Курсовая работа: Структурные автоматы

В качестве элементов памяти структурного автомата обычно используются триггеры. Как уже было сказано, с точки зрения прикладной теории цифровых автоматов, триггер - это элементарный автомат Мура, обладающий полной системой переходов и полной системой выходов.

Триггер характеризуется числом информационных входов, внутренних состояний, числом выходных сигналов и т.д. выходные сигналы триггера отождествляются с его внутренними состояниями, именно поэтому таблица переходов совпадает с таблицей выходов и триггер задается только одной из них (таблицей переходов). Как правило, триггер формирует как прямой сигнал, так и инверсный.

Рассмотрим некоторые из этапов канонического метода более подробно, с применением специальных методов.

Рисунок 5- Функциональная схема автомата

4.1 Элементы памяти с одним информационным входом

Существует только 4 типа запоминающих элементов с одним информационным входом, имеющих полную систему переходов и выходов: D-триггер, Т-триггер, -триггер, -триггер. Таблицы их переходов представлены табл. 17 - 20. соответственно, а условные графические изображения триггеров представлены на рис. 6. Входы D, T, называются информационными.

Таблицы переходов триггеров составляются только для информационных входов. Остальные входы являются вспомогательными. В частности, вход C - вход для подключения синхросерии (о чем будет сказано ниже). Каждый из триггеров имеет два выхода. Появление единичного сигнала на выходе, помеченном на рисунках символом q, означает, что триггер находится в единичном состоянии. Появление единичного сигнала на выходе говорит о нулевом состоянии.

а) б) в) г )

Рисунок 6- Условное графи ческое обозн ачение триггеров:

а)D-триггер; б) Т-триггер; в) D-триггер; г) T-триггер

В таблицах переходов две первые колонки одинаковые - в них перечислены все возможные комбинации входного сигнала и состояния элемента памяти. Для того, чтобы элементарный автомат имел полную систему переходов, колонку Q(t+1) следует заполнить таким образом, чтобы во второй и третьей колонках встречались все возможные типы переходов (00, 01, 10, 11). Для триггера типа D колонка Q(t+1) и D совпадают, т.к. выходной сигнал отождествляется с состоянием, то это означает, что данный элемент является элементом задержки на 1 такт. Его хар актеристическое уравнение имеет вид:

Q(t+1)=d(Q(t), D(t))= DQvD = D.

Триггер типа Т изменяет свое состояние только при подаче на его вход «1». Это триггер со счетным входом. Его характеристическое уравнение имеет вид:

Q(t+1 )=d(Q(t), (t))= QvT.

4.2 Элементы памяти с двумя информационными входами

Триггеры с двумя информационными входами имеют различное построение в зависимости от режимов использования имеющихся входов. Основными, наиболее распространенными двухвходовыми триггерами являются RS-триггер, JK-триггер, синхронизированный D-триггер. Рассмотрим подробнее каждый из них.

RS-триггер

Название этого элемента происходит от английских слов «set-reset» - «установка-сброс». Он имеет два установочных входа: S -установка в 1, R - установка в ноль (сброс). Работа описывается таблицей переходов (табл. 21). На 6 и 7 наборах функция не определена, т.к. считается, что нет необходимости устанавливать данный триггер в положение «1» и «О» одновременно. Таким образом, входная комбинация 11 для RS-триггера является запрещенной и не должна возникать в реальных условиях работы.

Характеристическое уравнение после его преобразования и минимизации имеет вид:

Q(t+1 )=d (Q(t), R(t), S(t))= Q v S.

Это соотношение показывает, что при нулевом сигнале на входе «установка в ноль» (R=0) RS-триггер является дизъюнктором накапливающего типа. Он осуществляет логическое сложение содержимого триггера Q(t) и сигнала S(t), после чего результат операции записывается вместо первого слагаемого. В частном случае, при обнуленном триггере, осуществляется запись в триггер той информации, которая поступила на вход S. Условное графическое обозначение RS-триггера представлено на рис. 7.а).

а) б) в)

Рисунок 7- Условное графическое обозначение триггеров:

а) RS-триггер; б) JK-триггер; в) синхронизированный D-триггер.

J - K -триггер

Он имеет два установочных входа: J - установка в 1, К - установка в ноль. Работа описывается таблицей переходов (табл. 22). Для него не существует запрещенных наборов входных сигналов.