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Síntese com um flip-flop por estado

SISTEMAS DIGITAIS. Síntese com um flip-flop por estado. Prof. Carlos Sêrro Adaptado para l ó gica positiva por Guilherme Arroz. Métodos de síntese.

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Síntese com um flip-flop por estado

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Presentation Transcript

  1. SISTEMAS DIGITAIS Síntese com um flip-flop por estado Prof. Carlos Sêrro Adaptado para lógica positiva por Guilherme Arroz

  2. Métodos de síntese • A síntese clássica que estudámos anteriormente tem um inconveniente: é morosa e complexa quando o número de entradas externas, de saídas e de estados é muito elevado • Os quadros de Karnaugh e as tabelas de excitações e de saídas são muito grandes • Seria interessante outro método de síntese que fosse mais simples Sistemas Digitais

  3. Métodos de síntese • Existem várias alternativas de síntese, mais ou menos complexas • Usando contadores, registos, etc. • No nosso curso vamos estudar um outro método, designado por síntese com 1 FF por estado • O logigrama do circuito (o “produto” final do processo) é obtido directamente a partir do diagrama de estados Sistemas Digitais

  4. Métodos de síntese • Este método não usa tabelas de excitação nem quadros de Karnaugh • Naturalmente, trocamos a simplicidade da síntese por mais lógica • Mais FFs: em vez do número mínimo de FFs, usamos 1 FF por estado • Ex: para 5 estados usamos 5 FFs, em vez de 3 • Mais lógica nas excitações (porque usamos mais FFs) Sistemas Digitais

  5. Síntese c/ 1 FF por estado • O princípio em que se baseia este método resulta de conseguirmos estabelecer uma relação biunívoca entre partes do diagrama de estados e partes do logigrama final do circuito Sistemas Digitais

  6. Síntese c/ 1 FF por estado • Quando a máquina está num determinado estado actual, a saída desse FF, no circuito, está activa, e as saídas dos outros estão inactivas • Com o aparecimento de um flanco de comutação, a máquina passa ao estado seguinte, e o FF correspondente a esse estado passa agora a ter a sua saída activa e os outros não Sistemas Digitais

  7. Síntese c/ 1 FF por estado • Em resumo, em cada período de relógio apenas um FF tem a saída activa • Ou seja, obtemos, no fim, uma espécie de registo de deslocamento complexo • Evidentemente, temos de definir um estado inicial para a máquina, activando a saída desse FF e desactivando todas as outras • Activando inicialmente as entradas de Preset e de Clear assíncronas Sistemas Digitais

  8. Síntese c/ 1 FF por estado • Consideremos de novo o diagrama de estados de Mealy do detector de sequências 0101 sobrepostas, e vamos sintetizá-lo com 1 FF por estado Sistemas Digitais

  9. Síntese c/ 1 FF por estado • Começamos por perceber que, se temos 4 estados vamos ter 4 flip-flops • A seguir convém estabelecer o estado inicial, A, fazendo o Preset assíncrono do FF A e o Clear dos restantes Sistemas Digitais

  10. Síntese c/ 1 FF por estado • O estado A é estado seguinte do estado actual A se X=1, ou do estado actual C se X=1 DA = QA X + QC x Sistemas Digitais

  11. Síntese c/ 1 FF por estado • O estado B é estado seguinte do estado actual A se X=0, ou do estado actual B se X=0, ou do estado actual D se X=0 DB = QA X + QB X + QD X Sistemas Digitais

  12. Síntese c/ 1 FF por estado • O estado C é estado seguinte do estado actual B se X=1, ou do estado actual D se X=1 DC = QB X + QD X Sistemas Digitais

  13. Síntese c/ 1 FF por estado • O estado D é estado seguinte do estado actual C se X=0 QD = QC X Sistemas Digitais

  14. Síntese c/ 1 FF por estado • Finalmente, a saída Z vem a 1 no estado D se e só se X=1 Z = QD X Sistemas Digitais

  15. Síntese c/ 1 FF por estado Sistemas Digitais

  16. Síntese c/ 1 FF por estado • Transição incondicional • Vamos incondicionalmente de um estado actual A para um estado seguinte B (qualquer que seja o valor lógico nas entradas, no exemplo X) Sistemas Digitais

  17. Síntese c/ 1 FF por estado • Transição incondicional • Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e a do FF B está inactiva • Quando a máquina passa ao estado B, a saída do FF B vem activa e a do FF A vem inactiva Sistemas Digitais

  18. Síntese c/ 1 FF por estado • Transição condicionada ou “fork” • Vamos de um estado actual A para um de vários estados seguintes, consoante o valor lógico numa ou mais entradas (no exemplo apenas uma entrada, X, logo transita-se de A para B ou para C) Sistemas Digitais

  19. Síntese c/ 1 FF por estado • Transição condicionada ou “fork” • Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e as dos outros estão inactivas • Quando a máquina passa ao estado B, por exemplo,a saída do FF B vem activa e as dos outros vêm inactivas Sistemas Digitais

  20. Síntese c/ 1 FF por estado • Convergência ou “join” • Vamos de um de entre vários estados actuais para um estado seguinte comum • Na sua forma mais simples, essas transições não dependem dos valores lógicos nas entradas Sistemas Digitais

  21. Z = X Síntese c/ 1 FF por estado • Saídas de Mealy ou saídas condicionadas • Os dois exemplos possíveis são Z=X ou Z=X Z = X Sistemas Digitais

  22. Síntese c/ 1 FF por estado • Saídas de Mealy ou saídas condicionadas Sistemas Digitais

  23. Síntese c/ 1 FF por estado • Saídas de Moore ou saídas incondicionais • Os dois exemplos possíveis são Z=0 ou Z=1 Z = 1 Z = 0 Sistemas Digitais

  24. Síntese c/ 1 FF por estado • Saídas de Moore ou saídas incondicionais Sistemas Digitais

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