Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 168
Текст из файла (страница 168)
760 Глава 7. Принципы проектирования последовательностных схем 7.47.Во многих приложениях во время начальной установки и сразу после нее на выходе конечною автомата вырабатываются ничего не значащие сигналы, и должно пройти некоторое время после снятия сигнала начальной установки, прежде чем автомат начнет вести себя правильно. Если допустить это, то у автомата, задаваемого таблицей 7.6, состояние ОЧ!Т можно исключить и для кодирования остающихся четырех состояний будет достаточно только двух переменных состояния. Постройте конечный автомат заново, используя эту идею. Напишите новые таблицы состояний, переходов и возбуждения для С1-триггеров, а также уравнения возбуждения и выхода минимальной стоимости.
Сравните стоимость новой схемы со стоимостью схемы на рис. 7.54. 7.48,Повторите задачу 7.47 в случае использования ОК-триггеров и сравните результат по стоимости со схемой на рис. 7.56, 7.49.Постройте заново описываемый таблицей 7.12 автомат для подсчета единиц при условии, что состояния кодируются в порядке двоичного счета (80 — ВЗ = 00, 01, 1О, 11). Сравните по стоимости реализации результирующие выражения для сигналов возбуждения вида «сумма произведений» с выражениями, полученными в тексте. 7.5О,Повторите задачу 7.49 в случае использования ОК-триггеров.
7.51.Повторите задачу 7.49 в случае использования Т-триггеров с входом разрешения. 7,52.Постройте заново описываемый таблицей 7.12 автомат для подсчета единиц, описав диаграмму состояний на языке АВЕК. Попытайтесь найти талое кодирование состояний, при котором полное число термов-произведений было бы минимальным, в предположении, что можно использовать любую полярность выходных сигналов. Сколько различных способов кодирования состояний вам при этом необходимо проверить? 7.53.Постройте заново описываемый таблицей 7.
! 4 кодовый замок при кодировании состояний в порядке, задаваемом кодом Грея (А-Н -- 000, 00 1, 011, О! О, 110, 111, 101, 100). Сравните по стоимости реализации выражения для сигналов возбуждения вида «сумма произведений» с выражениями, полученными в тексте. 7.54.Найдите способ кодирования состояний кодового замка, описываемого таблицей 7.! 4, 3-разрядными кодами, при,котором стоимость реализации уравнений возбуждения была бы меньшей по сравнению с тем„что получено в тексте. (Указание: Используйте тот факт, что в требуемой последовательности биты в позициях 1-3 совпадают с битами в позициях 4 — 6.) 7.55.Какие изменения произошли бы в уравнениях возбуждения и выхода для кодовою замка из раздела 7.4.6 в результате выполнения формальной процедуры минимизации (раздел 4.3.8) в задаче с пятью функциями? При этом не нужно составлять 31 карту Карно для функций-произведений и проходить всю процедуру от начала до конца; постарайтесь, «разглядывая» карты возбуждения и выхода, приведенные в разделе 7 4 6, увидеть, на чем можно сэкономить.
Задачи 761 7 66.Выходной сигнал автомата с конечной памятью (г7п!ге-тетогу тасЫпе) полностью определяется текущими значениями снгншюв на его входах и его входными и выходными сигналами в течение последних и периодов тактового сигнала, где п — конечное, ограниченное целое число. Любой автомат, который может быть реализован так, как показано на рис. Х7.56, является автоматом с конечной памятью. Заметьте, что автомат с конечным числом состояний не обязательно должен быть автоматом с конечной памятью; например, у счетчика по модулю п с входом разрешения и выходом "МАХ" всего п состояний, но значение сигнала на его выходе может зависеть от значений сигнала на входе разрешения в каждом периоде тактового сигнала, начиная с момента инициализации.
Покажите, как реализовать кодовый замок, задаваемый таблицей 7.14, в виде автомата с конечной памятью. и триггеров Рис. Х7.66. оит ссоск птрипвров 7.57.Синтезируйте схему по диаграмме состояний с неоднозначностью, представленной на рис. 7.62. Воспользуйтесь кодированием состояний из табл. 7.! 6. Напишите список переходов, выражение возбуждения для каждой переменной состояния в виде суммы р-термов и упрощенные уравнения переход/ возбуждение при реализации на 0-триггерах. Найдите, каким будет на самом деле состояние, следующее за состоянием!0ЕЕ, для каждой из следующих комбинаций входных сигналов (СЕЕТ, В!ОНТ, НА2): (1, 0,1), (О,1,1), (1,1 О) (1,1,1).
Прокомментируйте поведение автомата в этих случаях. 7.58.Предположим, что в некоторой содержащей неопределенность диаграмме состояний для состояния 8А и комбинации входных сигналов!указаны два следующих состояния 88 и 8С. Каким фактически будет следующее состояние 80 при таком переходе, зависит от реализации конечного автомата. Объясните, каково соотношение между кодами состояний 88, 8С и 80, если конечный автомат строится на 0-триггерах и уравнения переход/ возбуждение получаются по правилу: !1* = Х р-термы с ч* = !.
ТВ2 Глава 7. Принципы проектирования послеззоввтельностиых схем 7.59. Повторите задачу 7.58 в предположении, что уравнения переход/возбуждение получаются по правилу: ЗГ"' = 2, р-термы с 9* =. О. 7.60. Предположим, что в некоторой содержащей неопределенность диаграмме состояний для состояния 8А и комбинации входных сигналов ! не указано следующее состояние. Каким будет фактически следующее состояние 80 при таком переходе, зависит от реализации конечного автомата.
Предположим также, что конечный автомат строится на 0-триггерах и уравнения переход/возбуждение получаются по правилу: 9* = Х р-термы с Ч* = 1. Объясните, что представляет собой код состояния 80. 7.61. Повторите задачу 7.60 в предположении, что уравнения переходГвозбуждение получаются по правилу; Ч*' = 2. р-термы с !Г* = О.
7.62. Как вывести уравнения возбуждения для входных сигналов 8 и В при заданных уравнениях переходов в тактируемом синхронном конечном автомате, который должен быть построен на двухтактных 8В-триггерах? (Указание: Покажите, что любое уравнение перехода вида О!" = ехрг можно записать в виде О1* — О! ехрг! + О!' ехрг2, и посмотрите, к чему это приводит.) 7.63.
Повторите задачу 7.62 для ЛС-триггеров. Как задавать безразличные значения, когда они возможны, при проектировании автомата на ОК-триггерах? 7.64. Нарисуйте принципиальную схему логики выхода в задаваемом таблицей 7.18 автомате для игры на угадывание, воспользовавшись одним сдвоенным дешифратором 2х4 типа 74х139. (Указание: Выходные сигналы должны иметь низкий активный уровень.) 7.65. Что означает надпись на персональном номерном знаке на рис. 7.60? (Указание; Это старый номерной знак автора, запись ОТТГГ88 в духе инженера- компьютерщика.) 7.66. Проанализируйте последовательностную схему с обратной связью, изображенную на рис.
7 19, предположив, что входные сигналы РВ О и СОЧ Орваны 1. Выведите уравнения возбуждения, составьте таблицу переходов и проверьте, нетли в таблице переходов критических и некритических гонок. Назовите состояния какими-нибудь именами и напишите таблицы состояние/выход и поток/выход. Покажите, что таблица потока эквивалентна табл ице на рис. 7 85. 7.67 Нарисуйте принципиальную схему устройства с одной петлей обратной связи„не являющегося последовательностным устройством. другими словами, сигнал на выходе схемы должен быть функцией только текущего значения сигнала на ее входе.
для проверки правильности вашего ответа, разорвите цепь обратной связи и проанализируйте схему, как если бы она была последовательностной схемой с обратной связью, чтобы убедиться, что при каждой входной комбинашки выходной сигнал не зависит от ксостояния» схемы. 7.68. Из вентиля !ЧВОТ можно сделать ВОТ-флон (ВОТ 7?ор), показанный на рис. Х?.68. !Венгнипь !ЧВОТ (ИВОТ 8аге) — это просю вентиль ВОТ с инверсными выходами; определение вентиля ВОТ см. в задаче 5.31.) На основании анализа ВОТ-флопа как последовательностгюй схемы с обратной связью найдите уравнения возбуждения и напишите таблицы переходов и потока, Годится эта схема для чего-нибудь или, собрав такую схему, вы совершите промах !Нор)? Задачи 763 7.69.
Повторите задачу 7.68 для ВОТ-флопа, изображенного на рис. Х7.69 сц х1 ха х1 ха 02 Рис. Х7.68. Рис. Х7.69. 7.70. Умный студент построил вентиль ВОТ так, как показано на рис. Х7 70. Однако эта схема не всегда работала правильно. Проанализируйте эту схему и объясните причину сбоев. Рис. Х7.70. я1 В! Ав В2 7 71 Проанализируйте последовательностную схему с обратной связью, изображенную на рис. Х7.71. Разорвите цепи обратной связи, напишите уравнения возбуждения и составьте таблицу переходов и выхода, глядя на которую можно было бы увидеть устойчивые состояния в целом. Какое применение может быть у такой схемы? 7 72 Покажите, что 4-разрядный сумматор чисел в обратном коде с циклическим переносом является последовательностной схемой с обратной связью. 7.73.
Выполните анализ переключающегося по положительному фронту !7-триггера, изображенного на рис. 7.86, составив таблицы переход/выход, состояние/выход и поток/выход. Покажите, что функционирование этой схемы эквивалентно поведению !)-триггера, приведенного на рис. 7.78. 7 74. В разделе 7.10. ! утверждается, что уравнение возбуждения любой последовательностной схемы с единственной обратной связью имеет вид: О~ = (вынуждающий член) ь (удерживающий член) . С!. Почему не бывает практических схем, у которых в уравнении возбуждения указанного вида С! было бы заменено на Су? 7.7э Промоделируйте работу защелки„изображенной парис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
