Aula 18. Máquina de Estados Parte 2. SEL Sistemas Digitais. Prof. Dr. Marcelo Andrade da Costa Vieira

Transcrição

1 Aula 8 Máquina de Estados Parte 2 SEL 44 - Sistemas Digitais Prof. Dr. Marcelo Andrade da Costa Vieira

2 Eemplo de Projetos

3 Síntese de Circuitos Sequenciais Eemplo de Projeto: l Contador binário síncrono Up / Down l Módulo 4; l Entradas = ( = UP e = DOWN) l Saídas = 2 l Sequência Up: (...) l Sequência Down: (..) Número de Estados? Modelo? 4 Moore

4 Eemplo: Contador Up/Down Tabela de Transição de Estados Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y A B B C C D D A A D B A C B D C A D B C Diagrama de Estados

5 Formas de Representação Tabela de Atribuição de Estados Estado Flip-Flop Q Q A B C D Saídas dos Flips-Flops (Q) = Estado Presente (y) = Saída (Z)

6 Formas de Representação Tabela de Transição de Estados Entrada Estado Próimo X Presente Estado Q Q Y Y A D B C Diagrama de Estados

7 Formas de Representação Tabela de Saída Estado Presente Saída Z Z A B C D

8 Formas de Representação Tabela de Saída Estado Presente Saída Z Z

9 Circuito Sequencial - Contador

10 Síntese do circuito sequencial

11 Síntese do Circuito Sequencial Entrada X Tabela de Transição de Estados Estado Presente Q Q Próimo Estado Y Y Memória (Entrada dos Flip-Flops) D D

12 Flip-Flop D Q Q X D = X Q Q +X Q Q +X Q Q +X Q Q

13 Flip-Flop D Q Q X D = Q

14 Circuito Sequencial: X Contador Módulo 4 Up/ Down Máquina de Moore Pulso de Clock

15 Circuito Sequencial: X Contador Módulo 4 Up/ Down Máquina de Moore Pulso de Clock

16 Outro Eemplo

17 Projeto l Um alarme soa quando houver 3 ou mais peças consecutivas na esteira; l A esteira não é desligada; l Entrada (X) (X = não há peça) (X = há peça) l Saída (Z) (Z = não soa alarme) (Z = soa alarme)

18 Detector de Sequências l Um alarme soa quando houver a sequência ; Entrada Saída X Z

19 Detector de Sequências l Um alarme soa quando houver a sequência ; Entrada Saída X Z

20 Detector de Sequências l Um alarme soa quando houver a sequência ; Entrada Saída X Z

21 Síntese do Circuito Sequencial l Máquina de Moore l Detector da Sequência: ; l Síncrono: os FFs são ligados no mesmo clock ; l A entrada X não é ligada na saída Z.

22 Máquina de Moore l A saída Z depende apenas do estado presente; l A entrada X está conectada apenas às entradas dos Flip-Flops; l Não há ligação direta entre X e Z; l Durante o ciclo de clock, as variações em X não afetarão diretamente a saída do sistema; l Mas podem afetar os estados futuros.

23 Diagrama de Estados X = A X = B C D X = l MOORE: a saída depende eclusivamente do estado; a entrada só interfere no próimo estado.

24 Máquina de Moore l Quantos estados? 4 l A nenhuma peça B uma peça C duas peças D três peças (tocar o alarme!)

25 Formas de Representação Tabela de Atribuição de Estados Estado Flip-Flop Q Q A B C D Saídas dos Flips-Flops (Q) = Estado Presente (y) - Diferente da Saída (Z)

26 Atribuição de Estados

27 Tabela de Transição de Estados Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y A A B A C A D A A B B C C D D D

28 Tabela de Transição de Estados Atribuição de estados Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y

29 Transição de Estados para Flip-Flops Transição Q n Q n+ J K Transição Q n Q n+ D Transição Q n Q n+ T X X X X

30 Tabela de Transição de Estados Entrada X Síntese do Circuito Sequencial Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y Flip-Flop Flip-Flop J K J K X X X X X X X X X X X X X X X X

31 Flip-Flop J K Q Q X Q Q X J = X Q K = X

32 Flip-Flop J K Q Q X Q Q X J = X K = X + Q

33 Formas de Representação Tabela de Saída Estado Presente Saída Z A B C D

34 Saída Z Q Q Z Z = Q Q l Máquina de MOORE: a saída depende eclusivamente do estado presente; a entrada não interfere na saída;

35 Síntese do Circuito - Moore l Detector da Sequência: ; l Síncrono: os FFs são ligados no mesmo clock ; l A entrada X não interfere diretamente na saída Z.

36 Máquina de Mealy l Z depende do estado da máquina e da entrada; l A entrada (X) está conectada às entradas dos Flip-Flops e também à saída eterna Z; l Há ligação direta entre X e Z; l Durante o ciclo de clock, as variações em X afetarão assincronamente a saída do circuito.

37 Diagrama de Estados / A / B / C / / / l Máquina de Mealy l Um Estado a menos!

38 Atribuição de Estados Máquina de Mealy Estado Flip-Flop Q Q A B C Saídas dos Flips-Flops (Q) = Estado Presente (y) - Diferente da Saída (Z)

39 Atribuição de Estados / / / / / l MEALY: / A saída depende do estado anterior e da entrada; A entrada interfere no próimo estado e na saída.

40 Tabela de Transição de Estados Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y A A B A C A A B B C C C

41 Tabela de Transição de Estados Atribuição de estados Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y

42 Transição de Estados para FF JK Transição Q n Q n+ J K X X X X

43 Tabela de Transição de Estados Síntese do Circuito Sequencial Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y Flip-Flop Flip-Flop J K J K X X X X X X X X X X X X

44 Flip-Flop J K Q Q X Q Q X J = X Q K = X

45 Flip-Flop J K Q Q X Q Q X J = X Q K =

46 Formas de Representação Tabela de Saída Entrada X Estado Atual Q Q Saída Z

47 Saída Z Q Q X Z Z = X Q l Máquina de MEALY: a saída depende do estado presente e da entrada; a entrada interfere assincronamente na saída;

48 Síntese do Circuito - Mealy l Detector da Sequência: ; l Síncrono: os FFs são ligados no mesmo clock ; l A entrada X interfere diretamente na saída Z.

49 Moore ou Mealy? l Em geral, a versão Mealy de um circuito sequencial será mais econômica de componentes físicos (hardware) do que a versão Moore; l Como a saída depende da entrada, valores incorretos na entrada durante o ciclo de clock podem afetar a saída; l Isso pode não ocorrer na versão Moore, pois alterações na saída e no estado só ocorrem na transição do clock (melhor sincronismo)

50 Eercícios

51 Projeto : Detector de Bordas Fazer um circuito sequencial síncrono para detectar uma borda de subida seguida de uma borda de descida. O circuito tem uma entrada e uma saída, que deve ir para nível lógico quando a sequência desejada for detectada Pode haver superposição de sequências Usar máquina de Mealy e FF tipo D

52 Projeto 2: Controle de motor de passo Sequência das bobinas no sentido horário: ( e 3) (2 e 3) (2 e 4) ( e 4); Sequência das bobinas no sentido anti-horário: ( e 3) ( e 4) (2 e 4) (2 e 3); Fazer diagrama de estados, tabela de transição de estados e projetar o circuito Usar FF tipo JK e Máquina de Moore

53 Projeto 2: Resposta

54 Projeto 3: Contador síncrono módulo 5 Montar um contador síncrono crescente de módulo 5 Fazer diagrama de estados, tabela de transição de estados e projetar o circuito Usar FF tipo D Máquina de Moore

55 Projeto 3: Resposta

56 Projeto 4: Análise do diagrama de estados Máquina de Moore ou Mealy? Fazer a tabela de transição de estados Projetar o circuito Usar FF tipo JK

57 Tabela de Transição de Estados Síntese do Circuito Sequencial Entrada X Estado Atual Q Q Próimo Estado Y Y Flip-Flop J K Flip-Flop J K X X Saída Z X X X X X X X X X X

58 Projeto 5: Análise do Circuito Sequencial Síncrono Máquina de Moore ou Mealy? Fazer o diagrama de estados e a tabela de transição de estados Projetar outro circuito Substituir o FF tipo D por FF JK

59 Diagrama de estados

60 Tabela de Transição de Estados Síntese do Circuito Sequencial Estado Presente Q Próimo Estado Y Flip-Flop J K X Entrada X Saída Z X X X

61 FIM