II. Thiết kế
1. Các bớc thiết kế:
Các bớc thiết kế ngợc lại với các bớc phân tích, tuy nhiên mạch thiết kế phải thực hiện chức năng cho trớc với sơ đồ càng đơn giản càng tốt, điều này đồng nghĩa với việc tối thiểu hoá trạng thái.
- Bớc 1: Xác định bài toán
Đây là bớc đầu tiên và cũng là bớc quan trọng để thực hiện tốt việc thiết kế mạch, trớc tiên phải xác định đợc yêu cầu đặt ra cho mạch và phải xác định mạch đợc thiết kế từ những yếu tố nào?
- Bớc 2: Xác định tín hiệu vào/ra:
Xác định tín hiệu vào, ra cũng nh đặc điểm của chúng
- Bớc 3: Xây dựng đồ hình trạng thái, bảng trạng thái, bảng tín hiệu ra
Nói chung việc xây đồ hình trạng thái không dựa trên một quy tắc nào, mà phần lớn dựa vào kinh nghiệm
của ngời thực hiện, nhng quy tắc là dựa vào yêu cầu của bài toán đặt ra(tín hiệu vào ra ), từ đó lập đồ hình trạng thái, xác định đợc điều kiện để cho mạch có thể chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái tiếp theo và khi nào thì mạch cho tín hiệu ra.
Từ đồ hình trạng thái lập trên, xây dựng bảng trạng thái và bảng tín hiệu ra
- Bớc 4: Tối thiểu hoá
Nh đã biết số trạng thái trong của mạch gần nh tỉ lệ với số FF đợc dùng trong mạch, việc tối thiểu hoá trạng thái
chủ yếu dựa vào khái niệm tơng đơng, ta sẽ xét sau. - Bớc 5: Mã hoá nhị phân Xác định bài toán Xác định tín hiệu vào ra Đồ hình trạng thái, bảng trạng thái, bảng ra Rút gọn trạng thái Mã hoá nhị phân Xác định hệ phương trình của mạch Sơ đồ mạch thực hiện
Sau khi tối thiểu hoá các trạng thái, và đa vào đồ hình trạng thái tơng ứng, dùng các biến nhị phân để mã hoá cho các trạng thái, số biến nhị phân dùng để mã hoá các trạng thái phụ thuộc vào số trạng thái trong.
Nếu số lợng trạng thái trong là N, số lợng biến nhị phân dùng là n, thì n phải thoả mãn điều kiện: n≥log2N Có nhiều cách để mã hoá khác nhau, mỗi cách cho một sơ đồ khác nhau, yêu cầu phải mã hoá sao cho sơ đồ là đơn giản nhất.
- Bớc 6: Xác định hệ phơng trình của mạch:
Sau khi đã mã hoá đợc các trạng thái trong của mạch, có thể xác định hệ phơng trình của mạch theo 2 cách: + Lập bảng chuyển đổi trạng thái và tín hiệu ra nhị phân, từ đó xác định đợc phơng trình đầu vào kích cho các FF và phơng trình của tín hiệu ra, sau đó chúng ta tiến hành tối thiểu hoá các phơng trình đó.
+ Dựa trực tiếp vào đồ hình trạng thái, viết hệ phơng trình Ton , Toff của các FF và phơng trình tín hiệu ra của mạch sau đó tiến hành tối thiểu hoá hệ phơng trình đó.
- Bớc 7: Sơ đồ mạch thực hiện
Từ các phơng trình đã xác định đợc ta xây dựng sơ đồ mạch