалежно від моменту подачі інформаційних сигналів.
У той же час, для синхронних автоматів, як відмічалось раніше, характерним є дискретний час, і стан автомата можна розглядати лише в дискретні моменти часу. Це дозволяє виключити з розгляду перехідні процеси, що протікають у комбінаційній схеми при зміні її вхідних сигналів.
Оскільки таблиці станів синхронних і асинхронних D- і JK-тригерів у цілому співпадають, то методи структурного синтезу синхронних автоматів ідентичні методам, використовуваним для синтезу асинхронних автоматів. У той же час, наявність синхронного режиму роботи всіх ЕП приводить до появи ряду особливостей проектування:
комбінаційні схеми можуть проектуватись не вільними від гонок;
допускаються несусідні зміни станів входу;
допускаються критичні змагання ЕП, тобто допускається несусіднє кодування внутрішніх станів.
У великій кількості практичних задач із синтезу синхронних автоматів перехід від словесного опису до стандартних способів задання функцій переходів і виходів буває дуже простим. Тому для синхронних автоматів часто можливо, минаючи етап абстрактного синтезу, зразу ж перейти до етапу структурного синтезу. Таке спрощення процедури синтезу є наслідком використання синхронних ЕП, які виконують значно складніші функції, ніж асинхронні потенційні тригери.
Приклад 5.11. Синтезувати лічильник за модулем 5, що задається таблицею переходів (Табл. 5.48) з використанням D- і JK-тригерів. Характеристичні таблиці переходів для D- і JK-тригерів приведені в Табл. 5.49.
|
|
Розв’язання. Будуємо таблицю збудження для D-входів в D-тригерах (Табл. 5.50).
З цієї таблиці отримуємо функціональні залежності входів D-тригерів D0 … D2 від попереднього стану виходів тих же тригерів (функція збудження):
;
;
.
За отриманими функціями збудження розробляємо функціональну схему лічильника (рис. 5.41).
У початковому стані всі прямі виходи лічильника , а їх інверсні еквіваленти . Тому на вході тригера DD5 маємо , а на входах тригерів DD6 і DD7, відповідно, і . Тому при подачі синхросигналу DD5 записує на своєму прямому вході . Це приводить до зміни значень входів перед другим тактовим імпульсом. Тепер ми маємо, що , , і по фронту С обнуляється , а . Схема циклічно змінюватиме свої стани у відповідності до алгоритму роботи.
Тепер розглянемо особливості синтезу з використанням JK-тригерів. Будуємо таблицю збудження для входів JK-тригерів (Табл. 5.51).
Після мінімізації знаходимо:
; |
; |
; |
; |
; |
. |
Схема лічильника з використанням синхронних лічильників приведена на рис. 5.42.
Легко проаналізувати і впевнитись, що робота схеми повністю відповідає заданому алгоритму.