ИЛИ СХЕМЫ, УПРАВЛЯЕМЫЕ СОБЫТИЯМИ

Смена состояний, в этих схемах регламентируется следующими принципами.

1. Входные переменные могут вызывать изменение (установку или сброс) значений вторичных переменных.

2. Надо помнить, что множество всех входных воздействий при каждом данном состоянии схемы разбивается на два подмножества: «существенных» в данном состоянии, которые вызывают смену состояния и противоположных им «несущественных». Второй принцип формулируется следующим образом: Состояние схемы поддерживается неизменным, отвечающим последнему существенному воздействию входных сигналов (для предыдущего состояния) вплоть до появления комбинации входных сигналов, существенной для смены текущего состояния.

3. Функционирование схемы в соответствии с графом переходов осуществляется посредством последовательного изменения значений ее вторичных переменных. Обратная связь обеспечивает сохранение установленного состояния, что обязательно для любой последовательностной схемы. Одним из способов достижения этого является использование схем с собственными устойчивыми состояниями – триггеров.

Основные этапы построения графа переходов. Основу процесса проектирования схем составляют графы переходов. Их построение осуществляется путем преобразования словесного описания задачи в ее графическое описание. Словесное описание решаемой задачи – сложный процесс, продолжающийся при разработке схемы, в том числе и на этапе построения графа.

Граф переходов служит для наглядного графического представления всех сведений о последовательностной схеме. Входные сигналы изображаются в виде направленных линий, входящих в кружки, служащие для представления состояния схемы. Стрелки указывают направление последовательности событий. Входные сигналы поступают извне.

1. Определить описать входные и выходные сигналы проектируемой логической схемы и начертить ее блок-схему со входами слева и выходами справа. Т.к. выходы одного блока являются, как правило, входами другого, надо решить проблему согласования входов с выходами.

2. Определить причинно-следственные отношения между входными и выходными сигналами. Ограничением является то, что данный входной сигнал порождает соответствующий выходной. На самом деле может оказаться, что для выработки некоторого выходного сигнала требуется некоторая последовательность входных и наоборот. Причины – (входные сигналы) и следствия (выходные) составляют основную информацию.

3. Определить состояние, с которого обычно начинается последовательность событий. Можно, например, выявить состояние «ожидание» или состояние, в которое схема должна перейти по команде «начальная установка» или «сброс». Это состояние изображают обычно в левой верхней части графа с нулевыми значениями вторичных переменных.

4. Определить описать очередность событий, (состояний) в системе, начиная с подачи стартового сигнала.

5. Определить число переходов (линий) из каждого состояния.

6. Убедиться, что нет входных сигналов, которые переводят схему в одно и то же состояние, в противном случае надо решать проблему избыточности.

7. Анализ переходов из состояния в состояние проводить до образования замкнутого цикла переходов. Появление состояния завершения работы (тупиковое состояние) свидетельствует, как правило об ошибке.

8. Из всех состояний, не входящих ни в одну из указанных на графе последовательностей, обеспечить естественные переходы в состояние ожидания.

9. Сначала строится основной цикл переходов, затем подциклы (подграфы).

В последовательностных схемах, управляемых событиями, переход из одного состояния в другое вызывает изменение значения какой-нибудь одной (и только одной) вторичной переменной. Для каждой переменной используется отдельный триггер.

При проектировании базовых последовательностных схем накладываются ограничения на количество входных переменных, меняться при том может одновременно только одна из них. С помощью RS – триггеров легко реализовать схемы с большим количеством переменных и сложной логикой функционирования.

При проектировании асинхронных последовательностных схем на RS – триггерах необходимо соблюдать определенный порядок:

1. Охватить замкнутой линией все состояния на графе переходов, где значения одной вторичной переменной равны 1. Обозначить сигналы установки, соответствующие входу в эту область (сигналы установки) и выхода из нее (сигналы сброса).

2. Составить логические выражения для функций установки и сброса, содержащие в SP-форме (сумма произведений) входные переменные и вторичные переменные, связанные с данным переходом, но не меняющие значения. Включение в выражения вторичных переменных гарантирует правильную последовательность работы схемы.

3. Построить схему, реализующую логические выражения.

4. На основании карты Карно для выходных функций составить логические выражения для выходных функций и построить соответствующую им логическую схему.

Схемы с большим числом состояний громоздки, поэтому из практических соображений (размещение элементов, разводка, конструирование, отладка) приемлемое число состояний – восемь. Если число состояний больше восьми, то используется прием организации вспомогательных схем, каждая из которых должна иметь не более 8 состояний. Каждое состояние основная схема – восемь состояний вспомогательная схема. Из восьми состояний исходные схемы можно построить (диаграмму) граф на 64 состояния – это дает возможность реализовать достаточно сложную схему. Каждая вспомогательная схема проста для реализации и отладки. Статистически определено при каскадном соединении число состояний для исходных схем 2…4; для вспомогательных 6…8. Это наиболее эффективно с точки зрения объема конструкции.

В тактируемых схемах внешние входные сигнал поступают с меньшей частотой, чем тактовые импульсы. Это снимает многие ограничения на число состояний и переходов схемы. Если частота подачи внешних импульсов приближается к частоте тактовых импульсов, то ограничивают число состояний тактируемой схемы за счет переадресации внешних сигналов вспомогательным схемам, которые строятся как асинхронные.