25.Законы функционирования автоматов
В зависимости от способа формирования выходных сигналов Y выделяют два типа автоматов:
– автомат МИЛИ;
– автомат МУРА.
Структурная модель автомата МИЛИ показана на рис. 6.
Рисунок 6
Автомат МИЛИ содержит комбинационную схему (КС) где жестко защиты микропрограммы, регистр состояний R и дешифратор DC для перевода двоичного кода (V) состояния автомата в унитарный код (а).
На вход КС подаются состояния автомата (а) и осведомительные сигналы Х. В зависимости от этих входных сигналов КС вырабатывает различные управляющие сигналы Y и сигналы возбуждений U для перевода регистра состояний R в следующее состояние. С выхода регистра R снимается двоичный код V состояния УА.
Переход автомата в новое состояние определяется сигналами возбуждений U, которые зависят от сигналов Хt и аt, поступающие на КС в данный момент времени t.
Поэтому следующее состояние автомата аt+1 определяется через состояние аt в данный момент времени и сигналов Хt:
аt+1=(аt,Хt).
Выходные сигналы Yt в данный момент времени зависят от сигналов Хt и аt, поступающие на вход КС:
Yt=(аt,Хt).
Структурная модель автомата МУРА представлена на рис. 7.
Рисунок 7
В автомате МУРА цепочка перевода автомата в новое состояние такая же, как и у автомата МИЛИ. Однако выходные сигналы Yt здесь зависят только от состояния аt в данный момент времени. Поэтому закон функционирования автомата МУРА запишется в виде:
аt+1=(аt,Хt),
Yt=(аt).
Возможны и другие типы автоматов, но они являются частным случаем автоматов МИЛИ или МУРА. Например, разомкнутый автомат МИЛИ по шине Y представленный на рис.8 имеет закон функционирования:
аt+1=(аt),
Yt=(аt,Хt).
Рисунок 8
В таком автомате вместо регистра состояния R вводится двоичный счетчик. Вместо сигналов возбуждений U на счетчик (СЧ) подается синхросигнал С.
Объединение автоматов МИЛИ и МУРА в одну схему выделяется в отдельный тип автомата С-автомат (рис.10).
Рисунок 10
Закон функционирования С-автомата:
аt+1=(аt,Хt),
Y1t=1(аt,Хt),
Y2t=2(аt).
26.Способы перевода автомата из одного состояния в другое
Регистр состояний управляющего автомата состоит из триггеров на входы которых подаются сигналы возбуждений U из комбинационной схемы. Сигнал возбуждения U, выработанный в момент времени t, показывает в какое состояние должен перейти триггер в следующем такте. Это переключение осуществляется с момента подачи синхросигнала С. Таким образом, код нового состояния аt+1 формируется в КС в такте t и подается по шине возбуждения U на входы триггеров регистра R. Этот код переключает регистр в начале следующего такта t+1.
Очевидно, что набор сигналов возбуждений зависит от того, какой тип триггеров используется в регистре состояний R. Для определения сигналов возбуждений предварительно установим, каким образом будем кодировать состояния управляющего автомата.
Пусть регистр R состоит из трех триггеров: Т2, Т1, Т0, где Т2 – старший разряд, а Т0 – младший разряд. Тогда состояние управляющего автомата закодируем следующим образом:
|
Т2 Т1 Т0 |
а0 |
0 0 0 |
а1 |
0 0 1 |
а2 |
0 1 0 |
а3 |
0 1 1 |
а4 |
1 0 0 |
а5 |
1 0 1 |
а6 |
1 1 0 |
а7 |
1 1 1 |
Покажем на примерах формирование сигналов возбуждений для различных типов триггеров при переходе автомата из состояния а3 в состояние а5.
Триггеры со счетным входом (Т-триггеры).
Сигналы возбуждений U0, U1, U2 подаются на Т-входы триггеров Т0, Т1, Т2 соответственно (рис.11).
Синхросигнал С подается одновременно на все триггеры и определяет момент переключения регистра R в новое состояние.
Для того, чтобы определить сигналы возбуждений U, необходимо проанализировать переход каждого триггера из одного состояния в другое. Пусть исходное состояние:
аt=а3=011,
а состояние перехода:
аt+1=а5=101.
Покажем это в таблице переходов:
|
Т2 Т1 Т0 |
а3 |
0 1 1 |
а5 |
1 0 1 |
Счетный Т-триггер всегда переходит в противоположное состояние, если сигнал возбуждения U будет равен 1 (U=1) и сохраняет свое прежнее значение, если U=0.
Поэтому для перевода триггера Т2 из состояния Т2=0 в состояние Т2=1, необходим U0=1.
Триггер Т1 переходит из состояния 1 в состояние 0, поэтому необходим U1=1.
Триггер Т0 не изменяет своего состояния, поэтому U0=0.
На графе переходов (рис.12) отмечаются только те сигналы возбуждения, которые равны единице.
Рисунок 12
D-триггеры.
Схема подключения D-триггеров показана на рис.13
Рисунок 13
При подаче синхросигнала С, D-триггер переходит в то состояние, значение которого установлено на линии U. Если U=0, то триггер перейдет в состояние 0, или U=1, то триггер перейдет в состояние 1. Поэтому сигналы возбуждений практически определяются состоянием перехода. При переходе из а3=011 в а5=101 сигналы возбуждений определятся состоянием а5=101:
U0=1,
U1=0,
U2=1.
Граф перехода представлен на рис.14.
Рисунок 14
RS-триггеры.
Схема подключения RS-триггеров показана на рис.15.
Рисунок 15
RS-триггер переходит в 0-состояние, если сигнал R=1, а S=0. Триггер переходит в состояние 1, если R=0, а S=1. Триггер сохраняет свое прежнее состояние, если R=0 и S=0.
Поэтому для перевода автомата из состояния а3=011 в состояние а5=101 необходимо выработать следующие сигналы возбуждений:
R2=0 и S2=1,
R1=1 и S1=0,
R0=0 и S0=0 или 1.
Граф перехода показан на рис.16.
Рисунок 16