книги / Проектирование дискретных устройств автоматики

серии ТТЛ и имеет четыре адресных входа Х\, х2, хз, *4, два вхо­ да стробирования (W0, l^i) и 16 выходов (уо, Уи —, l/is).

В случае, когда на обоих входах стробирования имеется логи­ ческий нуль, на одном из выходов также появляется логический нуль в соответствии с двоичным кодом на адресных входах. При наличии на одном или обоих входов W0, W\ единицы, все входы будут иметь уровень логической единицы.

Если необходимо построить дешифратор большей емкости, на­ пример на 32 выхода, то один из входов Wo или Wi первого де­ шифратора подключается через схему НЕ к аналогичному входу второго дешифратора. Объединенный стробирующий вход первого дешифратора будет адресным входом с весом 16, а выходы второ­ го дешифратора будут иметь нумерацию 16—31.

Дешифратор на микросхеме К155ИД4 состоит из двух деши­ фраторов на четыре выхода с объединенными адресными входами А, В и раздельными входами стробирования Si, D для первых четырех выходов £>,• и Е, S 2— для вторых четырех выходов £j.

При наличии единицы на входе D, нуля на входе Si и едини­ цы на входе Е или S 2 на одном из выходов Д,- появится потенци­ ал логического нуля, соответствующий двоичному коду на входах

четыре выхода или как один на восемь выходов. В последнем слу­ чае третьим информационным входом с весом 4 будет вход D, объединенный с одним из входов Е или S2, а объединенный вход Si с другим из входов Е или S 2 будут стробирующим входом все­ го дешифратора.

Кроме рассмотренных Микросхем серия 155 содержит ряд мультиплексоров, ОЗУ и ПЗУ, принцип действия которых приво­ дится в [35].

Контрольные вопросы

1.Как производятся включение и выключение герконов ферридовых реле с ком­ пенсацией магнитных потоков?

2 . Поясните принцип работы ферридового реле с размагничиванием магнитной системы.

3.В чем заключается отличие в принципах работы МФС и МИС?

4.Как строится схема счетчика с уменьшенным числом импульсов счета?

3.Каковы особенности работы различных дешифраторов серии 155?

от смены состояний входа. Из множества внутренних состояний выделяется некоторое состояние хо, называемое начальным внут­ ренним состоянием автомата.

Конечный автомат может быть представлен в виде рассмотрен­ ного выше ориентированного ЛП с s обратными связями, причем состояния входа и выхода ЛП являются соответственно состоя­ ниями входа и выхода конечного автомата. Внутренними состоя­ ниями конечного автомата являются состояния ЭП. Очевидно, что множества состояний входа и выхода конечны, так как число двузначных входов и выходов конечно. (Рассматриваются только двузначные сигналы.)

Множество внутренних состояний характеризует память авто­ мата. В том случае, когда множество внутренних состояний не является конечным, автомат выходит из класса конечных и на­ ми рассматриваться не будет. Далее описываются только конеч­ ные автоматы, поэтому термин «конечный» часто $дем опус­ кать.

Предполагается, что автомат функционирует в дискретные мо­

такта сохраняются неизменными состояния входа, выхода и внут­ реннее состояние автомата. Время, в течение которого состояние входа автомата не изменяется, обозначим через Т. В зависимости от того, чем определяется длительность этого интервала времени, различаются два класса автоматов: синхронные и асинхронные.

Синхронные автоматы характеризуются тем, что имеется ге­ нератор тактовых (или синхронизирующих) сигналов (ТГ) и вход­ ные сигналы могут воздействовать на автомат лишь при наличии сигнала от тактового генератора (рис. 3.2,а). Таким образом, вре­ мя Т строго фиксировано и определяете^ длительностью сигнала тактового генератора. Автомат может воспринимать новое состоя­

püBGHCTBO Train ^>тmax, чтобы при любом конечном числе г неус-

ТОЙЧИВЫХ тактов Хтах^<Тш%п>

Функционирование, или поведение автомата при заданных множествах {рг}, {Xj}, {х/} и начальном внутреннем состоянии хо, полностью детерминировано и определяется функциями перехо­ дов и выходов. Функция переходов устанавливает зависимость внутреннего состояния автомата в следующий момент времени (М-1) от состояния входа и внутреннего состояния в настоящий момент времени t:

Функция выходов устанавливает зависимость состояния выхо­ да автомата от состояния входа и внутреннего состояния автома­ та в один и тот же момент времени t:

Часто удобно использовать понятие «состояние автомата», ко­ торое, в отличие от внутреннего состояния, иногда называют полным. Состояние автомата \х в момент времени t определяется внутренним состоянием и состоянием входа автомата в этот же момент времени. Заметим, что множество состояний {jxi, рг, рл} (причем р (/)е { р т }) конечного автомата всегда конечно, так как

R=NS.

Таким образом, внутреннее состояние автомата в момент вре­ мени /-1-1 и состояние выхода автомата в момент t определяется состоянием автомата в момент времени t:

ственно функции переходов и выходов. Автоматы, для которых

маты, для которых функции выходов или переходов определены не на всех этих парах, называют недоопределенными. При этом автоматы, у которых для какой-либо пары [p(rf); x(f)] функция выходов определена, а функция переходов не определена, обычно не рассматриваются.

Состояние р (/) недоопределенного автомата, соответствующее паре [р(0; х(/)], на которой функция переходов не определена, называют неиспользуемым. Остальные состояния будем называть используемыми. Если на каком-либо используемом состоянии ав-

качестве формальной модели ЦБУ дискретного устройства с кон­ центрированными функциональными связями (см. рис. 1.4,6). Общая структура микропрограммного автомата изображена на рис. 3.3.

Микропрограммный автомат вырабатывает последовательность воздействий zAl и zP) для включения операторных функцио­

нальных блоков (ОФБ^ и логических функциональных блоков (JlOBj) соответственно.

При воздействии на ЛФБ; вырабатывается одно из двух воз­ можных значений проверяемого параметра р,, которое поступает на вход P, микропрограммного автомата. Следовательно, на вход p i воздействие может поступить лишь в том случае, если имеется воздействие на выходе zVj. Поэтому все входы MA разделяются

на две группы: внешние Г\, ..., гп и внутренние рь ..., рт. Выходы zPl, ..., zVm назовем внутренними, а zAl, —, zAk— внешними.

Зависимость поступления воздействий на внутренние входы микропрограммного автомата от его выходных воздействий — од­ на из основных особенностей микропрограммного автомата. Вто­ рой основной особенностью MA является то, что при неизменном

Набор значений сигналов на входах г\, —, гп образует состоя­ ние внешнего входа RiŒ{Ri, —, RL}, а на входах pi, ..., рт— со­ стояние внутреннего входа Р5е{ЛГ, Ри ..., Рм}, где N — состояние внутреннего входа при отсутствии воздействий на всех внутрен­ них выходах zPt —, zp т. Пара [P*; Р,] образует состояние (пол­

ное) входа микропрограммного автомата — pv . При L=1 микро­ программный автомат называется автономным.

Состоянием внешнего выхода является набор значений сигна­ лов на выходах zAi —, zAk, а состоянием внутреннего выхода —

набор значений сигналов на выходах zPt ,.„ zPm..

Микропрограммный автомат может иметь S внутренних со­ стояний (5 ^ 1 ) . При S = 1 микропрограммный автомат, очевидно, становится комбинационным. При S>1 среди внутренних со­

стояний MA кроме начального состояния х(0) =хо выделяют не­ которое число конечных состояний.

Конечным хк называют такое внутреннее состояние, из которо­ го автомат не может перейти в другое при неизменном состоянии внешнего входа. Обычно предполагается, что изменение состояния внешнего входа возможно только тогда, когда MA находится в на­ чальном или конечном внутреннем состоянии.

Если класс MA определяется особенностью его алгоритма функ­ ционирования при взаимодействии с функциональными блоками, то класс автоматов с распределенной задержкой — особенностью при­ меняемого элементного базиса. В автомате с распределенной за­ держкой каждый элемент логического преобразователя (ЛП) кроме реализации логической функции f обеспечивает также за­ держку х (рис. 3.4,а). Из модели данного элемента, изображенной на рис. 3.4,6, видно, что сигнал на входе элемента задержки т фор­ мируется только одним логическим элементом /, который иногда называют модулем. Таким образом, при представлении автомата с распределенной задержкой в виде модели с ЛП и элементом памя­ ти (ЭП) в виде задержки х получим схему, изображенную на рис. 3.5. Таким образом, характерной особенностью ЛП модели автома­ та с распределенной задержкой является то, что в нем имеется только один каскад логических элементов, а объем памяти авто­ мата определяется совокупностью задержек всех логических эле­

3.2. Автоматные языки описания условий работы проектируемого дискретного устройства

Для задания автомата существуют различные способы или, как говорят, языки. Рассмотрим лишь некоторые из них, получившие в последнее время наибольшее применение.

Для того чтобы задать алгоритм функционирования автомата,

будет реализовать одну из следующих трех последовательностей:

При задании условий работы автомата, служащего моделью реального устройства, часто удобно говорить не о состояниях вхо­ да и выхода, а о последовательности смены значения сигналов на входах и выходах автомата. Тогда вместо последовательности «вход — выход» будет задаваться последовательность значений сиг­ налов на входах и выходах автомата. Для задания такой после­ довательности значений обычно используются первоначальные таб­ лицы включений [1].

Пример первоначальной таблицы включений для счетчика на пять импульсов приведен на рис. 3.6. Как видно из рисунка, сигнал на входе х принимает значение «1» в тактах 2, 4, 6, 8, 10, а в ос­ тальных тактах — значение «О». После такта 10 вновь наступает такт 1, т. е. цикл состоит из десяти тактов. В момент появления на входе х значения «1» в пятый раз (такт 10) на выходе z возника­ ет значение «1», сигнализирующее о том, что в счетчик поступило пять импульсов.

стоят в следующем. Вначале появляется значение «1» сигнала на входе Хи а

автомат .вырабатывает значение «1» сигнала на выходе z, которое остается н

ным. Поэтому в первой строке наличие сигнала на входе х\ будем указывать,

значение (рис. 3.8,в). В следующий момент времени (пятый такт) исчезает сиг­ нал на входе x i, что приводит к исчезновению сигнала на выходе z (рис. 3.8,г). Так как после четвертого такта автомат приходит в исходное ('начальное) со­