Síntesis de Circuitos Secuenciales

EIE 446 - SISTEMAS DIGITALES
Tema 8: Circuitos Secuenciales (Síntesis)
Nombre del curso: “Sistemas Digitales”
Nombre del docente: Héctor Vargas
OBJETIVOS DE LA UNIDAD
● Entender el concepto de Máquina de estados finitos.
● Entender el concepto fundamental de circuito secuencial.
● Conocer los distintos
representaciones.
modelos
secuenciales
y
sus
● Aprender como lleva a cabo el proceso de análisis de un
circuito secuencial.
● Aprender como se lleva a cabo el proceso de síntesis o
diseño de un circuito secuencial.
Síntesis de Circuitos Secuenciales
● El análisis de un circuito secuencial básicamente consistía en lo siguiente:
dado un circuito hay que describir su comportamiento verbalmente o, al
menos, mediante la tabla o el diagrama de estados.
● La síntesis (o diseño) se dedica al proceso inverso, es decir, dada la función
secuencial hay que obtener el circuito que la implemente.
● Existe un procedimiento formado por un conjunto de pasos que permite
realizar este proceso de una forma lo más sistemática posible. Este conjunto
de pasos es el que se muestra en la diapositiva siguiente.
Síntesis de Circuitos Secuenciales
● El proceso de síntesis de un circuito secuencial se resume a continuación.
Descripción verbal
Descripción formal:
Grafos o tabla de estados /salida
Tabla mínima de estados/salida
Tabla de transición/salida
Tabla de excitación salida
Ecuaciones de excitación y salida
Circuito
Síntesis de Circuitos Secuenciales
● A continuación se explican los pasos:
1.
El primer paso consiste en generar una descripción formal del comportamiento a partir del
enunciado de la función secuencial, es decir, la tabla o diagrama de estados.
2.
El segundo paso consiste en obtener la tabla de estados mínima. Esta es una nueva tabla de
estados equivalente con la obtenida en el paso anterior (es decir, da lugar al mismo
comportamiento de entrada-salida) con el menor número de estados posible.
3.
De la tabla mínima de estados se debe pasar a la tabla de transición/salida (a este proceso
también se le conoce como codificación). En esta nueva tabla se representan los estados con
un código binario. Este código binario debe ser almacenado por el circuito y para ello se
utilizan un conjunto de biestables, tantos como bits tenga el código.
4.
De la tabla de transición se debe pasar a la tabla de excitación del circuito. En ella se
representa cual es el valor de cada una de las entradas en los diferentes biestables para
conseguir las transiciones de la tabla de transición. Aquí se deben elegir los biestables.
5.
A partir de la tabla de excitación/salida se obtienen las ecuaciones de excitación y de salida.
6.
Con las ecuaciones se obtiene el circuito.
Síntesis de Circuitos Secuenciales
● Primero veremos, mediante dos ejemplos, como obtener el diagrama de
estados o tabla de estados/salida desde una descripción verbal.
 Problema 1: Construya la tabla de estados/salida para una máquina de Mealy
con una entrada X y una salida Z, que detecte la llegada de tres ceros o tres
unos consecutivos, dando lugar a una salida Z=1 coincidiendo con la aparición
del tercer bit.
 Problema 2: Obtenga el diagrama de estados de un contador
ascendente/descendente módulo 3. El contador tiene dos entradas: habilitación
de cuenta (c) y dirección de cuenta (D). Cuando C=1, el circuito contará en la
dirección indicada por D, y parará cuando C=0. Contará ascendentemente
cuando D=0, y descendentemente cuando D=1. El contador tiene una salida Y,
que se activará cuando el contador alcance el valor 2 ascendentemente, o el
valor 0 si lo hace descendentemente.
Síntesis de Circuitos Secuenciales
● Ahora veremos, mediante un ejemplo, como obtener la tabla de
estados/salida mínima mediante la técnica de reducción de estados.
 Problema: Obtenga la tabla de estados mínima de una máquina secuencial
síncrona con una entrada X y una salida Z que opera de la siguiente forma:
Cuando se detecta la llegada de la secuencia 110 (primero 1, después 1,
después 0), Z se pone a 1, manteniendo este valor hasta detectar la secuencia
010, en cuyo caso Z pasa a tomar valor 0 manteniendo este valor hasta que
llegue una nueva secuencia 110.
BIBLIOGRAFÍA
Libro base: “Fundamentos de Sistemas Digitales”. Autor: Tomas L. Floyd.
Libro complemento: “Principios de Diseño Digital”. Autor: Daniel D. Gaski.