1.2. Микропрограммный автомат

1.2.1. Автомат с памятью

Наряду с автоматами без памяти существуют автоматы с памятью, выходные сигналы которых зависят и от предыстории автомата, т.е. сигналов, присутствовавших на его входе в предшествующие моменты времени. Такой автомат должен содержать функциональные элементы памяти. Предыстория автомата отражается в памяти автомата изменением его внутреннего состояния. При электронной реализации автомата его внутреннее состояние связывают с содержимом внутреннего запоминающего регистра, который хранит двоичный код присвоенный текущему состоянию. Т.о. состояние автомата представлено двоичным кодом состояния (числом), которое присваивается каждому состоянию (обычно в порядке возрастания двоичных чисел).

П римером автомата с памятью может служить устройство управления включающее исполнительный механизм при втором нажатии пусковой кнопки. На единственный вход такого автомата поступает сигнал логической "1" или логического "0" в зависимости от состояния кнопки. Выход автомата подключен к ИМ. Последовательность входных сигналов для включения ИМ должна быть: 0101.

Для различения событий появления на входе автомата второго "0" от исходного сигнала "0" необходимо эти события связать с различными внутренними состояниями автомата, которые можно пронумеровать двоичными числами: исходное состояние (0), состояние после первого включения (1) и т.д. В этом случае можно выделить 4 состояния автомата: исходное (00), после первого нажатия кнопки (01), после отпускания кнопки (10), после второго нажатия (11). Таким образом, для данного примера мы имеем 4 состояния: 00₂, 01₂, 10₂, 11₂.

В синхронных автоматах, работающих в дискретном времени, изменение (запоминание нового состояния) осуществляется по фронту синхросигнала, поступающего от внешнего генератора. Для запоминания кода текущего состояния используются триггеры и регистры. Для запоминания двоичного числа (кода состояния) в данном примере необходимо 2 триггера.

1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления

Автомат с памятью или микропрограммный автомат представляет собой управляющее устройство (УУ) или управляющий автомат (УА) для объекта управления, который представляет собой операционное устройство (ОУ) или операционный автомат (ОА), выполняющий определенные операции, требуемые пользователю. В качестве ОА могут выступать различные устройства: станки, стиральные машины, арифметическо-логическое устройство (АЛУ) и др. Информация о результатах выполненной операции или о состоянии ОА поступает на вход управляющего автомата (рис.1.1). На вход управляющего автомата поступают также внешние управляющие сигналы. Задачей управления является обеспечение выполнения ОА последовательности операций (алгоритма) в соответствии с внешними управляющими сигналами и сигналами результата предыдущей операции. Заметим, что элементарное действие в ОА называется микрооперацией, совокупность одновременно выполняемых микроопераций называется микрокомандой, а последовательность микрокоманд образует микропрограмму.

Микропрограммный автомат (МПА) позволяет реализовать достаточно сложные алгоритмы работы с учетом предыстории системы, т.е. потока входных сигналов, поступивших на его входы в предшествующие моменты времени. МПА способен формировать многоканальные дискретные сигналы управления требуемой длительности и в заданной последовательности, т.е. микропрограмму.