у пам'яті та вхідних сигналів.
Малюнок 2 - Керуючий пристрій зі схемною логікою
2. РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА СХЕМИ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
2.1 Кодування станів
Необхідно виконати розрахунок і провести побудова схеми цифрового автомата - пристрої, функціонуючого за певним алгоритмом. На вхід автомата подаються вхідні сигнали x 1 ... x 5 , на виході формуються сигнали для управління деякими пристроєм y 1 ... y 7 . До складу такого пристрою входять елементи пам'яті - тригери. Значення вихідних сигналів пристрою залежать не тільки від аргументів на вході, але і від попереднього стану автомата, яке фіксується елементами пам'яті.
Схема алгоритму функціонування цифрового автомата показана на малюнку 3. За алгоритмом пристрою з урахуванням внутрішньої структури та можливостей поєднання операцій визначено внутрішні стани. Місце на алгоритмі, де автомат фіксує внутрішній стан, зазначено хрестиком, і проставлено буквене позначення з відповідним індексом. Початкове стан автомата - a 6 . Внутрішні стану фіксують цифровий автомат в вигляді кодової комбінації стану пам'яті і забезпечують затримку для виконання дій в ОУ, підготовку та аналіз вхідних сигналів.
Тепер є всі три безлічі величин, необхідних для завдання ЦА: безліч вхідних сигналів X, вихідних сигналів Y, внутрішніх станів A.
Далі потрібно закодувати (за допомогою коду 8-4-2-1) позначені внутрішні стани. Тобто кожному внутрішньому стану присвоюється двійковий код. Кодування станів представлено в таблиці 1.
Таблиця 1 - Кодування станів цифрового автомата
Стан автомата
Q 4
Q 3
Q 2
Q 1
Двійковий код
а 0
0
0
0
0
0000
а 1
0
0
0
1
0001
а 2
0
0
1
0
0010
а 3
0
0
1
1
0011
а 4
0
1
0
0
0100
а 5
0
1
0
1
0101
а 6
0
1
1
0
0110
а 7
0
1
1
1
0111
а 8
1
0
0
0
1000
а 9
1
0
0
1
1001
а 10
1
0
1
0
1010
а 11
1
0
1
1
1011
Для побудови цифрового автомата буде застосовуватися серія мікросхем 561.
Даний ЦА буде будуватися на JK-тригерах 561ТВ1. Число тригерів для побудови регістра станів одно розрядності кодової комбінації стану. У даному автоматі використовується чотири тригери. Тригери за своєю структурою є динамічними, що є важливим при побудові схем цифрових автоматів. Використання таких тригерів запобігає явище гонок, яке може призвести до неправильної роботі автомата.
Для подальших розрахунків потрібно таблиця переходів тригера (таблиця 2).
Рисунок 3 - Алгоритм функціонування цифрового автомата
Таблиця 2 - Таблиця переходів JK-тригера
Перехід
J
K
0 в†’ 0
0
в”Ђ
0 в†’ 1
1
в”Ђ
1 в†’ 0
в”Ђ
1
1 в†’ 1
в”Ђ
0
2.2 Складання таблиці функціонування комбінаційного вузла автомата
Таблиця функціонування комбінаційного вузла автомата (Таблиця 3), заповнюється на основі графа, який зручно використовувати для завдання цифрового автомата.
Стан пристрою в графі буде відповідати вершин (Вузлів) графа, воно позначено кружком і буквеним позначенням стану. Вузли з'єднуються дугами, які показують напрямок переходу. На дугах записані умови переходу, під дією яких він відбувається, і вихідні сигнали, які при цьому повинні бути сформовані. Значення вихідних сигналів y 1 ... y 7 змінюється тільки при наступному перемиканні тригерів (при настанні наступного активного рівня). Граф представлений на малюнку 4.
Малюнок 4 - Граф переходів автомата
Граф побудований на основі алгоритму і містить повну інформацію про цифровому автоматі: число станів, переходи між станами, вплив зовнішніх умов, що формуються при переході керуючі сигнали.
Після побудови графа потрібно на його основі заповнити таблицю функціонування комбінаційного вузла автомата (таблиця 3).
Стовпці 1, 6, 11-16 і 25-31 заповнюються за графу переходів; 2-5, 7-10 - за таблицею кодування станів; 17-24 - за таблицею переходів.
Таблиця 3 - Таблиця функціонування комбінаційного вузла автомата
Стан автомата
Умова переходу
Сигнали управління тригером
Вихідні сигнали
Початкове
Нове
Т4
Т3
Т2
Т1
a
Q 4
Q 3
