20.7. СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫХ СХЕМ

20.7.1. ДИАГРАММА СОСТОЯНИЙ

Для того чтобы можно было систематически синтезировать последовательностные схемы (автоматы), необходимо

Рис. 20.35 Синхронный тактовый переключатель.

Рис. 20.36. Временные диаграммы.

Рис. 20.37. Пример диаграммы состояний. Состояние 0: начальное состояние Состояние 1: оостояние 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 системы представлено окружностью. Индекс обозначает вектор состояний и представляется с помощью переменной состояния 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 следует состояние если При напротив, 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 и нет условий, вызывающих выход из этого состояния, состояние 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

После включения напряжения питания последовательностное устройство переходит в определенное начальное состояние. Это обозначается стрелкой «вкл.». Установка в начальное состояние «1» или «0» производится за короткое время с помощью специальных логических схем.

Функционирование последовательностной 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 срабатывающих по фронту триггеров. Необходимые комбинационные схемы можно реализовать на логических схемах или с помощью ПЗУ.