26
2
Алгоритм синтеза автомата
Содержание
автомат булевая функция
1. Техническое задание
2. Таблица функционирования и соответствия
3. Абстрактный синтез
3.1 Разметка вход-выходных слов для автомата Мили
3.2 Разметка вход-выходных слов для автомата Мура
3.3 Минимизация автомата
4. Структурный синтез
4.1 Кодировка алфавитов и состояний
4.2 Построение булевых функций
4.3 Раздельная минимизация
4.4 Факторизация и совместная минимизация
4.5 Реализация на элементах малой степени интеграции (К155)
1. Техническое задание
Синтезировать автомат для преобразования двоично-десятичного кода с весами х1=3, х2=3, х3=2, х4=1, который поступает на вход в последовательной форме, начиная со старшего разряда, в двоично-десятичный код с весами у1=5, у2=3, у3=2, у4=1, который снимается с выхода автомата в последовательной форме, начиная со старшего разряда.
2. Таблицы функционирования и соответствия
Ниже приведена одна из возможных таблиц соответствия входных и выходных слов
Веса входного слова |
Веса выходного слова |
||||||||
х1 |
х2 |
х3 |
х4 |
у1 |
у2 |
у3 |
у4 |
||
№ |
3 |
3 |
2 |
1 |
5 |
3 |
2 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
5 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
7 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
8 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Автоматное отображение
№ Z доп. |
W* |
||||||||||
0 |
Z0 |
Z0 |
Z0 |
Z0 |
C |
C |
W0 |
W0 |
W0 |
W0 |
|
1 |
Z0 |
Z0 |
Z0 |
Z1 |
C |
C |
W0 |
W0 |
W0 |
W1 |
|
2 |
Z0 |
Z0 |
Z1 |
Z0 |
C |
C |
W0 |
W0 |
W1 |
W0 |
|
3 |
Z0 |
Z0 |
Z1 |
Z1 |
C |
C |
W0 |
W0 |
W1 |
W1 |
|
4 |
Z0 |
Z1 |
Z0 |
Z1 |
C |
C |
W0 |
W1 |
W0 |
W1 |
|
5 |
Z0 |
Z1 |
Z1 |
Z0 |
C |
C |
W0 |
W1 |
W1 |
W0 |
|
6 |
Z0 |
Z1 |
Z1 |
Z1 |
C |
C |
W0 |
W1 |
W1 |
W1 |
|
7 |
Z1 |
Z1 |
Z0 |
Z1 |
C |
C |
W1 |
W0 |
W1 |
W0 |
|
8 |
Z1 |
Z1 |
Z1 |
Z0 |
C |
C |
W1 |
W1 |
W0 |
W0 |
|
9 |
Z1 |
Z1 |
Z1 |
Z1 |
C |
C |
W1 |
W1 |
W0 |
W1 |
Полученное автоматное отображение удовлетворяет следующим условиям:
1. автоматное отображение является однозначным;
2. автоматное отображение сохраняет длину слова;
3. автоматное отображение однозначно переводит любой начальный отрезок входного слова в соответствующий начальный отрезок выходного слова такой же длинны.
3 Абстрактный синтез
3.1 Разметка вход-выходных слов для автомата Мили
3.1.1 Первая стратегия
0 |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
|||||||
1 |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6 |
a1 |
|||||||
2 |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a8 |
a1 |
|||||||
3 |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a9 |
a1 |
|||||||
4 |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a11 |
a12 |
a1 |
|||||||
5 |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a13 |
a15 |
a1 |
|||||||
6 |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a13 |
a15 |
a1 |
|||||||
7 |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a16 |
a17 |
a18 |
a19 |
a1 |
|||||||
8 |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a16 |
a17 |
a20 |
a21 |
a1 |
|||||||
9 |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a16 |
a17 |
a20 |
a22 |
a1 |
Проверка :
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a8 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a9 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a11 |
a12 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a13 |
a14 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a13 |
a15 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a16 |
a17 |
a18 |
a19 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a16 |
a17 |
a20 |
a21 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w(t) |
с |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
||
a(t) |
a1 |
a16 |
a17 |
a20 |
a22 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
Таблица переходов-выходов:
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a8 |
a9 |
a10 |
a11 |
a12 |
a13 |
a14 |
|
z0 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
a1 |
a8 |
a1 |
a1 |
a11 |
- |
a1 |
a14 |
a1 |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
w1 |
- |
w1 |
w1 |
w0 |
||
z1 |
a16 |
a10 |
a7 |
a6 |
a1 |
a1 |
a9 |
a1 |
a1 |
a13 |
a12 |
a1 |
a15 |
a1 |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||
a(t) |
a15 |
a16 |
a17 |
a18 |
a19 |
a20 |
a21 |
a22 |
|||||||
z0 |
a1 |
- |
a18 |
- |
a1 |
a21 |
a1 |
a1 |
|||||||
w1 |
- |
w0 |
- |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||||||||
z1 |
a1 |
a17 |
a20 |
a19 |
a1 |
a22 |
a1 |
a1 |
|||||||
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
3.1.2 Вторая стратегия
0 |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
|||||||
1 |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6 |
a1 |
|||||||
2 |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a5+ |
a1 |
|||||||
3 |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a6+ |
a1 |
|||||||
4 |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a8 |
a4+ |
a6 |
a1 |
|||||||
5 |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a8 |
a7+ |
a5 |
a1 |
|||||||
6 |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a8 |
a7 |
a6 |
a1 |
|||||||
7 |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a9 |
a10 |
a11 |
a5+ |
a1 |
|||||||
8 |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a9 |
a10 |
a4+ |
a5 |
a1 |
9 |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a9 |
a10 |
a4 |
a6 |
a1 |
Проверка :
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a5+ |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a7 |
a6+ |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a8 |
a4+ |
a6 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a8 |
a7+ |
a5 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a8 |
a7 |
a6 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a9 |
a10 |
a11 |
a5+ |
a1 |
a(t) |
a1 |
a9 |
a10 |
a4+ |
a5 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w(t) |
с |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
||
a(t) |
a1 |
a9 |
a10 |
a4 |
a6 |
a1 |
|
w(t) |
с |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
Таблица переходов-выходов:
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a8 |
a9 |
a10 |
a11 |
|
z0 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
a1 |
a5 |
a4 |
- |
a11 |
- |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
- |
w0 |
- |
||
z1 |
a9 |
a8 |
a7 |
a6 |
a1 |
a1 |
a6 |
a7 |
a10 |
a4 |
a5 |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
3.2 Разметка вход-выходных слов для автомата Мура
3.2.1 Первая стратегия
0 |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
|||||||
1 |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a7 |
a8 |
|||||||
2 |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a9 |
a10 |
a11 |
|||||||
3 |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a9 |
a12 |
a13 |
|||||||
4 |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a14 |
a15 |
a16 |
a17 |
|||||||
5 |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a14 |
a18 |
a19 |
a20 |
|||||||
6 |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a14 |
a18 |
a21 |
a22 |
|||||||
7 |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a23 |
a24 |
a25 |
a26 |
a27 |
|||||||
8 |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a23 |
a24 |
a28 |
a29 |
a30 |
|||||||
9 |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a23 |
a24 |
a28 |
a31 |
a32 |
Проверка :
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a7 |
a8 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a9 |
a10 |
a11 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
|
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a9 |
a12 |
a13 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a14 |
a15 |
a16 |
a17 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a14 |
a18 |
a19 |
a20 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
|
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a14 |
a18 |
a21 |
a22 |
a(t) |
a1 |
a23 |
a24 |
a25 |
a26 |
a27 |
a(t) |
a1 |
a23 |
a24 |
a28 |
a29 |
a30 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w(t) |
с |
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
||
a(t) |
a1 |
a23 |
a24 |
a28 |
a31 |
a32 |
|
w(t) |
с |
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
Таблица переходов-выходов:
a(t) |
- |
- |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
|
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a8 |
a9 |
a10 |
a11 |
||
z0 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
- |
a8 |
- |
a10 |
a11 |
- |
|
z1 |
a23 |
a14 |
a9 |
a7 |
a6 |
- |
a8 |
- |
a12 |
a11 |
- |
|
a(t) |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
w1 |
|
a12 |
a13 |
a14 |
a15 |
a16 |
a17 |
a18 |
a19 |
a20 |
a21 |
a22 |
||
z0 |
a13 |
- |
a15 |
- |
a17 |
- |
a19 |
a20 |
- |
a22 |
- |
|
z1 |
a13 |
- |
a18 |
a16 |
a17 |
- |
a21 |
a20 |
- |
a22 |
- |
|
a(t) |
- |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||
a23 |
a24 |
a25 |
a26 |
a27 |
a28 |
a29 |
a30 |
a31 |
a32 |
|||
z0 |
- |
a25 |
- |
a27 |
- |
a29 |
a30 |
- |
a32 |
- |
||
z1 |
a24 |
a28 |
a26 |
a27 |
- |
a31 |
a30 |
- |
a32 |
- |
3.2.2 Вторая стратегия
0 |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
|||||||
1 |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6+ |
a7 |
|||||||
2 |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a8 |
a7+ |
a1+ |
|||||||
3 |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a3 |
a8 |
a9 |
a2+ |
|||||||
4 |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a11 |
a6+ |
a7 |
|||||||
5 |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a12 |
a7+ |
a1 |
|||||||
6 |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
||||||||
a1 |
a2 |
a10 |
a12 |
a9+ |
a2 |
7 |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
||||||||
a1 |
a13 |
a14 |
a6+ |
a7 |
a1 |
|||||||
8 |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
||||||||
a1 |
a13 |
a14 |
a11+ |
a15 |
a1 |
|||||||
9 |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
|||||||
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
||||||||
a1 |
a13 |
a14 |
a11 |
a6+ |
a2 |
Проверка :
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z0 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a6 |
a7 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a8 |
a7 |
a1 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z0 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a8 |
a9 |
a2 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a11 |
a6 |
a7 |
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a12 |
a7 |
a1 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w(t) |
с |
с |
w0 |
w1 |
w1 |
w0 |
|
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z0 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z0 |
z1 |
c |
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z0 |
c |
||||
a(t) |
a1 |
a2 |
a10 |
a12 |
a9 |
a2 |
a(t) |
a1 |
a13 |
a14 |
a6 |
a7 |
a1 |
a(t) |
a1 |
a13 |
a14 |
a11 |
a15 |
a1 |
|
w(t) |
с |
c |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w(t) |
с |
c |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w(t) |
с |
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w0 |
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
z(t) |
z1 |
z1 |
z1 |
z1 |
c |
||
a(t) |
a1 |
a13 |
a14 |
a11 |
a6 |
a7 |
|
w(t) |
с |
c |
w1 |
w1 |
w0 |
w1 |
Таблица переходов-выходов:
a(t) |
w0 |
w1 |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
w0 |
w1 |
|
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a8 |
a9 |
a10 |
a11 |
||
z0 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a1 |
a7 |
a2 |
a11 |
a15 |
|
z1 |
a13 |
a10 |
a8 |
a6 |
a6 |
a7 |
a1 |
a9 |
a2 |
a12 |
a6 |
a(t) |
w1 |
- |
w1 |
w0 |
|
a12 |
a13 |
a14 |
a15 |
||
z0 |
a7 |
- |
a6 |
a1 |
|
z1 |
a9 |
a14 |
a11 |
a1 |
Меньшим числом состояний обладает автомат Мили, построенный по второй стратегии. Следовательно, по соответствующей ему таблице переходов-выходов будет проводиться структурный синтез автомата.
Таблица переходов-выходов автомата Мили, построенного по второй стратегии
a(t) |
a1 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a6 |
a7 |
a8 |
a9 |
a10 |
a11 |
|
z0 |
a2 |
a3 |
a4 |
a5 |
a1 |
a1 |
a5 |
a4 |
- |
a11 |
- |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
- |
w0 |
- |
||
z1 |
a9 |
a8 |
a7 |
a6 |
a1 |
a1 |
a6 |
a7 |
a10 |
a4 |
a5 |
|
с |
w0 |
w0 |
w0 |
w0 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
w1 |
3.3 Минимизация автомата
Диаграмма совместимости
2 |
2~3 9~8 |
||||||||||
3 |
2~4 9~7 |
3~4 7~8 |
|||||||||
4 |
2~5 6~9 |
3~5 6~8 |
4~5 7~6 |
||||||||
5 |
1~2 1~9 |
1~3 1~8 |
1~4 1~7 |
1~5 1~6 |
|||||||
6 |
1~2 1~9 |
||||||||||
7 |
2~5 6~9 |
1~5 1~6 |
|||||||||
8 |
2~4 9~7 |
4~1 1~7 |
5~4 6~7 |
||||||||
9 |
9~10 |
1~10 |
6~10 |
7~10 |
|||||||
10 |
2~11 9~4 |
10~4 |
|||||||||
11 |
9~5 |
1~5 |
6~5 |
7~5 |
10~5 |
4~5 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Из диаграммы видно, что все состояния исходного автомата являются попарно несовместимыми. Следовательно, полученный автомат является минимальным.
№ |
МС-классы. |
|
0 |
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 |
|
1 |
1,3,4,5,6,7,8,9,10,11 1,2,3,4,5 |
|
2 |
1,4,5,6,7,8,9,10,11 1,2,3,4,5 |
|
3 |
1,5,6,7,8,9,10,11 1,2,3,4,5 |
|
4 |
1,6,7,8,9,10,11 1,2,3,4,5 |
|
5 |
1,6,7,8,9,11 1,10 1,2,3,4,5 |
|
6 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
4. Структурный синтез автомата
4.1 Кодировка алфавитов и состояний
Кодировка входного алфавита
Определим количество внешних входов L. Пусть 2L - число различных комбинаций, которые можно подать на входы. Тогда 2L ? F- мощности входного алфавита. F = 2. 21=2 , значит L =1.
Z(t) |
X |
|
Z0 |
0 |
|
Z1 |
1 |
Кодировка выходного алфавита
Определим количество внешних выходов N. Пусть 2N - число различных комбинаций, которые могут поступить на выходы. Тогда 2N ? G - мощности выходного алфавита. G = 2. 21 = 2 , значит N=1.
W(t) |
Y |
|
W0 |
0 |
|
W1 |
1 |
Кодировка внутренних состояний
Определим количество элементов памяти (триггеров) R. Пусть 2R- число различных внутренних состояний, в которых может находиться структурный автомат. Тогда 2R ? M - мощности алфавита состояний. M=11. 24 > 11, значит R=4.
а(t) |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
|
а1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
а2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
а3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
а4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
а5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
а6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
а7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
а8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
а9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
а10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
а11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
4.2 Построение булевых функций
Для заполнения таблицы переходов-выходов будем использовать таблицу функции переходов i-того элемента памяти и словарь JK - триггера.
Таблица функции переходов i-того элемента памяти
Qit |
Qit+1 |
fQi |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
б |
|
1 |
0 |
? |
|
1 |
1 |
1 |
Cловарь JK-триггера
fQi |
J |
K |
|
0 |
0 |
- |
|
1 |
- |
0 |
|
б |
1 |
- |
|
? |
- |
1 |
Кодированная таблица переходов-выходов
t |
t+1 |
t |
|||||||||||||||||||||
№ |
x |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
y |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
fQ |
fQ |
fQ |
fQ |
J1 |
K1 |
J2 |
K2 |
J3 |
K3 |
J4 |
K4 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
б |
? |
0 |
- |
0 |
- |
1 |
- |
- |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
б |
0 |
- |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
- |
|
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
б |
? |
? |
0 |
- |
1 |
- |
- |
1 |
- |
1 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
б |
0 |
- |
- |
0 |
0 |
- |
1 |
- |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
? |
0 |
1 |
0 |
- |
- |
1 |
0 |
- |
- |
0 |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
? |
? |
б |
0 |
- |
- |
1 |
- |
1 |
1 |
- |
|
7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
? |
1 |
0 |
- |
- |
0 |
- |
1 |
- |
0 |
|
8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
? |
б |
0 |
0 |
- |
1 |
1 |
- |
0 |
- |
0 |
- |
|
9 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
10 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
б |
- |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
- |
|
11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
12 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
1 |
0 |
0 |
1 |
б |
0 |
0 |
1 |
1 |
- |
0 |
- |
0 |
- |
- |
0 |
|
13 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
б |
? |
б |
0 |
- |
1 |
- |
- |
1 |
1 |
- |
|
14 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
б |
1 |
1 |
0 |
- |
1 |
- |
- |
0 |
- |
0 |
|
15 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
б |
0 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
- |
- |
0 |
|
16 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
? |
0 |
1 |
0 |
- |
- |
1 |
0 |
- |
- |
0 |
|
17 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
? |
? |
б |
0 |
- |
- |
1 |
- |
1 |
1 |
- |
|
18 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
? |
0 |
- |
- |
0 |
- |
0 |
- |
1 |
|
19 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
? |
б |
б |
б |
- |
1 |
1 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
|
20 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
б |
? |
- |
0 |
0 |
- |
1 |
- |
- |
1 |
|
21 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
? |
б |
? |
0 |
- |
1 |
1 |
- |
- |
1 |
0 |
- |
|
22 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
? |
б |
? |
1 |
- |
1 |
1 |
- |
- |
1 |
- |
0 |
4.3 Раздельная минимизация
Минимизация булевых функций с помощью карт Карно
y |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
0 |
- |
1 |
1 |
- |
0 |
- |
||
01 |
- |
0 |
- |
- |
1 |
- |
0 |
- |
||
11 |
0 |
1 |
- |
- |
1 |
- |
1 |
0 |
||
10 |
0 |
1 |
- |
0 |
1 |
- |
1 |
0 |
||
A |
J1 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
- |
||
01 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
|||
11 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
0 |
||
10 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
0 |
||
A |
K1 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
- |
- |
1 |
1 |
- |
- |
- |
||
01 |
- |
- |
- |
- |
0 |
- |
- |
- |
||
11 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
- |
||
10 |
- |
- |
- |
0 |
1 |
- |
- |
- |
||
A |
J2 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
- |
- |
1 |
1 |
- |
- |
- |
||
01 |
0 |
- |
- |
- |
0 |
- |
- |
0 |
||
11 |
1 |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
1 |
||
10 |
0 |
- |
- |
0 |
1 |
- |
- |
1 |
||
A |
K2 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
- |
||
01 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
||
11 |
- |
0 |
- |
- |
- |
- |
0 |
- |
||
10 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
||
A |
J3 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
0 |
- |
0 |
1 |
- |
1 |
- |
||
01 |
1 |
0 |
- |
- |
1 |
- |
0 |
0 |
||
11 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
10 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
A |
K3 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
01 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
11 |
1 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
0 |
0 |
||
10 |
0 |
- |
1 |
0 |
1 |
- |
1 |
1 |
||
A |
J4 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
1 |
- |
0 |
1 |
- |
- |
- |
||
01 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
11 |
1 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
0 |
0 |
||
10 |
0 |
- |
1 |
0 |
1 |
- |
1 |
1 |
||
A |
K4 |
xQ1Q2 |
A |
||||||||
Q3Q4 |
000 |
001 |
011 |
010 |
110 |
111 |
101 |
100 |
||
00 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0 |
- |
||
01 |
1 |
0 |
- |
- |
1 |
- |
0 |
0 |
||
11 |
1 |
0 |
- |
- |
0 |
- |
1 |
0 |
||
10 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
A |
Таким образом, получена система булевых функций:
4.4 Факторизация и совместная минимизация
Совместная минимизация
Тогда система булевых функций будет выглядеть следующим образом:
Факторизация:
Факторизация Y
Факторизация K3
С учетом факторизации и совместной минимизации функций получаем следующую систему:
4.5 Реализация на элементах малой степени интеграции (К155)
Использованные элементы серии К155 и их УГО:
1) К155ТВ15
Микросхема представляет собой два тактируемых J-K триггера с установкой в 0 и 1. Считывание информации с входов J и K происходит во время положительного перепада на входе С, а на выходы она передается во время отрицательного перепада. Логические уровни на J и K не должны изменяться, пока на С высокий уровень. Если соединить выводы J и K триггер будет работать как обычный счетный (делить частоту на 2).
1,15 - вход установки '0';2 - вход J1;3 - вход K1;4,12 - вход синхронизации;5,11 - вход установки '1';6,7,9,10 - выходы;8 - общий;13 - вход K2;14 - вход J2;16 - напряжение питания;
2) К155ЛН1
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ. Корпус К155ЛН1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛН1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
1,3,5,9,11,13 - входы;2,4,6,8,10,12 - выходы;7 - общий;14 - напряжение питания;
3) К155ЛР1
Микросхема представляет собой 2 логических элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, один расширяемый по ИЛИ. Корпус К155ЛР1 типа 201.14-2, масса не более 1 г и у КМ155ЛР1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
1-5,9-13 - входы;6,8 - выходы;7 - общий;14 - напряжение питания;
4) К155ЛИ1
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И. Корпус К155ЛИ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛИ1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы;3,6,8,11 - выходы;7 - общий;14 - напряжение питания;
5) К155ЛЛ1
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ. Корпус К155ЛЛ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛЛ1
типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы;3,6,8,11 - выходы;7 - общий;14 - напряжение питания;
Для всех микросхем на 14 ножку подается +5В, на 7 - заземление
DD1, DD2 - К155ТВ15;
DD3 - К155ЛР1;
DD4, DD10, DD11, DD13 - К155ЛЛ1;
DD6, DD7, DD8, DD9, DD12 - К155ЛИ1;
DD5, DD14, DD15, DD16 - К155ЛН1.