1.3. Логический синтез управляющих логических устройств с позиционной структурой.
УЛУ с позиционной структурой состоит из следующих элементов (рисунок 6):
БЛУ – блок логических условий переключения элементов памяти в БП, формирующий включающие S и выключающие R сигналы;
БП – блок памяти, содержащий RS-триггеры, формирующие на своих прямых выходах сигналы "а";
БВ – блок выходов, формирующий выходные сигналы управляющего устройства и поступающие на объект U, блок таймеров D и пульта управления I.
Рисунок 6. Структурная схема УЛУ с позиционной структурой
Синтез выполняется на основе составленного графа переходов в следующей последовательности:
1. Синтез блока БП. Количество элементов памяти БП выбирается равным числу состояний на графе переходов
NЭП = N,
где N – число состояний на графе.
2. Синтез блока БЛУ. Под синтезом данного блока понимается составление структурных формул для включающих Si и выключающих Ri сигналов каждого элемента памяти в БП. При этом под включающим сигналом понимается дискретный сигнал, приводящий триггеры в единичное состояние на прямом выходе. Каждый включающий сигнал Si формируется при одновременном выполнении следующих условий:
БП находится в правильном предшествующем состоянии, чему соответствует включённое состояние только одного из триггеров БП;
выключены все триггеры возможных предшествующих состояний данного состояния;
выполнены условия перехода в последующие состояния.
Все три условия объединяются логической операцией “И”:
Si = условие1 & условие2 & условие3.
Если включающих сигналов несколько, то все они объединяются логической операцией “ИЛИ“.
Выключающий сигнал Ri формируется при следующем условии: при переходе БП в каждое последующее состояние все триггеры предшествующих состояний выключаются. Если выключающих сигналов несколько, то все они объединяются логической операцией “ИЛИ“.
3. Синтез блока выходов.
БВ может быть построен двумя способами:
на базе элементов “ИЛИ”;
на базе RS-триггеров.
В первом случае на графе переходов находят все состояния, в которых данный выходной сигнал принимает единичные значения. Тогда структурная формула для этого сигнала принимает вид
Ui = ai1 + ai2 + … + ain.
Во втором случае на графе переходов находят состояния, в которых данный выходной сигнал совершает переход из 0 в 1. Выходами элементов памяти этих состояний формируют включающий сигнал Si. Аналогично записывают выключающий сигнал при переходе 1 в 0. Если таких состояний несколько, то все они объединяются логической операцией «ИЛИ».
4. Составление функциональной схемы УЛУ или программы в виде совокупности всех трёх блоков.
1.4. Логический синтез управляющих устройств с кодированием состояний.
Применение УЛУ с кодированием состояний позволяет сократить количество необходимых для работы схемы элементов памяти, применяя двоичное кодирование каждого состояния на графе переходов.
УЛУ с кодированием состояний состоит из следующих элементов (рисунок 7):
БЛУ – блок логических условий переключения элементов памяти в БП;
БП – блок памяти, содержащий RS-триггеры, формирующие на своих прямых выходах сигналы A, B, С и т.д., кодирующих состояния графа переходов;
DC – дешифратор состояний блока памяти;
БВ – блок выходов, формирующий выходные сигналы управляющего устройства.
Рисунок 7. Структурная схема УЛУ с кодированием состояний
Синтез выполняется на основе составленного графа переходов в следующей последовательности:
1. Синтез блока памяти. Синтез выполняется в два этапа:
а) противогоночное кодирование графа переходов с коррекцией, если это необходимо.
б) определение числа элементов памяти в блоке памяти по закодированному графу переходов.
Выбор количества элементов памяти осуществляется по формуле
,
где
– число элементов памяти;
– число состояний скорректированного
графа переходов.
2. Синтез блока логических условий переключения.
На скорректированном графе переходов для каждого триггера находим состояния, в которых этот триггер находиться в единичном, т.е. включенном состоянии, и все эти состояния обводятся контуром.
Составляются структурные формулы для включающих и выключающих сигналов S и R. Включающим сигналом S соответствуют пересечения входных стрелок переходов с контуром соответствующего тригера. Выключающим сигналом R соответствуют пересечения выходных стрелок переходов с контуром соответствующего тригера.
При этом состояние тригера, для которого составляется структурная формула, и который меняет свое состояние при этом переходе в структурной формуле не участвует.
3. Синтез блоков дешифратора состояний блока памяти и блока выхода.
Обычно эти блоки синтезируются одновременно.
Правила синтеза те же, что и для управляющих устройств с позиционной структурой.
4. Составление функциональной схемы УЛУ или программы в виде совокупности всех трёх блоков.