Tổng hợp và phân tích hệ dãy

Chia sẻ: Doc Tai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

657
lượt xem 103
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một hệ dãy đồng bộ có 1 đầu vào X và 1 đầu ra Y, thực hiện phép cộng một số BCD 4 bit với 6, cho kết quả là một số nhị phân 4 bit. Dữ liệu được đưa tuần tự vào đầu vào theo thứ tự bit có ít ý nghĩa hơn được đưa vào trước (giả sử dữ liệu đầu vào luôn hợp lệ). Sau khi nhận đủ 4 bit, hệ quay lại trạng thái ban đầu để thực hiện phép cộng tiếp theo. Hãy thiết kế đồ hình chuyển trạng thái của hệ theo mô hình...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp và phân tích hệ dãy

11/13/2009 Chương 5 Tổng hợp và phân tích hệ dãy 207 Nội dung chương 5  5.1. Khái niệm  5.2. Tổng hợp hệ dãy  5.3. Phân tích hệ dãy 208 104
11/13/2009 5.1. Khái niệm  Có 2 loại bài toán về hệ dãy:  Bài toán tổng hợp: Là bài toán cho biết chức năng hệ dãy. Yêu cầu thiết kế sơ đồ (mạch) thực hiện của hệ.  Bài toán phân tích: Là bài toán cho biết sơ đồ thực hiện của hệ. Yêu cầu tìm chức năng của hệ.  Khi giải quyết 2 loại bài toán này ta cần quan tâm đến bảng ứng dụng của trigger. 209 Bảng ứng dụng của Trigger RS RS 00 01 11 10 q q Q S R 0 0 0 - 0 0 1 - 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 - 0 1 1 - 0 không thiết nhớ xác xóa lập định Q S qR 210 105
11/13/2009 Bảng ứng dụng của Trigger D D 0 1 q q Q D 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 Q=D 211 Bảng ứng dụng của Trigger JK JK 00 01 11 10 q q Q J K 0 0 0 - 0 0 0 1 1 0 1 1 - 1 1 0 0 1 1 0 - 1 1 1 - 0 thiết nhớ lật xóa lập Q qJ qK 212 106
11/13/2009 Bảng ứng dụng của Trigger T T 0 1 q q Q T 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 nhớ lật Q qT qT q T 213 5.2. Tổng hợp hệ dãy  Bài toán tổng hợp hệ dãy gồm các bước như sau: 1. Tìm bảng trạng thái dưới dạng mã hoá trạng thái của hệ 2. Thành lập bảng kích trigơ trên cơ sở bảng trạng thái đã mã hoá ở trên và bảng ứng dụng của trigơ tương ứng 3. Xác định hàm kích trigơ và tối thiểu hoá các hàm kích đó 4. Xác định hàm ra và tối thiểu hoá các hàm ra . 5. Vẽ sơ đồ thực hiện hệ dựa trên các hàm kích và hàm ra đã xác định được Ví dụ 1 Tổng hợp thanh ghi 3 bit dịch phải dùng trigơ D Thanh ghi 3 bit có 8 trạng thái có 3 biến trạng thái cần 3 trigơ 214 107
11/13/2009 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 1) Số liệu vào: x x 3 biến trạng thái: q1q2q3 0 1 q1 q2 q3 000 000 100 Bảng trạng thái mã hóa 001 000 100 010 001 101 011 001 101 100 010 110 101 010 110 Biến trạng thái tiếp theo: 110 011 111 Q1Q2Q3 111 011 111 215 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 1) Hàm kích trigơ Q1 = x, Q2 = q1, Q3 = q2 D1 = x, D2 = q1, D3 = q2 Sơ đồ thực hiện x D1 q1 D2 q2 D3 q3 CLK CLK CLK q1 q2 q3 CLOCK 216 108
11/13/2009 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Tổng hợp hệ dãy đồng bộ dùng trigơ JK. Hệ có 1 đầu vào x và 1 đầu ra y. Các đầu vào và ra này đều là nhị phân. Đầu ra y = 1 nếu ở đầu vào x xuất hiện theo qui luật x = 0101. Các trường hợp khác thì y = 0. Tổng hợp theo mô hình Mealy Hệ dãy x=0101011.. y=0001010.. 217 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Xét điều kiện đầu bài ta lập đồ hình trạng thái như sau: A: chờ 0 đầu tiên 1/0 0/0 0/0 B: đã có 0 chờ 1 C: đã có 01 0/0 0/0 B A D C D: đã có 010 1/0 1/1 1/0 218 109
11/13/2009 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) q1 Cần 2 0 1 Bảng trạng thái q2 biến trạng 0 A C x thái 0 1 q1q2 1 B D S để mã hóa A B,0 A,0 x 0 1 q 1q 2 B B,0 C,0 00 01,0 00,0 C D,0 A,0 01 01,0 10,0 D B,0 C,1 11 01,0 10,1 10 11,0 00,0 Bảng chuyển trạng thái mã hóa Q1Q2 Q1Q2 219 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) qQJ K x  Bảng kích trigger: 0 1 q 1q 2 000 - x 00 01,0 00,0 011 - q1q2 0 1 01 01,0 10,0 10 - 1 J1K1 J2K2 J1K1 J2K2 11 - 0 11 01,0 10,1 00 0- 1- 0- 0- 01 0- -0 1- -1 10 11,0 00,0 11 -1 -0 -0 -1 Q1 Q2 10 -0 1- -1 0- 220 110
11/13/2009 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2)  Các hàm kích Trigger: x 0 1 x 0 1 x 0 1 x 0 1 q1q2 q1q2 q1q2 q1q2 00 0 0 00 1 0 00 - - 00 - - 01 0 1 01 - - 01 - - 01 0 1 11 - - 11 - - 11 1 0 11 0 1 10 - - 10 1 0 10 0 1 10 - - J1 q2 x K2 x K1 q2 x J2 x 221 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2)  Hàm ra: x 0 1 q1q2 00 0 0 01 0 0 11 0 1 10 0 0 Y q1 q 2 x 222 111
11/13/2009 5.2. Tổng hợp hệ dãy (Ví dụ 2) Sơ đồ thực hiện & & J2 q2 J1 q1 1 y x CLK CLK =1 K2 q2 K1 q1 CLOCK 223 Bài tập 1  Tổng hợp bộ so sánh liên tiếp 2 số A, B có độ dài bit tùy ý bằng hệ dãy đồng bộ dùng Trigger JK theo mô hình Moore. Hai số A, B được so sánh bắt đầu từ bit LSB. yG =1 khi A>B A So sánh yE =1 khi A=B liên tiếp B yL =1 khi A
11/13/2009 Bài tập 1 (tiếp) 00, 11, 10 00, 11, 01 AB 00 01 11 10 yG yE yL S 01 G G L G G 1 0 0 G L E E L E G 0 1 0 100 001 10 L L L L G 0 0 1 Trạng thái 10 01 q1q2 00 E E G : A > B, ra 100 01 L 010 L : A < B, ra 001 10 G không x.đ E : A = B, ra 010 11 00, 11 225 Bài tập 1 (tiếp) AB 00 01 11 10 yG yE yL qQ JK q 1q 2 00 00 01 00 10 0 1 0 00 0- 01 01 01 01 10 0 0 1 01 1- 11 -- -- -- -- - - - 10 -1 10 10 01 10 10 1 0 0 11 -0 AB 00 01 11 10 q 1 q2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 00 0- 0- 0- 1- 0- 0- 1- 0- 01 0- -0 0- -0 0- -0 1- -1 11 -- -- -- -- -- -- -- -- 10 -0 0- -1 1- -0 0- -0 0- 226 113
11/13/2009 Bài tập 1 (tiếp) AB 00 01 11 10 AB 00 01 11 10 AB 00 01 11 10 AB 00 01 11 10 q1q2 q1q2 q1q2 q1q2 00 0 0 0 1 00 0 1 0 0 00 - - - - 00 - - - - 01 0 0 0 1 01 - - - - 01 - - - - 01 0 0 0 1 11 - - - - 11 - - - - 11 - - - - 11 - - - - 10 - - - - 10 0 1 0 0 10 0 1 0 0 10 - - - - J1 = AB J2 = AB K1 = AB K2 = AB yG = q1 yE = q1q2 yL = q2 227 Bài tập 2  Một hệ dãy đồng bộ có 1 đầu vào X và 1 đầu ra Y, thực hiện phép cộng một số BCD 4 bit với 6, cho kết quả là một số nhị phân 4 bit. Dữ liệu được đưa tuần tự vào đầu vào theo thứ tự bit có ít ý nghĩa hơn được đưa vào trước (giả sử dữ liệu đầu vào luôn hợp lệ). Sau khi nhận đủ 4 bit, hệ quay lại trạng thái ban đầu để thực hiện phép cộng tiếp theo.  Hãy thiết kế đồ hình chuyển trạng thái của hệ theo mô hình Mealy. 228 114
11/13/2009 Bài tập 2 (tiếp) t0 0/ 0 1/ 1 t3 t2 t1 t0 t1 x3 x2 x1 x0 1/ 0 0/1 0/ 1 0/ 0 1/ 1 + 0 1 1 0 y3 y2 y1 y0 t2 1/ 0 0/ 0 1/ 1 0/ 1 t3 Có nhớ Không nhớ 229 Bài tập 3  Một hệ dãy đồng bộ có 1 đầu vào X và 1 đầu ra Y.  Y = 1 nếu X xuất hiện theo quy luật "1011"  Y = 0 trong các trường hợp còn lại  Ví dụ: nếu X = "...1011011..." thì Y = "...0001001..."  Hãy vẽ đồ hình chuyển trạng thái của hệ trong 2 trường hợp:  Dùng mô hình Mealy  Dùng mô hình Moore 230 115
11/13/2009 Bài tập 3 – Mô hình Mealy 0/0 1/0 1/1 1/0 0/0 1/0 S0 S1 S2 S3 0/0 0/0 231 Bài tập 3 – Mô hình Moore 1 0 1 0 S0 1 S1 0 S2 1 S3 1 S4 0 0 0 0 1 0 0 232 116
11/13/2009 5.3. Phân tích hệ dãy Các bước thực hiện theo trình tự ngược lại so với tổng hợp hệ dãy Ví dụ: Cho sơ đồ hệ dãy đồng bộ dùng trigơ JK như sau. Hãy phân tích xác định chức năng của hệ. & J2 q2 J1 q1 x CLK CLK 1 K2 q2 K1 q1 y & CLOCK 233 5.3. Phân tích hệ dãy (Ví dụ) Từ sơ đồ viết biểu thức hàm kích và hàm ra: J1 = q2, K2 = x, J2 = x, K1 = q 2 , y =xq1q 2 xq 1 q 2 Bảng kích trigơ x 0 1 q1q2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 00 0 1 0 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 0 234 117
11/13/2009 5.3. Phân tích hệ dãy (Ví dụ) J1 = q2, K2 = x, J2 = x, K1 = q 2 , y =xq1q 2 xq 1 q 2 Bảng kích trigơ qQJK x 0 1 000- q1q2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 011- 00 0 1 0 1 0 1 1 0 10-1 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11-0 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 0 235 5.3. Phân tích hệ dãy (Ví dụ) Bảng trạng thái Bảng trạng thái mã hóa x 0 1 x S 0 1 q1q2 Q 1Q 2 Q 1Q 2 A A,0 B,0 00 00,0 01,0 B D,0 C,0 01 10,0 11,0 C D,1 C,0 11 10,1 11,0 D A,0 B,1 10 00,0 01,1 236 118
11/13/2009 5.3. Phân tích hệ dãy (Ví dụ) Bảng kích trigơ Bảng trạng thái mã hóa x 0 1 x 0 1 q1q2 Q 1Q 2 Q 1Q 2 q1q2 J1 K1 J2 K2 J1 K1 J2 K2 00 00 01 00 0 1 0 1 0 1 1 0 01 10 11 01 1 0 0 1 1 0 1 0 11 10 11 11 1 0 0 1 1 0 1 0 10 00 01 10 0 1 0 1 0 1 1 0 237 5.3. Phân tích hệ dãy (Ví dụ)  Đồ hình chuyển trạng thái: 1/1 0/0 1/0 1/0 1/0 0/1 A B C D 0/0 0/0  Đây là hệ đoán nhận xâu 110 và 101 238 119
11/13/2009 Bài tập 1  Phân tích chức năng của hệ sau: ≥1 ≥1 T1 q1 T2 q2 CLK q1 CLK q2 CLOCK 239 Bài tập 1 (tiếp) q1 q 2 T1 T2 qQ T q1 q2 Q1 Q2 00 01 00 0 00 01 01 11 01 1 01 10 10 10 10 1 10 00 11 11 11 0 11 00 T1 q1 q2 00 01 T2 q1 q2 10 240 120
11/13/2009 Bài tập 2  Phân tích chức năng của hệ sau: JC QC JB QB JA QA CLK CLK CLK KC QC KB QB KA QA 1 1 CLOCK 241 Bài tập 3  analyse this sequential citcuit:  x: input  z: output 242 121
11/13/2009 Bài tập 3 – Lời giải y1 y2  Excitation Output equations:  equations: z = xy1y’2 J = xy2 K = x + y’2 D = x’y’2 + y’1y2 243 Bài tập 3 – Lời giải (tt) PS x=0 x=1 PS Output (z) y1y2 y1y2 J K D J K D x=0 x=1 00 0 1 1 0 1 0 00 0 0 01 0 0 01 0 0 1 1 1 1 10 0 1 10 0 1 1 0 1 0 11 0 0 11 0 0 0 1 1 0 Output table Circuit excittion table 244 122
11/13/2009 Bài tập 3 – Lời giải (tt)  Next-state equations: JK Trigger: Q=Y1, q = y1 Y1 = (x+y’2)’y1 + xy2y’1 = x’y1y2 + xy’1y2 D trigger: Q=Y2, q=y2 Y2=D Y2=x’y’2+y’1y2 245 Bài tập 3 – Lời giải (tt)  State table a=00 b=01 PS NS (Y1Y2) Output (z) y1y2 c=10 x=0 x=1 x=0 x=1 d=11 a b a 0 0 b b d 0 0 c b a 0 1 d c a 0 0 246 123