Analysis of sequential circuit Moore- and Mealy models

Lecture 4

• Analysis of sequential circuit • Moore- and Mealy models • Synthesis of sequential circuit

1 TNE094 Digitalteknik och konstruktion

Lecture 4

Model for Moore type sequential circuit

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

2

Model for Mealy type sequential circuit

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

3

Synthesis of sequential circuit

1. Analysis of typical input and output data

2. Draw a state diagram

3. Draw a state table

4. Draw a state table after state assignment

5. Draw Karnaugh diagrams for all q+ and output signals

6. Write minimal SP-form logic expressions for q+ and output signals

7. Draw a circuit schematic diagram

TNE094 Digitalteknik och konstruktion

Lecture 4 4

Example: Sdet1_mo (Moore type)

Step 1. Analysis of typical input and output data

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

5

The Moore type sequence detector detects 3 consecutive 1’s in the input data.

Step 2. Draw a state diagram (Moore type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

6

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

7

Step 3. Draw a state table (Moore type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

8

Step 4. Draw a state table after state assignment (state coding)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

9

Step 5. Draw Karnaugh diagrams for q+ and output signals

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

10

Step 6. Write logic expressions

Step 7. Draw a circuit schematic diagram

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

11

Other possible codes for state coding

• Gray code

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

12

• One-hot code

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

13

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

14

Moore type sequence detector, Sdet1_mo The Moore type sequence detector detects 3 consecutive 1’s in the input data.

Mealy type sequence detector, Sdet1_me The Mealy type sequence detector detects 3

consecutive 1’s in the input data.

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

15

Notice that State 11 is not used.

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

16

Compare timing diagrams of Sdet1_mo and Sdet1_me

Schematic diagram of Sdet1_me (Mealy type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

17

Example: TwoComp

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

18

Two’s complement of a binary number

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

19

8-bit binary number in 2’s complement representation

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

20

TwoComp (Mealy type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

21

Step 1. Analysis of typical input and output data

01010100 -> 10101100

Step 2. Draw a state diagram (Mealy type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

22

Step 3. Draw a state table (Mealy type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

23

Step 4. Draw a state table after state assignment (state coding)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

24

Step 5. Draw Karnaugh diagrams for q+ and output signals

Step 6. Write logic expressions

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

25

Step 7. Draw a circuit schematic diagram

Timing diagram of TwoComp (Mealy type)

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

26

Transform a Mealy type state diagram to a Moore type state diagram

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

27

Sequence generator Sgen1

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

28

State diagram of Sgen1

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

29

General model of sequential circuits

TNE094 Digitalteknik och konstruktion Lecture 4

30