Ec1723 07 Secuencial Sintesis

Universidad Simón Bolívar
Departamento de Electrónica y Circuitos
EC1723 – Circuitos Digitales
Prof. Osberth De Castro

Clase

07
Lógica Secuencial
Diseño de Circuitos Secuenciales




Diseño de máquinas de estado.
Procedimiento general de Diseño.

Basado en: Daniel Gajski, Circuitos Digitales; John Wakerly, Diseño Digital.

Máquinas de Estado Sincronizadas por Reloj
I

S

E=F(S,I)

O = G (S)Modelo Moore

I

E=F(S,I)

S

O = G (S,I)

Modelo Mealy

Universidad Simón
Bolívar

2

Máquinas de Estado Síncronas - Diseño
Procedimiento inverso al análisis:
1.

Especificar el Diagrama ó tabla de Transición de Estados, Entradas y
Salidas en base al comportamiento requerido.

2.

Determinar la codificación binaria a ser utilizada para implementar los
estados. Esto da el número de Flip Flopsnecesarios (no su tipo,
todavía).

3.

Obtener
las
Tablas
Estados/Salidas.

4.

Seleccionar Tipos de Flip Flop a ser utilizados.

5.

De acuerdo con el tipo de Flip Flop, determinar la tabla de verdad y
Funciones de Excitación necesarias para cumplir con las transiciones. E
= F(S,I).

6.

De acuerdo con las tablas de Salida, Determinar las funciones de las
salidas O = G(S,I) [Mealy] ó O = G(S)[Moore]

binarias

de

Universidad Simón
Bolívar

Entradas/Transición

3

de

Máquinas de Estado Síncronas – Diseño (ejemplo)
Diseñar un controlador de luces de navidad de 5 colores, ajustable a dos secuencias:
rojoverdeazulamarilloapagado, y amarillorojoazulverdeapagado


Selector de secuencia:
SEC1 ó SEC2

Controlador
Luces

Reloj

Diagramas de estado ó Tablas deEntradas/Transición/Salidas
rojo
rojo

Verde

Azul

Verde

Azul

Apagado

Azul

Amarillo

Verde

Amarillo

Apagado

Rojo

Apagado

Rojo

Amarillo

Tabla de Estados

Universidad Simón
Bolívar

SEC2

apagado
apagado

amarillo
amarillo

verde
verde
SEC
2

Rojo

SEC2

SEC2

SE
C1

SEC1

azul
azul

Diagrama de Estados

4

SEC
1

SEC1

C2
SE

Estado

SE
C1

Entradas

C1
SE

1.

Encendido
Encendido
de
de Luces
Luces

Máquinas deEstado Síncronas – Diseño (ejemplo, cont.)
2.

Codificación Binaria: como son 5 colores (incluimos el color “apagado”), son 5 estados,
y se puded codificar de varias formas:


Codificación normal: valores normales binarios ordenados. Se utilizarían 3 bits (F.F.) para representar
los 5 estados.



Codificación de mínimo cambio: valores binarios ordenados optimizando el mínmo cambio de bits en
lastransiciones de estados. Se utilizarían los mismos 3 bits (F.F.).



Codificación “Un Flip Flop por estado”. Cada Estado está implementado físicamente por un Flip Flop
(en este caso cada color es un F.F.). Fastidioso para gran número de estados.

En este paso se puede determinar la codificación de las entradas y salidas. Las forma en que decidamos que
las salidas sean puede influir en laselección de la codificación.
Codificación “S”
normal

Codificación “S”
Mínimo Cambio

Codificación “S”
Un Flip Flop por Estado

Salidas
(Encendido de Luces)

Estado “S”

Q2

Q1

Q0

Q2

Q1

Q0

Q0

Q1

Q3

Q4

Q5

Rojo

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

Verde

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

0

0

Azul

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

Amarillo

0

1

1

0

1

0

0

0

0

10

0

0

0

1

Apagado

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

RO VE

AZ AM

Entrada SEC SEC

Universidad Simón
Bolívar

5

secuencia 1

0

secuencia 2

1

Máquinas de Estado Síncronas – Diseño (ejemplo, cont.)
3.

Tablas binarias de Entradas/Transición de Estados/Salidas. Se debe ser cuidadoso y cubrir
todas las combinaciones binarias posibles. En este caso se ha usado CodificaciónBinaria
Normal, quedando “estados sobrantes”, que pueden ser utilizados como estados “don’t care”, ó
com estados “reset”, dependiendo del uso y condiciones de operación del circuito.
Entradas

Estado Actual
S

Estado Siguiente
S*

Q*2 Q*1 Q*0

Salidas
O = G(S)

S

SEC

Q2

Q1

Q0

Rojo

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

Verde

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

Azul

0

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0...