Maquinas de estado
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Maquinas de estado. Maquinas de estado. Definición Clasificación Maquinas de estado síncronas Análisis Diseño. Definición. Son ciertos circuitos secuenciales que tienen un número determinado de estados (2 n ). Pueden ser: retroalimentados ( flip flops , biestables ) o

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Maquinas de estado2 l.jpg
Maquinas de estado

  • Definición

  • Clasificación

  • Maquinas de estado síncronas

    • Análisis

    • Diseño


Definici n l.jpg
Definición

  • Son ciertos circuitos secuenciales que tienen un número determinado de estados (2n).

  • Pueden ser:

    • retroalimentados (flipflops, 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.


Estructura l.jpg

Lógica de estado siguiente

F

Memoria de estado

Entrada reloj

Lógica de salida

G

Excitación

Estado presente

Salidas

Señal de reloj

Estructura


Estructura5 l.jpg
Estructura

  • Lógica de estado siguiente(F): Una función de las entradas y del estado actual.

  • Memoria de estados: Es un conjunto de nflip-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 flipflops.

  • 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


Clasificaci n l.jpg
Clasificación

  • Sincrónicas vs Asincrónicas

  • Máquinas de Moore

  • Máquina de Mealy


Maquina de moore l.jpg

Lógica de estado siguiente

F

Memoria de estado

Entrada reloj

Lógica de salida

G

Estado presente

Excitación

Salidas

Señal de reloj

Maquina de Moore

  • Es la máquina de estado en la cual las salidas solo dependen del estado presente


M quina de mealy l.jpg
Máquina de Mealy

  • Es la máquina de estado en la cuál la salida depende tanto del estado presente como de las entradas externas


M quina de mealy9 l.jpg

Lógica de estado siguiente

F

Memoria de estado

Entrada reloj

Lógica de salida

G

Excitación

Estado presente

Salidas

Señal de reloj

Máquina de Mealy


Maquinas de estado sincr nicas l.jpg
Maquinas de estado sincrónicas

  • Las que poseen entrada de reloj en la memoria de estado


An lisis l.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.


An lisis12 l.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). 


Dise o l.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.


Dise o14 l.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 flipflop 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.


Dise o15 l.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.


Ejemplo 1 l.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.







Tres unos seguidos22 l.jpg

1

INI

UNO

0

1

0

0

DOS

CUATRO

1

TRES

1

1

Tres unos seguidos

  • Diagrama de estados


Tres unos seguidos23 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Minimizar el número de estados en la tabla de estado/salida(opcional)




Tres unos seguidos26 l.jpg

1

INI

UNO

0

1

0

0

DOS

TRES

1

1

Tres Unos seguidos


Tres unos seguidos27 l.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.



Tres unos seguidos29 l.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




Tres unos seguidos32 l.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.


Tres unos seguidos33 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Resumen de tablas de excitación


Tres unos seguidos34 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Derivar las ecuaciones de excitación de la tabla de excitación


Tres unos seguidos35 l.jpg
Tres Unos seguidos

Para Q1* = Q1A+Q2A


Tres unos seguidos36 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Para Q2* = Q2´A


Tres unos seguidos37 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Derivar las ecuaciones de salida de la tabla de transición/salida

Z= D2D1´


Tres unos seguidos38 l.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.


Tres unos seguidos39 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • Elegir un conjunto de variables de estado y asignar combinaciones de variables de estado a cada uno de los estados.


Tres unos seguidos40 l.jpg
Tres Unos seguidos

  • tabla de excitación con los valores de excitación para obtener el estado siguiente



Slide42 l.jpg

  • Para Q excitación2* = Q1A+Q2A


Slide43 l.jpg

  • Q excitación1* = Q1´A+Q2A


Ecuaci n de salida l.jpg
Ecuación de salida excitación

Z= Q2Q1


Diagrama l.jpg
Diagrama excitación


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