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CIRCUITOS SECUENCIALES SINCRÓNICOS

CAPITULO 2

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Clasificación de los Circuitos Secuenciales Sincrón icos.

Se estudiarán circuitos lógicos cuyos valores de las salidas dependentanto de los valores pasados del circuito como de los valores presentes delas entradas. Esta clase de circuitos se llaman Circuitos Secuenciales .Cuando una señal de Clock es usada para controlar la operación delcircuito secuencial, éste circuito recibe el nombre de Circuito SecuencialSincrónico (CSS). Los Circuitos Secuenciales Sincrónicos son másfáciles para diseñar y son usados en la mayoría de las aplicacionesprácticas. Se muestra el Diagrama de Bloques General de un CircuitoSecuencial Sincrónico o Maquina Secuencial Sincrónica (MSS).

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La estructura de una MSS se constituye por un conjunto de CircuitosCombinatoriales y algunos flip-flops que constituyen el Bloque deMemoria de Estados . El circuito recibe un grupo de entradas In yproduce otro grupo de salidas Out . Los valores de salidas de los flip-flops representan el Estado Presente y.H del circuito.

Bajo el control de la señal de Clock, las salidas de los flip-flopscambian de un estado a otro, éstos estados generan la lógicacombinatorial llamada Decodificador de EstadoSiguiente /Decodificador de Entrada dependiendo de los valores deentradas y del valor de Estado Presente realimentado. De estamanera el circuito se mueve de un estado al otro. Para asegurar quesolo una transición de un estado al otro puede tener lugar durante deun periodo de Clock , los flip-flops deben ser de disparo por flanco(edge-triggered).

Las salidas son generadas por otro circuito combinatorial llamadoDecodificador de Salida . Las salidas son una función de EstadoPresente de los flip-flops y de las entradas In.

Aunque las salidas siempre dependen del Estado presente , ellas nosiempre dependen de las entradas.

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Para diferenciar entre estas dos posibilidades es acostumbradollamar a la MSS de la figura anterior “Maquina modelo Mealy” y alde la siguiente figura “Maquina modelo Moore” en honor a GeorgeMealy y Edward Moore que investigaron la conducta de estoscircuitos en los años 1950s.

Los MSS también son llamados Maquinas de Estado Finito (MEF). Este nombre deriva del hecho que el comportamiento funcional de estos circuitos puede ser representado con un número finito de los estados.

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Diagrama de Estados

El Diagrama de Estados es una herramienta gráfica que describe lastransiciones paso a paso de una MSS.El Diagrama de Estados para un circuito secuencial ocupa el mismo lugar quela Tabla de Verdad para los circuitos combinatoriales.

Se representa como un arreglo de círculos (óvalos) interconectados consegmentos con flechas.Cada círculo (óvalo) representa un estado (Estado Presente ) de la MSS y lasflechas representan los flancos de Reloj que hacen que la MSS cambie a otroestado (Estado Siguiente ).

Estados : Representan situaciones diferentes de una secuencia en el tiempo

Segmentos: Representan la transición de estado en estado.

Solo se ejecutan en el instante del flanco positivo de Reloj

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Diagrama de Estados

Formato: Relaciona las entradas versus las salidas de la MSS. No debe incluir ni la señal de CLK ni la de Reset/Clear que se suponen implícitas en el diagrama de estados.Ej:

A

B

CLK

F1

F2

Entonces el formato es:

A, B / F1 , F2MSS

Cada estado debe tener siguiente información.• Nombre• Código binario de identificación

Cada segmento debe incluir un formato valorado que represente:

• Condiciones de entradas para ir al Estado Siguiente (Transición)• Que valor toma la salida en ese estado y bajo esa condición de

entrada.

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Diagrama de Estados

Las condiciones de entradas y salidas se refieren a las variables especificadas en el formato.

•Las condiciones de salida le pertenecen al estado saliente (de donde viene la flecha) y no al estado entrante.•Si existen “n” entradas, de cada estado deben salir “2n” segmentos.•Si uno de los segmentos no es presentado, se asume que es una condición no existente “don’t care”.

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Ejemplo:

Seguir el siguiente diagrama de estados:

a

0/0

1/0

1/0

0/1

b

c

1/0

0/1

Formato : A / F Resetn

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Ejemplo:

Sea una máquina secuencial sincrónica que tiene una entrada decontrol X y otra de reloj CLOCK. Dos salidas A y B. En flancospositivos consecutivos de CLOCK el código en AB cambia de 00a 01 a 10 a 11 y se repite. Todos esto si X es verdadera, si x esfalsa la máquina mantiene su estado presente.

CLOCK

X

A

BMSS

10

Formato : X / A,B

a

0/00

0/01

0/10

0/11

1/00

1/01

1/10

1/11

b

c

d

En este caso para cada estado las salidas se mantienen sin importar si cambian las entradas, por lo tanto es una MSSmodelo Moore.