Устройство синхронизации сигналов. Проект конечного автомата, осуществляющего синхронизацию информационных импульсов, поступающих в произвольные моменты времени, страница 8

На основе табл. 26 сформируем карты Карно функций возбуждения RS-триггеров, представленные на рис. 5-10.

Рисунок 5. Карта Карно для функции

Рисунок 6. Карта Карно для функции

Рисунок 7. Карта Карно для функции

Рисунок 8. Карта Карно для функции

Рисунок 9. Карта Карно для функции

Рисунок 10. Карта Карно для функции

Составление логической схемы устройства

На основе формализованного описания функций возбуждения и выходов автомата А синтезируем логическую схему комбинационной части автомата А. Так как все функции являются слабо определенными, то рационально для их упрощения использовать методы минимизации. Так как все функции зависят от пяти переменных, то их минимизацию проведем графически по картам Карно (рис. 4-10). В результате получили следующие представления функций возбуждения и выходов:

Для уменьшения количества различных логических элементов в схеме целесообразно перейти к базису И-НЕ. Переходя к базису И-НЕ получаем следующие представления:

Синтезированная логическая схема устройства приведена на рис. 11.

Рисунок 11. Логическая схема конечного автомата на RS-триггерах

Выбор элементной базы

На этапе предварительного выбора элементной базы для реализации автомата А была выбрана серия ИС КР1554. В ее состав входят все необходимые для реализации логической схемы устройства элементы (табл.27):

Таблица 27. Таблица наличия микросхем для автомата А в серии КР1554

Токопотребление и время задержки элементов серии КР1554 (для используемого напряжения питания 5В) представлены в табл. 28.

Таблица 28. Характеристики используемых для автомата А логических микросхем серии КР1554

Выбор методов контролепригодности и преобразование схемы автомата

Так как синтезируемое устройство является достаточно простым, то для контроля его технического состояния  целесообразно использовать методы тестового диагностирования, а для повышения контролепригодности – методы структурного проектирования контролепригодных устройств, в частности вывод контрольных точек для улучшения наблюдаемости внутренних точек схемы. Для этого целесообразно использовать оставшиеся незадействованными логические элементы микросхем.

Преобразование логической схемы устройства с учетом  выбранной элементной базы и методов контролепригодности

Преобразуем логическую схему устройства, представленную на рис. 11 путем добавления в нее цепи установления всех триггеров в начальное состояние. Поскольку исходное состояние триггеров q₀={000}, то все триггеры необходимо сбросит в состояние Q=0. При построении триггеров на стандартных элементах ТР2, эта операция приведет к появлению дополнительного элемента перед входом триггеров, что увеличит глубину схему и уменьшит ее быстродействие. Триггеры ТР2 так же неудобны в использовании в связи с тем, что не имеют инверсных выходов, что требует дополнительных инверторов на их выходах, что так же усложняет схему и увеличивает ее глубину. Поэтому целесообразнее реализовать триггеры на элементах И-НЕ. Так как для установки начального состояния триггеров нам потребуется дополнительный вход, то каждый триггер будет состоять из одного элемента ЛА3 и одного ЛА4 (рис.12).