Maquinas de estado
-
Upload
jean-carlos-quispe-avila -
Category
Documents
-
view
336 -
download
0
Transcript of Maquinas de estado
![Page 1: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/1.jpg)
Maquinas de estado
![Page 2: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/2.jpg)
Maquinas de estado
• Definición• Clasificación• Maquinas de estado síncronas– Análisis – Diseño
![Page 3: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/3.jpg)
Definición
• Son ciertos circuitos secuenciales que tienen un número determinado de estados (2n).
• Pueden ser:– retroalimentados (flip flops, biestables) o– máquinas sincrónicas temporizadas cuando utilizan
las primeras para crear circuitos cuyas entradas son examinadas y cuyas salidas cambian con respecto a una señal de reloj controlada.
• En cualquier caso, se tienen unas entradas, unas salidas y unos estados.
![Page 4: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/4.jpg)
Estructura
Lógica de estado
siguiente
F
Memoria de estado
Entrada reloj
Lógica de salida
G
Señal de reloj
Excitación Estado presente
Salidas
![Page 5: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/5.jpg)
Estructura
• Lógica de estado siguiente(F): Una función de las entradas y del estado actual.
• Memoria de estados: Es un conjunto de n flip-flops que almacenan el estado presente de la máquina, que tiene 2n estados diferentes. La señal de reloj controla el cambio de estado en tales flip flops.
• La señal de reloj: dispone el funcionamiento de los flip-flops ya sea por disparo de flanco o por disparo de pulso
• Lógica de salida(G): Una función del estado actual y/o de las entradas
![Page 6: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/6.jpg)
Clasificación
• Sincrónicas vs Asincrónicas• Máquinas de Moore• Máquina de Mealy
![Page 7: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/7.jpg)
Maquina de Moore• Es la máquina de estado en la cual las salidas solo
dependen del estado presente
Lógica de estado
siguiente
F
Memoria de estado
Entrada reloj
Lógica de salida
G
Señal de reloj
ExcitaciónEstado presen
te
Salidas
![Page 8: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/8.jpg)
Máquina de Mealy
• Es la máquina de estado en la cuál la salida depende tanto del estado presente como de las entradas externas
![Page 9: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/9.jpg)
Máquina de Mealy
Lógica de estado
siguiente
F
Memoria de estado
Entrada reloj
Lógica de salida
G
Señal de reloj
Excitación Estado presente
Salidas
![Page 10: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/10.jpg)
Maquinas de estado sincrónicas
• Las que poseen entrada de reloj en la memoria de estado
![Page 11: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/11.jpg)
Análisis
• Asumiendo la definición formal de máquina de Mealy:– Estado siguiente = F(estado actual, entrada)– Salida = G(estado actual, entrada)
• La primera ecuación dice que el estado siguiente estará determinado por la entrada presente y el estado presente del circuito.
• La segunda precisa que la salida de la máquina la determinan las dos mismas variables.
• El propósito del análisis de los circuitos secuenciales es determinar el estado siguiente y las funciones de salida para poder predecir el comportamiento del circuito.
![Page 12: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/12.jpg)
Análisis
• Determinar el estado siguiente y las funciones de salida F y G.
• Usar F y G para construir una tabla de estados/salidas que especifique por completo el estado siguiente y la salida del circuito para cada combinación posible de estado actual y entrada.
• Diagrama de estados que presente en forma gráfica la información anterior(opcional).
![Page 13: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/13.jpg)
Diseño
• Construir una tabla de estado/salida correspondiente a la descripción o especificación, mediante nombres mnemotécnicos para los estados. (Puede partirse del diagrama de estados correspondiente.
• Minimizar el número de estados en la tabla de estado/salida(opcional)
• Elegir un conjunto de variables de estado y asignar combinaciones de variables de estado a cada uno de los estados.
![Page 14: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/14.jpg)
Diseño• Sustituir las combinaciones de variable de estado
en la tabla de estado/salida para crear una tabla de transición/salida que muestre la combinación de variable de estado siguiente y la salida para cada combinación de estado/salida
• Elegir el tipo de flip flop que hará la memoria de estado.
• Construir una tabla de excitación que muestre los valores de excitación requeridos para obtener el estado siguiente deseado para cada combinación de estado/entrada.
![Page 15: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/15.jpg)
Diseño
• Derivar las ecuaciones de excitación de la tabla de excitación
• Derivar las ecuaciones de salida de la tabla de transición/salida
• Dibujar el diagrama lógico que muestre los elementos de almacenamiento de las variables de estado y realice las ecuaciones requeridas de excitación y salida.
![Page 16: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/16.jpg)
Ejemplo 1
• Enunciado del problema: En una señal, detectar tres “1” seguidos
utilizando una máquina de Moore y biestables tipo D– Construir una tabla de estado/salida
correspondiente a la descripción o especificación, mediante nombres mnemotécnicos para los estados. (Puede partirse del diagrama de estados correspondiente)• Construir plantilla para la tabla de estado.
![Page 17: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/17.jpg)
Tres unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
![Page 18: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/18.jpg)
Tres Unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
![Page 19: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/19.jpg)
Tres unos segudos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
![Page 20: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/20.jpg)
Tres unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
Han ingresado tres 1
TRES INI CUATRO
1
![Page 21: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/21.jpg)
Tres unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
Han ingresado tres 1
TRES INI CUATRO
1
Han ingresado 4 “1s”
CUATRO INI TRES 1
![Page 22: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/22.jpg)
Tres unos seguidos
• Diagrama de estados
INI UNO
DOS
TRES
CUATRO
1
1
11
0
0
0
1
![Page 23: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/23.jpg)
Tres Unos seguidos
– Minimizar el número de estados en la tabla de estado/salida(opcional)
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
Han ingresado tres 1
TRES INI CUATRO
1
Han ingresado 4 “1s”
CUATRO INI TRES 1
![Page 24: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/24.jpg)
Tres Unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
Han ingresado tres 1
TRES INI TRES 1
Han ingresado 4 “1s”
TRES INI TRES 1
![Page 25: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/25.jpg)
Tres Unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial INI INI UNO 0
Ha ingresado un 1 UNO INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
DOS INI TRES 0
Han ingresado tres 1
TRES INI TRES 1
![Page 26: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/26.jpg)
Tres Unos seguidos
INI UNO
DOS
TRES
1
1
1
0
0
0
1
![Page 27: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/27.jpg)
Tres Unos seguidos
• Elegir un conjunto de variables de estado y asignar combinaciones de variables de estado a cada uno de los estados.• Estado inicial solo 000 o solo 111 (estados repetitivos)• minimizar el número de variables de estado que cambian • maximizar el número de variables de estado que no
cambian en un grupo de estados relacionados • facilita el análisis del circuito.
![Page 28: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/28.jpg)
Tres Unos seguidos
Nombre del
estado
AsignaciónEl más simple
Compuesta
Q1-Q3
Un solo uno
Q1-Q5
Casi un 1Q1-Q4
INIUNODOSTRES
00011011
00011110
0001001001001000
000001010100
![Page 29: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/29.jpg)
Tres Unos seguidos
• Sustituir las combinaciones de variable de estado en la tabla de estado/salida para crear una tabla de transición/salida que muestre la combinación de variable de estado siguiente y la salida para cada combinación de estado/salida
![Page 30: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/30.jpg)
Tres Unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial 00 INI UNO 0
Ha ingresado un 1 01 INI DOS 0
Han ingresado dos 1s
11 INI TRES 0
Han ingresado tres 1
10 INI TRES 1
![Page 31: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/31.jpg)
Tres Unos seguidos
SIGNIFICADO S A Z
0 1
Estado inicial 00 00 01 0
Ha ingresado un 1 01 00 11 0
Han ingresado dos 1s
11 00 10 0
Han ingresado tres 1
10 00 10 1
![Page 32: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/32.jpg)
Tres Unos seguidos
• Elegir el tipo de flip flop que hará la memoria de estado.– Para este caso es D por solicitud del ejercicio
• Construir una tabla de excitación que muestre los valores de excitación requeridos para obtener el estado siguiente deseado para cada combinación de estado/entrada.
![Page 33: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/33.jpg)
Tres Unos seguidos
• Resumen de tablas de excitación
![Page 34: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/34.jpg)
Tres Unos seguidos
• Derivar las ecuaciones de excitación de la tabla de excitación
SIGNIFICADO S
Q2Q1
A
0Q2
*Q1*
1Q2
*Q1*
Estado inicial 00 00 01
Ha ingresado un 1 01 00 11
Han ingresado dos 1s 11 00 10
Han ingresado tres 1 10 00 10
![Page 35: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/35.jpg)
Tres Unos seguidos
A’ A
D2‘D1' mo m1
D2'D1 m2 m3
D2D1 m6 m7
D2D1' m4 m5
Para Q1* = Q1A+Q2A
![Page 36: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/36.jpg)
Tres Unos seguidos
• Para Q2* = Q2´A
A’ A
D2‘D1' mo m1
D2'D1 m2 m3
D2D1 m6 m7
D2D1' m4 m5
![Page 37: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/37.jpg)
Tres Unos seguidos
• Derivar las ecuaciones de salida de la tabla de transición/salida
SIGNIFICADO S
Q2Q1
Z
Estado inicial 00 0
Ha ingresado un 1 01 0
Han ingresado dos 1s
11 0
Han ingresado tres 1 10 1
Z= D2D1´
![Page 38: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/38.jpg)
Tres Unos seguidos
• Dibujar el diagrama lógico que muestre los elementos de almacenamiento de las variables de estado y realice las ecuaciones requeridas de excitación y salida.
![Page 39: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/39.jpg)
Tres Unos seguidos
Nombre del
estado
AsignaciónEl más simple
Compuesta
Q1-Q3
Un solo uno
Q1-Q5
Casi un 1Q1-Q4
INIUNODOSTRES
00011011
00011110
0001001001001000
000001010100
• Elegir un conjunto de variables de estado y asignar combinaciones de variables de estado a cada uno de los estados.
![Page 40: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/40.jpg)
Tres Unos seguidos• tabla de excitación con los valores de excitación
para obtener el estado siguiente
SIGNIFICADO S
Q2Q1
A Z
0Q2
*Q1*
1Q2
*Q1*
Estado inicial 00 00 01 0
Ha ingresado un 1 01 00 10 0
Han ingresado dos 1s
10 00 11 0
Han ingresado tres 1
11 00 11 1
![Page 41: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/41.jpg)
• Derivar las ecuaciones de excitación de la tabla de excitación
SIGNIFICADO S
Q2Q1
A
0Q2
*Q1*
1Q2
*Q1*
Estado inicial 00 00 01
Ha ingresado un 1 01 00 10
Han ingresado dos 1s
10 00 11
Han ingresado tres 1
11 00 11
![Page 42: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/42.jpg)
• Para Q2* = Q1A+Q2A
A’ A
Q2‘Q1' mo m1
Q2‘Q1 m2 m3
Q2Q1 m6 m7
Q2Q1' m4 m5
![Page 43: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/43.jpg)
• Q1* = Q1´A+Q2A
A’ A
Q2‘Q1' mo m1
Q2‘Q1 m2 m3
Q2Q1 m6 m7
Q2Q1' m4 m5
![Page 44: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/44.jpg)
Ecuación de salida
SIGNIFICADO S
Q2Q1
Z
Estado inicial 00 0
Ha ingresado un 1 01 0
Han ingresado dos 1s
10 0
Han ingresado tres 1 11 1
Z= Q2Q1
![Page 45: Maquinas de estado](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022052621/558a8bfdd8b42a035f8b45e8/html5/thumbnails/45.jpg)
Diagrama