Автомат цифровой (стр. 2 из 5)
В состав операционного устройства входят следующие микросхемы: регистры – К533 ИР25, сумматоры – К555 ИМ6, счетчики – К555 ИЕ 11, К555 ИЕ 16. Структурная схема операционного устройства представлена на рис
унке 3.Рисунок 3. Структурная схема операционного устройства
Под действием управляющего сигнала y1 в счетчике CT2 должен быть организован режим сброса.
Под действием управляющего устройства y2 в регистрах RG2 и RG3 должен быть организован режим сброса.
Под действием управляющего устройства y3 в счетчике CT1 должен быть организован режим параллельной нагрузки, и на входы D должен действовать двоичный код, соответствующий числу n.
Под действием управляющего устройства y4 в регистре RG1 должен быть организован режим параллельной загрузки, и на входы D должны поочередно подаваться двоичные коды, соответствующие элементам проверяемого массива.
В качестве сумматора SM1 используется арифметико–логическое устройство К155ИП3. В нем сравниваются элементы проверяемого массива, с числом «В». Для сравнения в АЛУ должен быть организован режим «вычитания». На выходе Cn+4 формируется признак X1.
Под действием управляющего сигнала y5, элемент массива, равный числу «B», подается на входы A, сумматора SM3, и в регистрах RG2 и RG3 должен быть организован режим параллельной загрузки.
Под действием управляющего сигнала y6 в счетчике Сч.2 должен быть организован режим счета на увеличение.
Под действием управляющего сигнала y7 в счетчике CT1, должен быть организован режим счета на уменьшение.
На выходе переноса при счете на уменьшение TCD формируется признак x2.
4. СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
4.1 Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах
В микрокоманды Y можно объединить управляющие сигналы y, под действием которых выполняются микрооперации в различных не связанных между собой блоках, а также управляющие сигналы y последовательность формирования которых в процессе выполнения алгоритма не изменяется. Алгоритм функционирования цифрового автомата представлен на рисунке 4.
Рисунок 4. Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах
Микрокоманда Y1 включает управляющие сигналы y1, y2, y3.
Микрокоманда Y2 включает управляющий сигнал y4.
Микрокоманда Y3 включает управляющие сигналы y5, y6.
Микрокоманда Y4 включает управляющий сигнал y7.
Выполним разметку алгоритма, при которой символами a0 обозначим начало и конец алгоритма, символами a1, a2, a3, a4, обозначим операторные блоки.
Символы a0, a1, a2, a3, a4 соответствуют состояниям цифрового автомата.
4.2 Граф функционирования цифрового автомата
Граф функционирования цифрового автомата строится на основе алгоритма функционирования цифрового автомата в микрокомандах. В узлах графа записаны состояния цифрового автомата, стрелками показаны возможные переходы, над стрелками записаны условия переходов. Выделенные стрелки соответствуют безусловным переходам. Граф функционирования цифрового автомата представлен на рисунке 5.
 |
 | ||
 | ||
Рисунок 5. Граф функционирования цифрового автомата
Из состояния a0 выполняется безусловный переход в состояние a1. Из состояния a1 выполняется безусловный переход в состояние a2. Из состояния a2 при условии x1 равном 0 выполняется переход в состояние a4, а при условии x1 равном 1 выполняется переход в состояние a3.Из состояния a3, выполняется безусловный переход в состояние a4. Из состояния a4 при условии x2 равном 1 выполняется переход в состояние a0, а при условии x2 равном 0, выполняется переход в состояние a2.
4.3 Кодирование состояний
Для кодирования состояний цифрового автомата выбираем RS-триггеры. Необходимое количество триггеров выбирается из условия минимального n, удовлетворяющего соотношению (1)
, (1)где n – необходимое количество триггеров;
N – количество состояний цифрового автомата.
Для N равного 5, n равно 3. Каждому состоянию цифрового автомата поставим в соответствие комбинацию состояний триггеров. Кодирование состояний цифрового автомата представлено в таблице 1.
Таблица 1. Кодирование состояний
| Состояния автомата | Состояния триггера | ||
| а | Q2 | Q1 | Q0 |
| a0 | 0 | 0 | 0 |
| a1 | 0 | 0 | 1 |
| a2 | 0 | 1 | 0 |
| a3 | 0 | 1 | 1 |
| a4 | 1 | 0 | 0 |
| Текущее состояние | Следующее состояние | Условие перехода | Сигналы управления триггерами | ||||||||
| a | Q2 | Q1 | Q0 | a | Q2 | Q1 | Q0 | T2 | T1 | T0 | |
| a0 | 0 | 0 | 0 | a1 | 0 | 0 | 1 | - | - | - | S0 |
| a1 | 0 | 0 | 1 | a2 | 0 | 1 | 0 | - | - | S1 | R0 |
| a2 | 0 | 1 | 0 | a3 | 0 | 1 | 1 | | - | - | S0 |
| a2 | 0 | 1 | 0 | a4 | 1 | 0 | 0 | | S2 | R1 | - |
| a3 | 0 | 1 | 1 | a4 | 1 | 0 | 0 | - | S2 | R1 | R0 |
| a4 | 1 | 0 | 0 | a0 | 0 | 0 | 0 | | R2 | - | - |
| a4 | 1 | 0 | 0 | a2 | 0 | 1 | 0 | | R2 | S1 | - |
Для перевода RS-триггера из “0” состояния в “1” необходимо активный логический уровень подать на вход установки в единичное состояние S. Для перевода RS-триггера из “1” состояния в “0” необходимо активный логический уровень (0 или 1) подать на вход R.
4.5 Функции возбуждения триггеров и формирования управляющих сигналов
В каждом состоянии цифрового автомата формируется соответствующая микрокоманда Y. Для микрокоманд Y можно записать логические выражения (2-5).
Y1 = а 1 (2)
Y2 = а2 (3)
Y3 = а3 (4)
Y4 = а4 (5)
Логические выражения для сигналов управления триггерами запишем как простую дизъюнкцию конъюнкций текущего состояния и условия перехода, при которых эти сигналы получаются. Сигналы управления триггерами формируются в соответствии с логическими выражениями (6-11).
(6) 
(7) 
(8) 
(9) 
(10) 
(11)4.6 Схема управляющего устройства
Управляющее устройство состоит из дешифратора (К 553 ИД 6); комбинационного узла, построенного с помощью логических выражений (6-11) и трех RS-триггеров с инверсными входами (микросхема К 555 ТР 2).Схема управляющего устройства представлена на рисунке 6.