Este documento describe circuitos secuenciales sincrónicos y sus clasificaciones. Explica la estructura básica de una máquina de estado finito sincrónica (MSS) y cómo usa flip-flops y circuitos combinacionales para cambiar entre estados basados en la entrada y la señal de reloj. También introduce diagramas de estados como una herramienta para representar visualmente las transiciones de estado de una MSS.

1. CAPITULO 2
CIRCUITOS
SECUENCIALES
SINCRÓNICOS
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Clasificación de los Circuitos Secuenciales Sincrónicos.
Se estudiarán circuitos lógicos cuyos valores de las salidas dependen
tanto de los valores pasados del circuito como de los valores presentes de
las entradas. Esta clase de circuitos se llaman Circuitos Secuenciales.
Cuando una señal de Clock es usada para controlar la operación del
circuito secuencial, éste circuito recibe el nombre de Circuito Secuencial
Sincrónico (CSS). Los Circuitos Secuenciales Sincrónicos son más
fáciles para diseñar y son usados en la mayoría de las aplicaciones
prácticas. Se muestra el Diagrama de Bloques General de un Circuito
Secuencial Sincrónico o Maquina Secuencial Sincrónica (MSS).
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2. La estructura de una MSS se constituye por un conjunto de Circuitos
Combinatoriales y algunos flip-flops que constituyen el Bloque de
Memoria de Estados. El circuito recibe un grupo de entradas In y
produce otro grupo de salidas Out. Los valores de salidas de los flip-
flops representan el Estado Presente y.H del circuito.
Bajo el control de la señal de Clock, las salidas de los flip-flops
cambian de un estado a otro, éstos estados generan la lógica
combinatorial llamada Decodificador de Estado
Siguiente/Decodificador de Entrada dependiendo de los valores de
entradas y del valor de Estado Presente realimentado. De esta
manera el circuito se mueve de un estado al otro. Para asegurar que
solo una transición de un estado al otro puede tener lugar durante de
un periodo de Clock, los flip-flops deben ser de disparo por flanco
(edge-triggered).
Las salidas son generadas por otro circuito combinatorial llamado
Decodificador de Salida. Las salidas son una función de Estado
Presente de los flip-flops y de las entradas In.
Aunque las salidas siempre dependen del Estado presente, ellas no
siempre dependen de las entradas.
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Para diferenciar entre estas dos posibilidades es acostumbrado
llamar a la MSS de la figura anterior “Maquina modelo Mealy” y al
de la siguiente figura “Maquina modelo Moore” en honor a George
Mealy y Edward Moore que investigaron la conducta de estos
circuitos en los años 1950s.
Los MSS también son llamados Maquinas de Estado Finito (MEF).
Este nombre deriva del hecho que el comportamiento funcional de
estos circuitos puede ser representado con un número finito de los
estados.
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3. Diagrama de Estados
El Diagrama de Estados es una herramienta gráfica que describe las
transiciones paso a paso de una MSS.
El Diagrama de Estados para un circuito secuencial ocupa el mismo lugar que
la Tabla de Verdad para los circuitos combinatoriales.
Se representa como un arreglo de círculos (óvalos) interconectados con
segmentos con flechas.
Cada círculo (óvalo) representa un estado (Estado Presente) de la MSS y las
flechas representan los flancos de Reloj que hacen que la MSS cambie a otro
estado (Estado Siguiente).
Estados: Representan
situaciones diferentes de una
secuencia en el tiempo
Segmentos: Representan la
transición de estado en estado.
Solo se ejecutan en el instante
del flanco positivo de Reloj
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Diagrama de Estados
Formato:
Relaciona las entradas versus las salidas de la MSS. No debe incluir ni la señal
de CLK ni la de Reset/Clear que se suponen implícitas en el diagrama de
estados.
Ej: Entonces el formato es:
A
F1
B
MSS
CLK F2
A, B / F1 , F2
Cada estado debe tener siguiente información.
• Nombre
• Código binario de identificación
Cada segmento debe incluir un formato valorado que represente:
• Condiciones de entradas para ir al Estado Siguiente (Transición)
• Que valor toma la salida en ese estado y bajo esa condición de
entrada.
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4. Diagrama de Estados
Las condiciones de entradas y salidas se refieren a las variables
especificadas en el formato.
•Las condiciones de salida le pertenecen al estado saliente (de donde viene
la flecha) y no al estado entrante.
•Si existen “n” entradas, de cada estado deben salir “2n” segmentos.
•Si uno de los segmentos no es presentado, se asume que es una condición
no existente “don’t care”.
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Ejemplo:
Seguir el siguiente diagrama de estados:
Resetn
Formato : A / F 0/0
a
1/0 1/0
1/0 b
0/1 0/1
c
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5. Ejemplo:
Sea una máquina secuencial sincrónica que tiene una entrada de
control X y otra de reloj CLOCK. Dos salidas A y B. En flancos
positivos consecutivos de CLOCK el código en AB cambia de 00
a 01 a 10 a 11 y se repite. Todos esto si X es verdadera, si x es
falsa la máquina mantiene su estado presente.
CLOCK A
X
MSS
B
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Formato : X / A,B
0/00
a
0/01 1/00
En este caso para cada
b estado las salidas se
mantienen sin importar si
0/10 1/01 cambian las entradas, por
1/11
lo tanto es una MSS
c modelo Moore.
0/11 1/10
d
10
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