Right shift Reset’ Shift CLK Shift Registers - Registradores de deslocamento : pode circular dados...
Transcript of Right shift Reset’ Shift CLK Shift Registers - Registradores de deslocamento : pode circular dados...
right shiftReset’
Reset’Shift
CLK CLK CLK CLK
Shift Registers - Registradores de deslocamento :pode circular dados entre os elementos
Aplicações com flip-flops
Serial Inputs: LSI, RSIParallel Inputs: D, C, B, AParallel Outputs: QD, QC, QB, QAClear SignalPositive Edge Triggered Devices
S1,S0 determine the shift functionS1 = 1, S0 = 1: Load on rising clk edge synchronous loadS1 = 1, S0 = 0: shift left on rising clk edge LSI replaces element DS1 = 0, S0 = 1: shift right on rising clk edge ;RSI replaces element AS1 = 0, S0 = 0: hold state
CI 74194
QAQBQCQD
S1S0LSIDCBA
RSICLK
CLR
QAQBQCQD
S1S0LSIDCBA
RSICLK
CLR
D7D6D5D4
transmissor
D3D2D1D0
QAQBQCQD
S1S0LSIDCBA
RSICLK
CLR
QAQBQCQD
S1S0LSIDCBA
RSICLK
CLR
receptor
D7D6D5D4
D3D2D1D0
Clock
194 194
194194
entradasparalelas
transmissãoserial
saídas paralelas
Aplicações com flip-flops : shift register
Conversão paralela - serial - paralela
Projeto de Circuitos Sequenciais
Algorítmo básico
1 - Entendimento do problema
2 - Análise das informações
3 - Diagrama de estados
3.1 - Minimização de estados
3.2 - Identificação de estados
3.3 - Escolha do elemento de memória
4 - Implementação da lógica combinacional
4.1 - Minimização da função
4.2 - Redução do circuito
State Register Clock
State Feedback
Combinational Logic for
Outputs and Next State
X Inputs
i Z Outputs
k
Clock
state feedback
Combinational Logic for
Next State (Flip-flop Inputs)
State Register
Comb. Logic for Outputs
Z Outputs
k
X Inputs
i
Máquina de Mealy
Máquina de Moore
Funcionamento geral
•entrega o chiclete para cada 15 centavos•entrada de moedas de 10 (D) e 5 (C) centavos•não há troco
Passo 1. Entendimento do problema … desenhe um diagrama de blocos
Controleda
Máquina
C
D
Reset
Clk
Abre
Sensorde
moedas
Projeto de Circuitos Sequenciais
Mecanismo deabertura
Passo 2. Análise das informações … verificar as possíveis sequências de entrada e respectivas saídas
C + C + CC + DD + CD + DC + C + D
Possibilidades :
Reset
C
C
C
D
D
C D
[abrir]
[abrir] [abrir] [abrir]
S0
S1 S2
S3 S4 S5 S6
S8
[abrir]
S7
D
Entradas: C, D, reset
Saída: abrir
Reset
C
C
C, D
[abrir]
15c
0c
5c
10c
D
D
Estado Atual
0c
5c
10c
15c
D
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 X
C
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 X
Entradas Estado
0c 5c 10c X 5c 10c 15c X
10c 15c 15c X
15c
Saídaabrir
0 0 0 X 0 0 0 X 0 0 0 X 1
Passo 3.1 - Minimização de estados … reutilização de estados
Próximo
Prox. estado D 1 D 0
0 0 0 1 1 0 X X 0 1 1 0 1 1 X X 1 0 1 1 1 1 X X 1 1 1 1 1 1 X X
Estado atual Q 1 Q 0
0 0
0 1
1 0
1 1
D
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
C
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Entradas Saída abrir
0 0 0 X 0 0 0 X 0 0 0 X 1 1 1 X
Passos 3.2 e 3.3 - Identificação de estados … Escolha do flip-flop …
Q1 Q0Q1
Q0
C
Q1 Q0D C
Q1
Q0
D
C
Q1 Q0D C
Q1
Q0
D
Passos 4.1 Minimização da função …
D1 D0 abrir
D1 = Q1 + D + Q0 C
D0 = C’Q0 + Q0’C + Q1 C + Q1 D
abrir = Q1 Q0
Projeto de Circuitos Sequenciais
Reset/0
C/0
C/0
C+D/1
15c
0c
5c
10c
D/0
D/1
(C’ D’ + Reset)/0
Reset/0
Reset/1
C’ D’/0
C’ D’/0
Máquina de Mealy
Reset
C
C
C+D
[1]
15c
0c
5c
10c
D
[0]
[0]
[0]
D
C’ D’ + Reset
Reset
Reset
Máquinade Moore
C’D’
C’D’
1
1
0
1
2
0
0
[0]
[0]
[1]
1/0
0
1
0/0
0/0
1/1
1
0
A máquina de Mealy tem, geralmente, menos estados que a de Moore, para a mesma sequência de saída.
Exercício : Identificação de padrões em sequências finitas Seja um identificador de entrada X e saída Z. Z=1 sempre que a sequência …010… for observada, enquanto não aparecer a sequência …100… .
passo 1 : entendimento do problema
X: 00101010010…Z: 00010101000…
X: 11011010010…Z: 00000001000…
passo 2 : fazer o diagrama de estados para as sequências que devem ser reconhecidas, isto é, 010 and 100.
obs.: reutilizar estados sempre que possível.
Máquina de Moore
S0 [0]
S1 [0]
S2 [0]
S3 [1]
S4 [0]
S5 [0]
S6 [0]
Reset
Redução de estados
Algorítmo de redução por classes
1 - fazer a tabela de estados inicial ;2 - dividir os estados em classes, de acordo com as saídas apresentadas, isto é, estados que têm a mesma saída estarão na mesma grupo (classe) ;3 - estabelecer, baseado nos próximos estados, as próximas classes de cada estado ;4 - reagrupar em novas classes, de acordo com as próximas classes apresentadas ;5 - repetir os ítens 3 e 4 até que, em cada classe, todos os estados tenham as mesmas próximas classes ; estes estados são equivalentes.
Dois estados são equivalentes se, partindo-se destes, obtivermos as mesmas sequências de saída. Podemos,assim, fazer uma prévia redução de estados por simplesinspeção visual.
Exemplo :
x=0 x=1a b/0 c/0b c/0 d/0c d/0 e/1d d/0 e/1e d/0 a/1
x=0 x=1a 1 2b 2 2c 2 2d 2 2e 2 1
1
2
x=0 x=1a 1 2b 2 2c 2 2d 2 2e 2 1
I II III
Em III todos os estados pertencentes a uma classe têm asmesmas próximas classes; c e d são equivalentes.
Identificação de estados
Algorítmo para a determinação de adjacências
R1 - dois ou mais estados que têm os mesmos próximos estados devem ter identificações adjacentes ; R2 - dois ou mais estados que são os próximos estados de um mesmo estado devem ter identificações adjacentes.
Do exemplo anterior :
x=0 x=1a b/0 c/0 b c/0 c/0c c/0 e/1 e c/0 a/1
anterior atual próximoa
b
c
e
e
a
a , b, c, e
c
b, c
c
c, e
a, c
R1 R2
R1 : (ab), (ac), (ae), (bc), (be), (ce)
R2 : (bc), (ce), (ac)
0 1
0
1
a c
be
Problema 1 :
Implementar um contador de 3 bits que tenha um controle M e aja da seguinte forma :M = 0 a contagem é ascendente na sequência binária;M = 1 a contagem é ascendente em código de Gray
Problema 2 :
Deseja-se colocar um sinal de trânsito no cruzamento de duasruas. Sensores C detetam a presença de carros na rua secundária.Se não há carros nesta rua, o sinal permane verde para a rua principal. Se há carros naquela, o sinal passa de verde para amareloe para vermelho, permitindo então o sinal verde na rua secundária, por um intervalo TL. Após este intervalo, o sinal passa de verde paraamarelo e para vermelho, retornando o sinal da rua principal a verde.Mesmo que existam veículos na rua secundária, a principal deve ter sinal verde pelo menos por TL.Assumir a existência de um temporizador que gere os tempos TL,para os sinais verdes, e TS dos sinais amarelos, ambos em resposta a um set (ST) dos respectivos tempos.
Entendimento do problema
. entradas :resetCTSTL
. saídasHG, HY, HRFG, FY, FRST
coloca a máquina em seu estado inicialsensor de veículos na rua secundáriafim do períododo sinal amarelofim do períododo sinal verde
ativam as luzes verde, amarela e vermelha, principalativam as luzes verde, amarela e vermelha, secundáriacomeça um período Tl ou TS.
• Estados : algumas configurações de luzes implicam em outras
estadoS0S1S2S3
principal verde, secundária vermelhoprincipal amarelo, secundária vermelhosecundária verde, principal vermelhosecundária amarelo, principal vermelho
Reset
TL + C
S0TL•C/ST
TS
S1 S3
S2
TS/ST
TS/ST
TL + C/ST
TS
TL • C