内容正文:
电路的激励函数和输出函数
图 6-40 表6-24 次态卡诺图
电路的激励函数和输出函数。
第 6 章 时序电路的分析与设计
顺序比较
对原始状态表中的每一对状态逐一比较, 结果有三种情况:
① 状态对肯定不等价, 在小格内填×。
② 状态对肯定等价, 在小格内填。
③ 状态是否等价取决于隐含条件的, 则把隐含状态对填入, 需作进一步比较。
按上述规则将表6 18顺序比较后, 所得的隐含表如图6-34(b)所示。
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图 6-34 隐含表简化状态
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3) 关连比较——对顺序比较中需要进一步比较的状态对进行比较
从图6-34(b)可见,顺序比较后只有C和F已确定是等价状态对,记为[CF]。但AB、AE、BE、DG是否为等价状态对还需要检查其隐含状态对,其余状态均不等价。
状态A和B是否等价决定于隐含状态对C、F。因为C、F为等价,所以状态A和B为等价状态对,记为[AB]。 状态A和E是否等价决定于隐含状态对B、E,而状态B和E是否等价决定于隐含状态对C、F和A、E,而已有[CF],故又回到了自身,所以有[AE]和[BE]。
状态D和G是否等价决定于隐含状态对C、D 和D、E,而状态对C、 D 和D、 E不等价, 所以状态D和G不等价。
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4) 找出最大等价类
根据以上求得的全部等价状态对,可求得该状态表的最大等价类为 [ABE] 、 [CF] 、 [D]和[G]。
5) 列出最简状态表
从每一个最大等价类中选出一个为代表,现分别从最大等价类[ABE] 、 [CF] 、 [D]和[G]中选出A 、 C 、D 和G,作为简化后的四个状态, 最后可作出最简状态表如表6 - 19所示。
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表 6-19 最简状态表
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状态分配
状态分配是指将状态表中每一个字符表示的状态赋以适当的二进制代码,得到代码形式的状态表(二进制状态表),以便求出激励函数和输出函数, 最后完成时序电路的设计。状态分配合适与否,虽然不影响触发器的级数,但对所设计的时序电路的复杂程度有一定的影响。然而,要得到最佳分配方案是很困难的。这首先是因为编码的方案太多,如果触发器的个数为n,实际状态数为M,则一共有2n种不同代码。 若要将2n种代码分配到M个状态中去,并考虑到一些实际情况,有效的分配方案数为
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可见,当M增大时,N值将急剧增加,要寻找一个最佳方案很困难。此外,虽然人们已提出了许多算法,但也都还不成熟,因此在理论上这个问题还没解决。
在众多算法中,相邻法比较直观、简单,便于采用。它有三条原则,即符合下列条件的状态应尽可能分配相邻的二进制代码:
① 具有相同次态的现态。
② 同一现态下的次态。
③ 具有相同输出的现态。
三条原则以第一条为主, 兼顾第二、 第三条。
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【例 6-5】 试对表6-20所示的状态表进行状态分配。
解:从表6-20状态表可见,它有四个状态S1、S2、S3、
S4,故电路使用两个触发器,即需要两个状态变量Q1、Q0进行编码。为方便起见,通常用卡诺图来表示分配结果。
按原则一, S1S2、S2S3应分配相邻代码。
按原则二, S1S3、S1S4、S2S3应分配相邻代码。
按原则三, S2S3应分配相邻代码。
根据三条原则,将状态分配方案填入图6-35的卡诺图中, 它仅未满足S1S3相邻。所以,分配结果为S1=00, S2=01, S3=11, S4=10。 最后可得到二进制状态表如表6-21所示。
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表 6-20 例 6-5 状态表
表 6-21 例 6-5二进制状态表
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图 6-35 例 6-5 编码表
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