9. Реализация автомата
На рис. 13 приведен набор элементов - интегральных микросхем (ИМС) малой степени интеграции - серии К155 [4], рекомендуемый для построения автомата. Этот набор содержит семь логических элементов и два элемента памяти.
Рис. 13. Рекомендуемый набор элементов ИМС серии К155
В состав ИМС К155ТМ7 входят 4 D-триггера. Каждая пара триггеров имеет один общий сигнал стробирования. Если прямые выходы одной пары триггеров соединить с D-входами другой пары триггеров, то одним корпусом реализуются два разряда двухрегистровой памяти. К сожалению, эти D-триггеров не имеют отдельного входа для начальной установки. Поэтому установку их следует осуществлять через D-вход, т.е. необходимо ввести переменную начальной установки в функцию возбуждения, что приводит к усложнению этой функции.
ИМС К155ТВ1 представляет собой один JK-триггер, который имеет три конъюнктивных входа J , три конъюнктивных входа К, вход стробирующего сигнала С и два входа начальной установки в 0 ( R ) и в1 (s ). Структура триггера такова, что он состоит из двух вспомогательных и одного основного триггеров, т.е. построен по двухрегистровой схеме с разнополярным управлением [6]. При С=1 осуществляется прием информации в один из вспомогательных триггеров, а при С=0 - перепись информации в основной триггер. Поэтому JK-триггер может быть непосредственно использован в качестве элемента памяти автомата. В этом случае тактирование автомата осуществляется с помощью только одной последовательности синхроимпульсов. При J=S и K=R JK-триггер работает как RS-триггер, а при J=K=T - как Т-триггер. С помощью входных сигналов
R и s основной триггер JK-триггера может быть принудительно установлен в начальное состояние 0, если R=0, S=1, и 1, если S=0, R=1; при нормальной работе JK-триггера входные сигналы s и R должны быть равны 1.
Существенные отличия между D и JK-триггерами в способах управления и осуществлении начальной установки свидетельствует о нежелательности использования триггеров обоих типов в качестве памяти автомата.
Выпишем систему функций, представления которых получены после выполнения этапа минимизации:
Реализовать функцию - это значит представить ее в базисе собственных функций выбранного набора элементов. Сложность реализации системы функций можно уменьшить за счет выделения общих частей, которые можно реализовать отдельно. Целью процесса совместной реализации является накрытие функций минимальным числом корпусов заданного набора ИМС. Поиск эффективной реализации основывается на использовании правил де Моргана.
Сигнал начальной установки НУ реализуется с помощью инвертора, выход которого соединяется с входами R всех триггеров автомата z1 – z5. Начальная установка автомата осуществляется сигналом НУ=1 каждый раз с подачей на вход автомата первого символа очередной распознаваемой цепочки (или одновременно с его подачей).