Теоретическое введение

Цифровой автомат (ЦА) с памятью – это любое последовательностное логическое устройство. Цифровой автомат в общем случае содержит N триггеров, поэтому его состояния характеризуются N-разрядным двоичным словом. В таком случае ЦА может находиться в 2^N состояниях. В общем случае ЦА представляет собой систему, состоящую из двух подсистем: комбинационной и триггерной. Структура ЦА представлена на рисунке 60.

Рисунок 60. Структурная схема цифрового автомата с памятью.

Поведение ЦА характеризуется пятью типами сигналов:

Х – входное кодовое слово;

Z – выходное кодовое слово;

Y – управляющее кодовое слово, обеспечивающее требуемый порядок смены состояний ЦА;

Q – кодовое слово, характеризующее состояние ЦА;

C – сигнал синхронизации, инициирующий процесс переключения триггеров.

Исходное описание работы ЦА может быть задано одним из трех способов: словесным описанием, таблицей состояний или графом переходов. Все формы могут взаимно трансформироваться одна в другую, при этом наиболее лаконичными и наиболее удобными для синтеза являются таблица состояний и граф переходов.

В общем случае правила синтеза ЦА формулируются следующим образом:

1. По условию работы ЦА определяется число необходимых состояний и требуемый объем его триггерной подсистемы;

2. Формализуют описание ЦА путем составления таблицы состояний или графа переходов;

3. Выбирают тип триггера для реализации триггерной подсистемы;

4. Используя формализованный алгоритм работы ЦА (результат п.2) и таблицу истинности выбранного типа триггера составляют расширенную таблицу переходов;

5. Из расширенной таблицы переходов получают функции алгебры логики (ФАЛ), описывающие комбинационную подсистему и минимизируют их;

6. По полученным ФАЛ строят логическую схему ЦА.