5.1.4 Приклад синтезу ца канонічним методом

Завдання. Синтезувати цифровий частковий автомат , заданий таблицею 5.2 переходів і виходів. Використати канонічний метод структурного синтезу автоматів. Прийняти: як елементарні автомати − логічний розширений базис Буля; як елементи пам’яті − повний автомат Мура з бінарним алфавітом вхідних/вихідних сигналів і станів.

Таблиця 5.2 – Таблиця переходів і виходів автомата

Рішення. Для переходу від абстрактного автомата до його структурного подання, закодуємо вхідні/вихідні сигнали каналів й стани автомата Мілі − і автомата Мура − .У заданому абстрактному автоматі кожний канал Хі, має два стани: або сигналу немає − , або сигнал є − . Вихідні канали за аналогією – b₁, b₂. Тому, у структурному автоматі на кожний абстрактний канал досить вибрати один вхідний або один вихідний сигнал із двома станами 0,1 кожний. Результати кодування сигналів і таблиця переходів для структурного автомата представлені таблицею 5.3.

Таблиця 5.3 – Приклад кодів сигналів і таблиця переходів

Автомат має чотири стани (див. таблицю 5.1), тому необхідні два елементи пам’яті П₁ і П₂. Три (X₁, X₂, X₃) абстрактних вхідних і чотири (Y₁, Y₂, Y₃, Y₄) вихідних сигнали можуть бути представлені кодами двох вхідних і двох вихідних каналів. Представимо структурну схему автомата на рис. 5.3.

Рисунок 5.3 – Структурна схема автомата А

Структурна схема представлена канонічним методом структурного синтезу цифрових автоматів. Вона розподілена на дві частини: комбінаційну та два елементи пам’яті, які складають другу частину схеми.

Присвоїмо коди вхідним/вихідним каналам та каналу переключення елементів пам’яті. В таблиці 5.4 структурного автомата А представлені кінцеві результати присвоєння кодів вхідним, вихідним сигналам, заданих таблицею 5.2 для абстрактного ЦА і переключення станів елементів П1, П2.

Таблиця 5.4 – Коди вхідних/вихідних каналів та станів А

Тепер переходимо до кодування функцій переходів і виходів структурного автомата А (таблиця 5.5), використовуючи коди таблиці 5.4 і підставляючи їх у таблицю 5.2 заданого абстрактного автомата.

Застосовуючи математичну модель канонічного методу структурного синтезу автомата (рисунок 5.3), будуємо систему логічних функцій:

;

;

Таблиця 5.5 – Переходи і виходи автомата А

Функцію отримаємо відразу безпосередньо з таблиці 4.5 для виходів структурного автомата, як диз’юнкцію наборів змінних на яких функції приймають значення 1. Ці значення розміщені в кодах на пересіченні стовпців і рядків . Перша цифра відповідає значенню функції , а друга . Запишемо функції:

_(5.1)

Для одержання логічних функцій , , необхідно побудувати таблицю сигналів переключення елементів пам’яті П₁ і П₂. Для одержання цієї таблиці використаємо таблицю 4.5 переходів структурного автомата. В цій таблиці на пересіченні стовпців і рядків розміщенні значення переходів станів елементів пам’яті П₁, П₂ (перша цифра − значення П₁, друга − П₂), а в заголовках стовпців розміщенні значення вихідних сигналів П₁, П₂ або (ототожнюючи вихід Пі − стан) значення станів П₁, П₂, що були до переключення. Порівнюючи ці стани зі станами переходів, визначаємо елементи пам’яті, які треба переключати (на їхні входи треба подавати сигнал ) і які не треба переключати (на їхні входи треба подавати сигнал ). Заповнюючи цими значеннями таблицю 5.6, одержимо таблицю сигналів для переключення елементів пам’яті.

Таблиця 5.6 – Таблиця переключення

Безпосередньо з цієї таблиці визначаємо систему логічних функцій в ДДНФ для одиничних наборів :

_(5.2)

Логічні функції систем рівнянь 5.1, 5.2 є математичним рішенням поставленого завдання структурного синтезу логічної схеми ЦА канонічним методом. За цими функціями будуємо логічну схему. Приклад схемного рішення логічної функції системи 5.2 представлен рис. 5.4.

Рисунок 5.4 – Логічна схема функції u₁

В якості елемента пам’яті зручно вибрати тригер з лічильним входом. Він має прямій і інверсний вихід. Таблиця переходів тригера збігається з таблицею переходів автомата Мура П таблиці 5.2.