Разработка структурной схемы цифрового устройства

Блок-схема алгоритма

Рисунок 5. Блок - схема алгоритма цифрового устройства

На основании заданного алгоритма приведенного на рисунке 5 и соображений изложенных в разделе 1.2 составим структурную схему ЦУ (см. рисунок 6). На блок-схеме алгоритма проставляем устойчивое состояние от а₀ до а₅, которое он принимает после исполнения каждой микрокоманды со своими микрооперациями от y₁ до y₆. Символы x₁, x₂, x₃ обозначают характеристики автомата после исполнения условных переходов. Таким образом, строим структурную схему ЦУ который имеет вид:

Рисунок 6. Структурная схема цифрового устройства

На структурной схеме КУ формируются сигналы D₁, D₂, D₃ для регистра состояний триггеров Т₁, Т₂, Т₃. Этот регистр фиксирует состояние цифрового устройства после исполнения каждой микрокоманды, также он формирует сигналы исполнения микроопераций от y₁ до y₆ поступающих в арифметическо-логическое устройство (АЛУ). Дешифратор состояний со своих выходов: с 1 по 6 поступает в комбинационное устройство (КУ), который с учетом признаков Х₁, Х₂, Х₃ формируемых в операционном узле образует следующую микрокоманду.

2.2 Построение графа функционирования цифрового устройства.

Для удобства анализа работы проектируемого цифрового устройства по заданному алгоритму функционирования строим граф, который обеспечивает хорошую наглядность в отличие от блок-схемы алгоритма. Граф представляет собой многоугольник с количеством узлов (вершин) изображенных в виде окружностей равным количеству возможных состояний автомата. Состояние устройства в графе будет соответствовать вершинам, то есть узлам графа. Узлы или вершины соединяются дугами показывающими направление перехода. На дугах в соответствии с блок-схемой алгоритма (рисунок 5) записываются условия перехода: если переход безусловный, то ставится черточка. В случае условного перехода над буквой Х (условия) ставится «да» (1) без инверсии и «нет» (0) с инверсией. Затем, через точку с запятой указываются микрооперации выполняемые при этом переходе, то есть микрокоманды. Читать граф следует так: автомат всегда находится в исходном состоянии а0, затем, под воздействием под воздействием внешних сигналов, он изменяет свое состояние на а₁, при этом должны быть сформулированы схемой цифрового устройства сигналы исполнения микроопераций. Для операционного узла, а также, сигналы для регистра состояний поступающие на входы D₁, D₂, D₃ то есть из состояния а₁ переходим безусловно или по условию x_к в следующее состояние в соответствии с блок-схемой алгоритма и так далее.

Рисунок 6. Граф функционирования ЦУ

Кодирование состояний.

Каждому текущему устойчивому ЦУ присваивается соответствующая двоичная кодовая комбинация. Число разрядов этой комбинации определяется из соотношения, где М- количество состояний цифрового автомата, n – минимальное число разрядов двоичного кода, необходимо для обеспечения М кодовых комбинаций.

Так как М=6 отсюда следует, что n=3. Таким образом, состояния ЦА будут отображаться трехразрядными кодовыми комбинациями.

Состояния ЦУ	Кодовая комбинация
а0
а1
а2
а3
а4
а5

Q1, Q2, Q3 выходы D- триггеров T1, T2, T3 образующих регистр состояний. Для обеспечения требуемого типа переходов схема управления (комбинационный узел) должна обеспечивать подачу на входы D, до прихода синхросигналов на входы С, соответствующие уровни сигналов задаваемые таблицей переходов для D-триггеров (табл.2).

Таблица 2. Таблица переходов JK-триггера

Тип перехода	J	K
0 0		*
0 1		*
1 0	*
1 1	*