
Решение:
Множество вершин X = {x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7}.
Вершины графа отожествляются с состояниями автомата таким образом, что множество состояний Q = {q1, q2, q3, q4, q5, q6, q7}. Переход автомата из одного состояния в другое осуществляется под воздействием множества входных сигналов X={x1, x2, x3, x4}. Автомат позволяет вырабатывать выходные сигналы Y={y1, y2, y3}.
На основании аналитического описания ориентированного графа из задания № 1 запишем закон отображения состояний автомата:
Гq1 = {q1(x1/y1),q2(x2/y2),q4(x3/y2)},
Гq2 = {q1(x1/y3),q5(x4/y2)},
Гq3 = {q1(x1/y3),q6(x2/y2)},
Гq4 = {q1(x3/y3),q2(x4/y3) ),q7(x1/y2)}},
Гq5 ={q2(x1/y3),q3(x2/y3},
Гq6 = {q3(x3/y3),q4(x4/y3)},
Гq7 = {q4(x3/y3),q5(x4/y3)}.
Обобщенная таблица переходов и выходов соответствующего конечного автомата представлена в табл. 2.
Таблица 2
X |
Q |
q1 |
q2 |
q3 |
q4 |
q5 |
q6 |
q7 |
X1 |
Q1/y1 |
Q1/y3 |
Q1/y3 |
Q7/y2 |
Q2/y3 |
─ |
─ |
|
X2 |
Q2/y2 |
─ |
Q6/y2 |
─ |
Q3/y3 |
─ |
─ |
|
X3 |
Q4/y2 |
─ |
─ |
Q1/y3 |
─ |
Q3/y3 |
Q4/y3 |
|
X4 |
─ |
Q5/y2 |
─ |
Q2/y3 |
─ |
Q4/y3 |
Q5/y3 |
Осуществим структурный синтез автомата, заданного табл. 1. В качестве элементов памяти используем D-триггеры, в качестве элементной базы используем логические элементы ИЛИ-НЕ.
Количество букв входного алфавита n = 4
Количество входов p ≥ log2 n = log2 4 = 2;
Количество букв выходного алфавита m = 3
Количество выходов e ≥ log2 m = log2 3 = 2;
Количество состояний r = 6
Количество триггеров z ≥ log2 r = log2 6 = 3.
Приступаем к кодированию:
|
u |
u1 |
u2 |
|
x1 |
1 |
0 |
5 |
|
x2 |
1 |
1 |
3 |
|
x3 |
0 |
0 |
4 |
|
x4 |
0 |
1 |
4 |
|
v1 |
v1 |
|
y1 |
1 |
0 |
1 |
y2 |
0 |
1 |
5 |
y3 |
0 |
0 |
10 |
q |
w
|
w1 |
w2 |
w3 |
|
q1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
|
q2 |
1 |
0 |
0 |
3 |
|
q3 |
0 |
0 |
1 |
2 |
|
q4 |
0 |
1 |
0 |
3 |
|
q5 |
0 |
1 |
1 |
2 |
|
q6 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
q7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
На основании результатов кодирования строим обобщенную таблицу переходов и выходов структурного автомата (табл.3), заменяя состояния, входные и выходные переменные их кодами.
Таблица 3
u1u2 |
w1w2w3
|
000 |
100 |
001 |
010 |
011 |
110 |
110 |
|||||||
10 |
000/10 |
000/00 |
000/00 |
111/01 |
100/00 |
─ |
─ |
||||||||
11 |
100/01 |
─ |
110/01 |
─ |
001/00 |
─ |
─ |
||||||||
00 |
010/01 |
─ |
─ |
000/00 |
─ |
001/00 |
010/00 |
||||||||
01 |
─ |
011/01 |
─ |
100/00 |
─ |
010/00 |
011/00 |
Используя таблицу переходов D-триггера и данные предыдущей таблицы, составим обобщенную таблицу функционирования структурного автомата (табл.4). Функции возбуждения трех триггеров обозначены через D1, D2, D3, соответственно.
Таблица 4
u1 |
u2 |
w1(t) |
w2(t) |
w3(t) |
w1 (t+1) |
w2 (t+1) |
w3 (t+1) |
v1 |
v2 |
D1 |
D2 |
D3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
* |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
По этой таблице запишем СДНФ выходных функций V и функций возбуждения триггеров D1, D2, D3, зависящих от набора переменных u1, u2, w1(t), w2(t), w3(t). В результате получим систему логических функций для построения комбинационной части автомата:
Минимизируем функции согласно картам Карно:
Карта Карно для V1
V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
* |
* |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
* |
* |
* |
* |
0 |
* |
0 |
0 |
|
* |
0 |
0 |
* |
0 |
0 |
* |
* |
|
* |
0 |
0 |
0 |
* |
0 |
* |
* |
Карта Карно для V2
V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
* |
* |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
* |
* |
* |
* |
1 |
* |
0 |
1 |
|
* |
0 |
0 |
* |
1 |
0 |
* |
* |
|
* |
0 |
0 |
1 |
* |
0 |
* |
* |
Карта Карно для D1
D1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
* |
* |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
* |
* |
* |
* |
1 |
* |
0 |
1 |
|
* |
1 |
1 |
* |
0 |
0 |
* |
* |
|
* |
1 |
1 |
1 |
* |
1 |
* |
* |
D1=
Карта Карно для D2
D2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
* |
* |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
* |
* |
* |
* |
0 |
* |
1 |
1 |
|
* |
0 |
1 |
* |
1 |
1 |
* |
* |
|
* |
0 |
0 |
1 |
* |
1 |
* |
* |
D2=
Карта Карно для D3
D3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
* |
* |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
* |
* |
* |
* |
0 |
* |
0 |
1 |
|
* |
1 |
1 |
* |
0 |
0 |
* |
* |
|
* |
0 |
0 |
1 |
* |
0 |
* |
* |
D3=
Функциональная схема структурного автомата:
D

V2

w3
w3
u1
u1
u2
u2
V1
w1
w1
w2
w2
&

&
&
&

&

&

&
&
&
&
&




&
D
D
&
&
&
&
&
&
&
&
&

&