Читальный зал -->  Полупроводниковая схемотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 [ 119 ] 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

Рис. 20.37. Пример диаграммы состояний.

Состояние 0; начальное состояние Состояние 1: состояние разветвления. Состояние 2: состояние ожидания. Состояние 3: состояние перехода.

сформулировать задачу. Для этого можно воспользоваться диаграммами состояний, пример которых приведен на рис. 20.37.

Каждое состояние Sz системы представлено окружностью. Индекс Z обозначает вектор состояний и представляется с помощью переменной состояния z,. При этом целесообразно использовать двоичный код.

Переход из одного состояния в другое показан стрелкой. Обозначение стрелки показывает, при каком условии должен осуществиться переход. Например, на рис. 20.37 за состоянием S(Q = Si следует состояние = S2, если Xj = 1. При

x, = О, напротив, S(tj+i) = Sq. Стрелка, у которой отсутствует переменная, обозначает безусловный переход.

Для синхронных последовательностных схем нужно принять во внимание дополнительное условие, что переход совершается не в тот момент, когда выполняются условия перехода, а лишь при поступлении ближайшего управляющего фронта тактового импульса. Поскольку это ограничение действительно для всех переходов в системе, оно, как правило, не вносит никаких дополнительных изменений в диаграмму состояний. Ниже мы ограничимся рассмотрением синхронных последовательностных схем, так как их синтез проще.

Если автомат находится в состоянии Sz и нет условий, вызывающих выход из этого состояния, состояние Sz сохраняется. Эта ситуация в необходимых случаях отображается линией со стрелкой, входящей в ту же вершину графа, из которой она исходит. На рис. 20.37 в качестве примера показан такой переход для состояния Sj.

После включения напряжения питания последовательностное устройство переходит в определенное начальное состояние. Это обозначается стрелкой вкл. . Установка в начальное состояние 1 или О производится за короткое время с помощью специальных логических схем.

Функционирование последовательност-ной схемы может быть представлено не только диаграммой состояний, но и с помощью последовательной диаграммы переходов, пример которой показан на рис. 20.38. Такое представление применяется при синтезе последовательностных схем с помощью микрокомпьютеров. Этот вопрос будет рассмотрен в следующей главе.

Общая структурная схема автомата была приведена на рис. 20.1. Для запоминания состояний автомата требуется память в виде срабатьгеаюпдих по фронту триггеров. Необходимые комбинационные схемы можно реализовать на логических схемах или с помощью ПЗУ.

20.7.2. ПРИМЕР СИНТЕЗА ПЕРЕКЛЮЧАЕМОГО СЧЕТЧИКА

В качестве примера рассмотрим счетчик, цикл счета которого составляет О, 1, 2, 3 или О, 1, 2 в зависимости от управляюще-

Рис. 20.38. Эквивалентная граммы.

блок-схема про-

Вкл.

Рис. 20.39. Диаграмма состояний для счетчика с переменным циклом счета.

Цикл счета =

i при X = 0. 4 при X = 1.

го входа X (О или 1). Соответствующая диаграмма состояний приведена на рис. 20.39. Так как система может находиться в четырех состояниях, необходимы два триггера для запоминания вектора состояний Z с переменными Zq и z. Поскольку состояние счетчика можно определить непосредственно с помощью этих переменных, то они служат одновременно и выходными переменными. Кроме того, необходимо еще формировать сигнал переноса у в случае, когда х = 1 и состояние счетчика Z = 3 или когда х = О, а z = 2.

Таким образом, получаем схему, представленную на рис. 20.40, с таблицей истинности 20.6. В левой части таблицы приведены все комбинации значений, которые могут принимать входная переменная и переменные состояний. Из диаграммы состояний на рис. 20.39 можно определить соответствие между комбинациями и следующими состояниями системы, которые представлены в правой части табл. 20.6.

Таблица 20.6

Таблица истиииости к диаграмме состояний 20.39

Z(t.)

Z(f..,)

X г,
0 0
0 0
0 1		0 .
0 1
1 0
1 0
1 1
1 1
Адрес ПЗУ		Содержание

Рис. 20.40. Последовательностная схема, реализующая счетчик с переменным циклом.

В этой таблице даны также значения переменной переноса у.

Если комбинационная часть реализуется в виде ПЗУ, то таблицу истинности 20.6 можно использовать непосредственно как таблицу для программирования ПЗУ. При этом входные переменные и переменные состояния могут служить в качестве адресного кода. По действующим адресам записываются новое значение Z вектора состояния Z и выходной переменной у. Для реализации рассматриваемого счетчика необходимо, следовательно, ПЗУ емкостью 8 слов по 3 бит. Наименьшее ППЗУ имеет емкость 32 X 8 бит (например, SN 74S288). Следовательно, используется только десятая часть его информационной емкости.

Из таблицы истинности 20.6 можно вывести следующие переключательные функции:

Zl = ZqZi -i- XZoZi,

z о = ZqZi -f- xZq, у = xfoZj -i- xZoZj.

Отсюда можно получить представленную на рис. 20.41 реализацию описываемой схемы с помощью логических элементов. Ясно, что аппаратурные затраты в последнем случае во много раз больше, чем при использовании ПЗУ. Построение последовательностных устройств на основе ПЗУ кроме малых аппаратурных затрат имеет еще и определенное преимущество в гибкости: можно перепрограммировать ПЗУ и получить без дополнительных изменений схему с другими свойствами.

Рис. 20.41. Счетчик с переменным циклом, комбинационная схема которого построена на логических элементах.

Реализация последовательностных схем на вентилях может быть рекомендована лишь в особых случаях, например для стандартных счетчиков.

Однако и при разработке сложных последовательностных схем на основе ПЗУ очень быстро наталкиваются на ограничение, связанное с чрезмерным возрастанием необходимой информационной емкости памяти. Поэтому в следующем разделе будут описаны некоторые специальные способы, с помощью которых значительно облегчается рещение этой проблемы.

20.7.3. СОКРАЩЕНИЕ ЕМКОСТИ ПАМЯТИ

Как видно из основной схемы на рис. 20.1, в последовательностную схему включена комбинационная схема с п -\- I

входами и п + т выходами. Здесь и-число переменных состояния, /-число входных переменных, х и т-число выходных переменных у. При реализации комбинационной схемы с помощью ПЗУ получается следующая емкость памяти:

2 * слов по (и -I- т) бит = (п + + 1)2 - бит. При этом существует возможность поставить в соответствие каждой комбинации переменных состояния и входных переменных определенный выходной вектор Y. На практике, однако, значения больишн-ства выходных переменных полностью определяются переменными состояния и лищь некоторые зависят от части входных переменных.

На этом основании предлагается разделить ПЗУ на две части, как на рис. 20.42. Первая часть-это программное ПЗУ. Оно

Рис. 20.42 Реализация памяти путем разделения большого ПЗУ на две части.

Память перемент

быдачи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 [ 119 ] 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.