không bình thờng của một hệ gồm hai chuyển động với yêu cầu sau : Nếu mạch
khởi động đúng theo trình tự chuyển động 1 trớc chuyển động 2 sau và dừng theo đúng trình tự chuyển động 2 trớc chuyển động 1 sau thì đèn L không sáng (làm việc không bình thờng), nếu mạch khởi động hoặc dừng sai trình tự trên thì đèn L sẽ sáng (làm việc không bình thờng).
Cách làm:
Bớc 1 : Thành lập bảng chuyển trạng thái. Ta mã hoá trạng thái nh sau:
X1- tín hiệu báo trạng thái của chuyển động 1 X2- tín hiệu báo trạng thái của chuyển động 2 Y- tín hiệu ra (tín hiệu kết quả của X1, X2) Bảng chuyển trạng thái đầy đủ nh ở hình 4.19.
00 01 11 10 Y S1 4 - 2 0 S2 1 - 3 0 S3 - 4 2 0 S4 5 6 - 0 S5 4 - 7 1 S6 - 4 7 1 S7 5 - 6 1
ở bảng này các cột là các tổ hợp biến của tín hiệu vào x1x2, cột cuối cùng là Y, có 7 hàng biểu thị 7 trạng thái trong của hệ (S1ữS7).
Để thiết lập đợc bảng trạng thái (Hình 4.19) ta tuần tự xét từng tổ hợp biến với tín hiệu ra Y= 0, đó là trạng thái ổn định.
Trạng thái S2 (dòng 2): Lúc này x1x2= 10, hệ thống làm việc với chuyển động 1 khởi động trớc- đúng yêu cầu, trạng thái ổn định và Y= 0.
Trạng thái S3 (dòng 3): Từ trạng thái 2, chuyển động sang x1x2= 11- đúng trình tự, đó là trạng thái ổn định và Y= 1.
Trạng thái S4 (dòng 4): Từ trạng thái 3, chuyển sang x1x2= 01- sai trình tự, đó là trạng thái ổn định và Y= 1.
Trạng thái S5 (dòng 5): Từ trạng thái 4, chuyển sang x1x2= 00- sai trình tự, đó là trạng thái ổn định và Y= 1.
Trạng thái S6 (dòng 6): Từ trạng thái 5, hệ làm việc sai chuyển sang tác động đồng thời x1x2= 11- sai trình tự, là trạng thái ổn định và Y= 1.
Trạng thái S7 (dòng 7): Từ trạng thái 6, hệ đang ở trạng thái sai, chuyển sang
Hình 4.19. Trạng thái Trạng thái X1X2 1 5 2 4 3 6 7
Bằng lý giải tơng tự nh trên ta tìm ra các trạng thái không ổn định và điề đầy các trạng thái vào bảng (hình 4.19). Từ bảng trạng thái 4.19 ta thấy hệ thống tồn tại các trạng thái ổn định khác nhau trong cùng một cột, có các kết quả đầu ra ngợc nhau, khi cùng một tỏ hợp biến vào (trạng thái 1, 5 với x1x2= 00, trạng thái 3, 6 với x1x2= 11, trạng thái 2, 7 với x1x2= 10). Để phân lập các trạng thái mâu thuẫn đó, hệ thống phải sử dụng thêm các biến nội bộ, đó cũng chính là ý nghĩa của mạch logic trình tự.
Trớc khi chọn các biến phụ, ta tìm cách rút gọn các hàng của bảng (hình 4.19). Nguyên tắc rút gọn là 2 hàng tơng đơng nhau thì rút gọn lại thành 1 hàng. Hai hàng đợc coi là tơng đơng nhau khi có số trạng thái và kết quả đầu ra nh nhau, hoặc có thể suy ra đợc nhau. Và nh vậy từ bảng trạng thái (hình 4.19) ta có thể rút gọn thành bảng trạng thái (hình 4.20).
00 01 11 10 Y
S1, S2, S3 4 0
S4, S5, S6, S7 1
Bớc 2: Thành lập bảng kích thích và bảng tín hiệu ra.
Với bảng chuyển trạng thái (hình 4.20), chỉ có 2 hàng, để phân biệt 2 hàng chỉ cần một biấn nội bộ. Ta chọn biến nội bộ đó là y.
Với 3 biến x1, x2 và y, ta lập bảng chuyển trạng thái dạng Karnaugh nh ở hình 4.21, từ bảng hình 4.21 ta lập bảng kích thích nh ở hình 4.21b.
Bảng tín hiệu ra lúc này quá đơn giản, ta không cần thành lập nữa, mà chọn luôn:
y= L
00 01 11 10 00 01 11 10
0 0 • 0 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 1 1 1 1 1
Bớc 3: Viết phơng trình hàm ra và vẽ sơ đồ. Từ bảng hình 4.21 ta viết đợc:
y x x Y = 1 2 +
Từ hai phơng trình trên ta lập đợc sơ đồ mạch nh hình 4.22.
95 Hình 4.20. Trạng thái X1X2 1 2 5 3 4 6 7 X2 Y Y X 1 L Hình 4.22 Hình 4.21a y x1x2 y x1x2 Hình 4.21b Hình 4.21.
4.3. Tổng hợp mạch dãy bằng phơng pháp đồ hình Mealy hoặc Moore.
Ta xét cácbớc thiết kế một bộ đếm đồng bộ cơ số 2. Ta biết bộ đếm là một mạch trình tự tuần hoàn, có 1 đầu vào (là dãy xung cần đếm) và 1 đầu ra. Dới tác dụng của xung vào, mạch sẽ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái trong khác theo một trình tự nhất định. Cứ sau Nđ xung đếm vào thì mạch lại trở về trạng thái ban đầu, nh vậy Nđ là số xung đầu vào lớn nhất mà bộ đếm có thể đếm đợc và đó cũng là số trạng thái trong của bộ đếm hay là cơ số của bộ đếm. Với bộ đếm cơ số 2, xung đếm đơc đa song song đến đầu vào nhịp của tất cả các mạch lật, nếu có n mạch lật thì Nđ= 2n, do vậy:
n≥ log2 Nđ
Đồ hình Mealy của bộ đếm cơ số 2 với giá trị Nđ cho trớc nh hình 4.23.
Tín hiệu ra của bộ đếm chỉ xuất hiện (Y= 1) duy nhất khi bộ đếm đang ở trạng thái Nđ- 1 và có tín hiệu vào Xđ, tiếp sau đó bộ đếm sẽ chuyển về trạng thái 0. Khi cần hiển thị các trạng thái trong của bộ đếm thì phải dùng mạch giải mã.
Yêu cầu ở ví dụ này là thiết kế bộ đếm đồng bộ có Nđ= 5, sử dụng các mạch lật loại JK và T.
Các bớc làm cụ thể nh sau:
Bớc 1: Vẽ đồ hình trạng thái.
Với Nđ= 5, nghĩa là có 5 trạng thái trong, nh vậy cần 3 mạch lật để tạo thành bộ đếm, ta có đồ hình Mealy (hình 4.24a).
Bớc 2: Mã hoá các trạng thái trong.
Mạch có 5 trạng thái, ta dùng 3 biến nhị phân tơng ứng với 3 mạch lật Q1, Q2, Q3. Bảng mã hoá trạng thái cho ở hình 4.24b, ở đồ hình hình 4.24a ta đã ghi luôn các giá trị mã bên cạnh các trạng thái.
0 1 N d-2 N d-1 XD/0 XD/0 XD/0 XD/0 ... X d/1.