Tổng hợp và phân tích mạch logic tuần tự

Định nghĩa: Mạch logic tuần tự là mạch logic mà tín hiệu ra của mạch không những phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, mà còn phụ thuộc vào thứ tự, thời gian tác động của tín hiệu vào Tính chất Có nhớ Có yếu tố thời gian Cùng 1 tín hiệu vào, tín hiệu ra có thể khác nhau (các trạng thái trong hay trạng thái làm việc) Mạch logic tuần tự đồng bộ: việc chuyển trạng thái trong mạch không những chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trong trước đó, mà còn phụ thuộc vào xung đồng bộ ...

2.1 Khái niệm mạch logic 2.1.1 Định nghĩa: Mạch logic mạch logic mà tín hiệu mạch khơng phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, mà phụ thuộc vào thứ tự, thời gian tác động tín hiệu vào 2.1.2 Tính chất – Có nhớ – Có yếu tố thời gian – Cùng tín hiệu vào, tín hiệu khác (các trạng thái hay trạng thái làm việc) t/h vào Mạch logic tổ hợp Mạch nhớ t/h 2.1.3 Phân loại – Mạch logic đồng bộ: việc chuyển trạng thái mạch phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trước đó, mà phụ thuộc vào xung đồng • Dùng phổ biến máy tính (mơn ĐT số) – Mạch logic không đồng bộ: việc chuyển trạng thái mạch phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trước • Khơng có tín hiệu đồng • Thường gặp công nghệ máy sản xuất công nghiệp 2.2 Biểu diễn mạch logic 2.2.1 Biểu diễn lời nói, chữ viết mơ tả q trình cơng nghệ Ví dụ 2.1 : nút ấn điều khiển động M – Ấn nút A: động quay thuận – Ấn nút B: động quay nghịch – Ấn nút C: động dừng 2.2.2 Biểu diễn đồ thị thời gian Ví dụ 2.2 a1 a2 a1 Y y a2 2 a2 Y Z y Z 2.2.3 Biểu diễn hình vẽ mơ tả cơng nghệ Ví dụ 2.3 m b0 b1 a0 a1 2.2.4 Biểu diễn hàm tác động F = +A (+X, +Y) –B –Y +C +Z –C –Z –X +Y +D –Y – Thường viết cho chu kỳ làm việc – Các chữ đầu bảng chữ (A,B,C): tín hiệu vào – Các chữ cuối bảng chữ (X,Y,Z): tín hiệu – Dấu cộng “+”: tín hiệu xuất phần tử làm việc – Dấu trừ “- “: tín hiệu phần tử nghỉ việc – Dấu ngoặc “()”: xảy ảnh hưởng đồng thời 2.2.5 Biểu diễn bảng chuyển trạng thái – Các cột ghi biến vào biến – Các hàng ghi trạng thái hệ Ví dụ 2.4 Trạng thái Tín hiệu vào a1 00 01 11 Tín hiệu a0 10 A+ A- 1 (sang phải) 2 (trên đường sang phải) 3 (sang trái) 4 (trên đường sang trái) 1 2.3 Tổng hợp mạch logic 2.3.1 Phương pháp ma trận trạng thái Yêu cầu cơng nghệ Mã hóa tốn Lập bảng chuyển trạng thái Rút gọn bảng chuyển Chuyển q trình cơng nghệ thành biến logic Tối thiểu hóa hàm logic Rút gọn bảng chuyển Thực mạch nhớ Mã hóa biến trung gian Xác định hàm logic cho biến trung gian biến • Ví dụ 2.5: m a0 a1 A+ A- • Xác định biến vào ra: • Graph chuyển trạng thái: 00 00 • a0a1 A+A10 10 (vào) (ra) 00 10 01 01 00 01 Lập bảng chuyển trạng thái MI Trạng thái Tín hiệu vào:a0a1 a1 a0 00 01 11 10 Tín hiệu A+ A- 1 (sang phải) 2 (trên đường sang phải) 1 (sang trái) (trên đường sang trái) 1 10 • Lập bảng chuyển trạng thái M II: rút gọn M I  B1: Nhập hàng  Không quan tâm đến giá trị biến đầu  Trên cột biến vào, hàng có số ký hiệu trạng thái  Trạng thái ổn định nhập với không ổn định ghi trạng thái ổn định  Trạng thái (/không) ổn định nhập với ô trống ghi trạng thái (/không) ổn định  B2: Nhập trạng thái tương đương  Hai trạng thái tương đương: • Là trạng thái ổn định nằm cột có giá trị đầu • Khi thay đổi tín hiệu đầu vào, trạng thái chuyển tới trạng thái sau trạng thái có giá trị đầu  Nhập trạng thái tương đương: thay ký hiệu có số nhỏ (sau nhập hàng cần) 11 – Trình tự thiết kế phương pháp GRAFCET Lập G I Chọn sơ thiết bị Lập G II Chọn loại thiết bị biến logic tương ứng Mô tả chi tiết trạng thái làm việc, thích đầy đủ hành vi làm việc công nghệ Là GI mô tả thay thiết bị vừa chọn (mã hóa GI dùng biến logic ) Xác định hàm điều khiển Xác định sơ đồ điều khiển 39 Ví dụ 2.10 m a0 a1 A+ A-  Lập G I Xác định trạng thái ban đầu trạng thái ban đầu ấn nút m đầu hành trình trạng thái sang phải cuối hành trình trạng thái sang trái đầu hành trình 40  Lập G II  Xác định hàm điều khiển g S0 m, a0 S1=A+ a1 S2=Aa0  S 0  g  a0 S    S S1  S1 (m  a0 ) S    S1 S   S a1S1    S S 41 Sơ đồ điều khiển rơ le-tiếp điểm g a0 S2 S1 S0 S0 m a0 S0 S2 S1 S1 a1 S2 S1 S0 S2 42 – Các dạng mạch đặc biệt • Mạch phân kỳ “HOẶC”  i S Si 1  Si 2  S i 3 i ai+1 i+1 ai+2 i+2 ai+3 i+3 S  i 1 ai 1Si S  i 2 ai 2 Si S  i 3 ai 3 Si 43 • Mạch hội tụ “HOẶC” i+1 i+2 ai+1 i+3 ai+2 ai+3 i+4 S  i 1  i 2 S S  i 4 ai 1Si 1  2 Si 2  3 Si 3 S  i 3 Si 4 44 • Mạch phân kỳ “VÀ” i ai+1 i+1 ai+2 i+2 ai+3 i+3  i S Si 1.Si 2 Si 3 S  i 1 S  i 2 S  i 3 ai 1.ai 2 3 Si 45 • Mạch hội tụ “VÀ” i+1 i+2 ai+1 i+3 ai+2 ai+3 i+4 S  i 1  i 2 S S  i 4 ai 1.Si 1.ai 2 S i 2 3 Si 3 S  i 3 S i  46 • Ví dụ 2.11 Xác định trạng thái ban đầu b0 m B- a0 B+ trạng thái ban đầu ấn nút m đầu hành trình xuống cuối hành trình ngang a1 b1 A+ A- A+ A- trạng thái xuống cuối hành trình xuống trạng thái lên đầu hành trình xuống cuối hành trình ngang đầu hành trình xuống đầu hành trình ngang trạng thái sang phải cuối hành trình ngang trạng thái sang trái đầu hành trình ngang 47 b0 m B- g S 0  g  b0 S S0 a0 S 0 S1 B+ A+ m a0 b0 b1 A+ A- A- a1 S1=A+ a1 S1 (m  a0b0 ) S  b1S3 S 2 a1S1 S 2 S  S S1 S S2=Aa0 b0 S3=B+ b1 a0 b1 S3 a0b0 S S 4 a0b1S  S S1  S S S4=Bb0 48 2.3.4 Phương pháp phân tầng – Trạng thái nước đôi: đầu vào giống nhau, đầu khác – Trạng thái đơn: đầu vào khác (không nước đôi) – Ý tưởng phương pháp phân tầng: biến trạng thái nước đôi thành trạng thái đơn dùng biến trung gian • Ví dụ 2.12 b0 m B- a0 B+ A+ a1 a0a1b0b1 A+A-B+B- b1 1010 1000 0110 0100 (vào) (ra) 1010 0010 1001 0001 Atrạng thái nước đơi 49 • trạng thái nước đôi (1 3) cần1 biến trung gian X  A b0 X X X B- A  X B   Xa0 B X A+ b0 a1 X - X X  b1 X X  a1 X X A B - a0 X ( X   X ) X  + b1 X+ X X 50 • Ví dụ 2.13: A ABCD XLV1V2 XV1 LV1 B C Điểm C: 1000 1010 1000 1010 LV1 XV2 0001 0110 XV2 D Điểm B: XV1 (vào) (ra) 0100 1001 0010 0110 0100 0110 0010 1001 0100 1010 0001 0110 P P 0100 0110 10 10 Q Q 51 XV1 XV2 B Q Q- C PQ LV1 XV1 LV1 B A B P- P C Q+ Q PQ XV2 XV1 C LV1 D 10 A P+ PQ LV1 LV1 PQ B P 52 X PQ  PQB  PQ A  P Q  P Q C PQ  P Q L PQ  PQ B  P Q D  P Q  P QB PQ  P Q D  P Q V PQ  PQ  PQ B  PQ A  P Q  P Q D  P Q  P QB PQ  PQ  P Q  P Q 1 V PQB  P Q C Q  P Q C Q  PQC P  P QA P  PQ B 53 ...2.1.3 Phân loại – Mạch logic đồng bộ: việc chuyển trạng thái mạch phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trước đó, mà phụ thuộc vào xung đồng • Dùng phổ biến máy tính (mơn ĐT số) – Mạch logic. .. việc chuyển trạng thái mạch phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào, trạng thái trước • Khơng có tín hiệu đồng • Thường gặp cơng nghệ máy sản xuất công nghiệp 2.2 Biểu diễn mạch logic 2.2.1 Biểu diễn lời... Tổng hợp mạch logic 2.3.1 Phương pháp ma trận trạng thái Yêu cầu công nghệ Mã hóa tốn Lập bảng chuyển trạng thái Rút gọn bảng chuyển Chuyển q trình cơng nghệ thành biến logic Tối thiểu hóa hàm logic