"Máquinas de Estado"

Objetivo:

° Analizar el funcionamiento de las Máquinas de Estado tipo Moore y Mealy, mediante una tabla de estados.

° Aplicar las técnicas de diseño de Máquinas estado mediante Flip-Flops y Compuertas.

Material

Fuente regulada de 5V CD.

Circuitos Integrados:

74XX00 o CD 40YY ( Equivalente en Tecnología CMOS)

74XX02

74XX04

74XX76 o 74XX112

XX = HC, LS o F. 74 = Tecnología TTL CD40 = Tecnología CMOS

• Resistencias de 330Ω• Led’s

º Hojas de datos técnicos de los circuitos integrados

Consultar:: http://www.datasheetcatalog.com/ ó .net/

http://www.datasheetarchive.com/es/ )

Ing. Celedonio E. Aguilar Meza Laboratorio de Circuitos Digitales

Introducción Teórica

Una máquina en general esta formada por un circuito entrada y uno de salida de tipo combinatorios, adicionalmente cuentan con elementos retardadores o memoria basados en Flip-flops. Las máquinas de son parte de los circuitos secuenciales síncronos, el diagrama general es:

Maquina de Estado.

Las máquinas de estado las hay de tipo Moore y Mealy, la clasificación se hace en base a el lugar donde se toma la salida del circuito, como se ve en el diagrama general anterior.

Maquinas Tipo Moore

Circuito síncrono (contador módulo 3) presentando en forma usual.

Fip-Flops o elementos de memoria.

Salida de máquina de MEALY

Cto. De salida

Cto.De Entrada

Q D

C

Q D

C

Salida de una máquina Moore

Entrada Fuente

AB

Reloj

Cto. entrada

Circuito síncrono en forma general.

Una máquina de Moore tiene la característica que el circuito tiene su salida en los Flip-Flops.

Máquinas Tipo Mealy

Circuito Mealy presentada en forma usual

Circuito Mealy dibujado en su forma general

Para analizar un circuito secuencial complejo es usar una tabla de estados, ya que esta se pueden observar fácilmente todas las combinaciones de entrada y salida simultáneamente; de la tabla mencionada se pueda desprender la ecuación de gobierno de la máquina de estados. El circuito de salida de una máquina Mealy es de tipo combinatorio, por ello la función de salida depende del estado presente de las salidas de los flip-flops y no tiene que esperar el pulso de reloj para producir la respuesta de salida (Z=Z(Q1,Q2...X,Y)).

Por lo anterior el diseño de una maquina de estado consiste en determinar los circuitos de entada y salida mostrados en el diagrama general. El diseño de Máquinas de estado tipo Moore es igual al diseño de contadores síncronos.

Diseño de Contador Ascendente/Descendente con Variable Externa.

Para ejemplificar este método se diseñara un contador especial binario síncrono ascendente/descendente de tres bits usando flip-flops tipo “JK, que cumpla la siguiente tabla de conteo.

Este problema se resolverá por el método de la tabla de excitación del contador, este pretende reducir al mínimo los errores en la asignación de las excitaciones en problemas complejos, alterna una visión global de los cambios requeridos del estado presente al próximo estado y también el número de mapas es menor por este método que por el de mapa de referencia.

Implementado el contador especial.

Este circuito para diseño equivale al bloque.

Diseño de Máquinas de Tipo Mealy

En base al contador ascendente/descendente (Máquina Moore), anterior diseñar una Máquinas Mealy que cumpla el siguiente diagrama de estados.

Diagrama de estados

Obteniendo la Tabla de Estados del Diagrama de Estados anterior.

ContadorAsc./Desc. (Especial)

Modulo 7

K (control)

Reloj

Q1 Q2 Q3

Como ya se diseño el contador Ascendente/ Descendente en el punto anterior, se procede a diseñar el circuito de la Salida Z.

Tabla de VerdadK Q3 Q2 Q1 Z0000000011111111

0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

0000x1111010x101

Finalmente implementando la máquina de estados.

Desarrollo

1.- Diseñar mediante flip-flops tipo JK un contador síncrono Ascendente/Descendente de 3 bits (usar el método de la tabla de excitación del contador) que cumpla la tabla de conteo citada. Obtener el circuito armado y funcionando y el diagrama de Estados.

2.- Diseñar una maquina de Mealy en base a un contador ascendente/ descendente del punto anterior, que cumpla el Diagrama de Estados siguiente:

Observaciones:1) Condición K=1 conteo ascendente K=0 conteo descendente.2) Observando la forma de conteo de la máquina de estados, el conteo puede ser

implementado mediante un circuito integrado más el circuito salida de la función Z.

3.- Escriba sus conclusiones y observaciones.