Синтез цифрового конечного автомата Мили

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федера­ции.

Новосибирский Государственный
Техниче­ский Университет.

Расчётно-графическая работа по схемотехнике.

Синтез цифрового конечного автомата Мили.

Вариант №3.

Факультет АВТ.
Кафедра АСУ.
Группа А-513.
Студент Борзов Андрей Николаевич.
Преподаватель Машуков Юрий Матвеевич.
Дата 20 мая 1997 года.

Новосибирск – 1997.
Синтез цифрового конечного автомата Мили.

Построение графа конечного автомата.
Для заданного графа составить таблицу переходов и таблицу выходов.
Составляется таблица возбуждения памяти автомата.
Синтезируется комбинационная схема автомата.
Составить полную логическую схему автомата на указанном наборе элементов или базисе.
Составить электрическую схему на выбранном наборе интегральных микросхем.

Вариант №3.

RS — триггер.

Базис LOGO (ЛОГО).

Вершина графа
a1
a2
a3
a4

Сигнал
Zi
Wj
Zi
Wj
Zi
Wj
Zi
Wj

Дуга из вершины
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234

Соответствующие дугам индексы сигналов
0024
0034
2014
2013
0032
0042
0400
0100

1. Построение графа.
Z2W2
a1 a2

Z4W4 Z1W1
Z2W3 Z4W3
Z4W1

Z3W4

a3 a4
Z2W2
Таблицы переходов.
a(t+1)=d[a(t); z(t)]

Сост. вх.
a1
a2
a3
a4

Z1
ѕ
a3
ѕ
ѕ

Z2
a3
a1
a4
ѕ

Z3
ѕ
ѕ
a3
ѕ

Z4
a4
a4
ѕ
a2

W(t)=l[a(t); z(t)]

Сост. вх.
a1
a2
a3
a4

Z1
ѕ
W1
ѕ
ѕ

Z2
W3
W2
W2
ѕ

Z3
ѕ
ѕ
W4
ѕ

Z4
W4
W3
ѕ
W1

2. Определение недостающих входных данных.
Для этого используем
K=4 [ak]
P=4 [Zi]
S=4 [Wj]
Определяем число элементов памяти
r і log2K = 2
Число разрядов входной шины
n і log2P = 2
Число разрядов выходной шины
m і log2S = 2
3. Кодирование автомата.

Внутреннее состояние
Входные шины
Выходные шины

a1=
00
Z1=
00
W1=
00

a2=
01
Z2=
01
W2=
01

a3=
10
Z3=
10
W3=
10

a4=
11
Z4=
11
W4=
11

Q1Q2

x1x2

y1y2

4. С учётом введённых кодов ТП и таблицы выходов будут иметь следующий вид.

Td

x1x2Q1Q2
00
01
10
11

00
ѕ
10
ѕ
ѕ

01
10
00
11
ѕ

10
ѕ
ѕ
10
ѕ

11
11
11
ѕ
01

Tl

x1x2Q1Q2
00
01
10
11

00
ѕ
00
ѕ
ѕ

01
10
01
01
ѕ

10
ѕ
ѕ
11
ѕ

11
11
10
ѕ
00

5. По таблицам выходов составляем уравнения логических функций для выходных сигналов y1 и y2, учитывая, что в каждой клетке левый бит – y1, а правый бит – y2.
; (1)
. (2)
Минимизируем уравнения (1) и (2).

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
X

X
X

01
1

X

11
1
1

X

10

X
1

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
X

X
X

01

1

1

11
1
X

X

10

X
1

; .
6. Преобразуем ТП в таблицу возбуждения памяти.

вх. сигн
Q1
0
Q2
0

Q1
0
Q2
1

Q1
1
Q2
0

Q1
1
Q2
1

x1,x2
R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

00

0
1
1
0

01
0
1

0


0
1
0

0

0
1

10

0


0

11
0
1
0
1

0
1
0

1
0
0

7. По таблице возбуждения памяти составляем логические функции сигналов на каждом информационном входе триггера.

8. Минимизируем логические функции сигналов по пункту 7.

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

01

X

11

1

10

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

1

01
X
1

11

10

X

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

1

01
1

X

11
1
1

10

X

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

01

1

11
1
X
X

10

9. По системе уравнений минимизированных функций входных, выходных сигналов и сигналов возбуждения элементов памяти составляем логическую схему цифрового автомата.

10. Электрическая схема цифрового автомата.

Логические элементы.

К176ЛЕ5 К176ЛА8 К176ЛА7 К176ЛА9

DD1 – К176ЛЕ5
DD2 – К176ЛА8
DD3 – К176ЛА7
DD4 – К176ЛА9
DD5 – К176ТВ1

Реализуем электрическую схему на базе типовой интегральной серии микросхем К176.

8

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации.

Новосибирский Государственный
Технический Университет.

Расчётно-графическая работа по схемотехнике.

Синтез цифрового конечного автомата Мили.

Вариант №2.

Факультет АВТ.
Кафедра АСУ.
Группа А-513.
Студент Бойко Константин Анатольевич.
Преподаватель Машуков Юрий Матвеевич.
Дата 24 апреля 1997 года.

Новосибирск – 1997.
Синтез цифрового конечного автомата Мили.

Построение графа конечного автомата.
Для заданного графа составить таблицу переходов и таблицу выходов.
Составляется таблица возбуждения памяти автомата.
Синтезируется комбинационная схема автомата.
Составить полную логическую схему автомата на указанном наборе элементов или базисе.
Составить электрическую схему на выбранном наборе интегральных микросхем.

Вариант №2.

RS — триггер.

Базис И–НЕ.

Вершина графа
a1
a2
a3
a4

Сигнал
Zi
Wj
Zi
Wj
Zi
Wj
Zi
Wj

Дуга из вершины
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234

Соответствующие дугам индексы сигналов
1020
4010
0403
0404
4320
4240
2043
3032

1. Построение графа.

Z1W4

Z3W4
a1 a2
Z2W1

Z4W3 Z4W4
Z2W4

a4 a3 Z4W4
Z2W3 Z3W2

Z3W2
Таблицы переходов.
a(t+1)=d[a(t); z(t)]

Сост. вх.
a1
a2
a3
a4

Z1
a1


Z2
a3

a1
a4

Z3

a1
a4
a3

Z4

a3
a3
a2

W(t)=l[a(t); z(t)]

Сост. вх.
a1
a2
a3
a4

Z1
W4


Z2
W1

W4
W3

Z3

W4
W2
W2

Z4

W4
W4
W3

2. Определение недостающих входных данных.
Для этого используем
K=4 [ak]
P=4 [Zi]
S=4 [Wj]
Определяем число элементов памяти
r і log2K = 2
Число разрядов входной шины
n і log2P = 2
Число разрядов выходной шины
m і log2S = 2

3. Кодирование автомата.

Внутреннее состояние
Входные шины
Выходные шины

a1=
00
Z1=
00
W1=
00

a2=
01
Z2=
01
W2=
01

a3=
10
Z3=
10
W3=
10

a4=
11
Z4=
11
W4=
11

Q1Q2

x1x2

y1y2

4. С учётом введённых кодов ТП и таблицы выходов будут иметь следующий вид.

Td

x1x2Q1Q2
00
01
10
11

00
00


01
10

00
11

10

00
11
10

11

10
10
01

Tl

x1x2Q1Q2
00
01
10
11

00
11


01
00

11
10

10

11
01
01

11

11
11
10

5. По таблицам выходов составляем уравнения логических функций для выходных сигналов y1 и y2, учитывая, что в каждой клетке левый бит – y1, а правый бит – y2.

; (1)
. (2)

Минимизируем уравнения (1) и (2).

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
1
X
X
X

01

X
1
1

11
X
1
1
1

10
X
1

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
1
X
X
X

01

X

1

11
X
1

1

10
X
1
1
1

; .

6. Преобразуем ТП в таблицу возбуждения памяти .

вх. сигн
Q1
0
Q2
0

Q1
0
Q2
1

Q1
1
Q2
0

Q1
1
Q2
1

x1,x2
R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

R1
S1
R2
S2

00

0

0

01
0
1

0

1
0

0

0

0

10


0
1
0

0

0
1

0

1
0

11

0
1
1
0

0


0

1
0
0

7. По таблице возбуждения памяти составляем логические функции сигналов на каждом информационном входе триггера.

Минимизируем логические функции сигналов по пункту 7.

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
X

01

1

11

1

10

X

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00
X

01
X

X

11

1

X

10

1
1

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

01
1

X

11

1

X

10

X
X

x1x2Q1Q2
00
01
11
10

00

01

X

11

X

10

1

9. По системе уравнений минимизированных функций входных, выходных сигналов и сигналов возбуждения элементов памяти составляем логическую схему цифрового автомата.

10. Электрическая схема цифрового автомата.

Логические элементы.

К176ЛЕ5 К176ЛА8 К176ЛА7 К176ЛА9

DD1 – К176ЛЕ5
DD2 – К176ЛА8
DD3 – К176ЛА7
DD4 – К176ЛА9
DD5 – К176ТВ1

Реализуем электрическую схему на базе типовой интегральной серии микросхем К176.

8