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题目
画出状态转移图。
参考答案与知识点
参考答案
状态转移图是有限状态机(FSM)的图形表示,用于描述状态在输入信号驱动下的跳转以及输出值。绘制时通常遵循以下步骤:
1. **确定状态集与编码**:根据电路功能确定所需状态数量,并为每个状态分配唯一编码(如二进制、格雷码或独热码)。
2. **列写状态转换表/方程**:依据输入条件和当前状态写出次态逻辑表达式和输出表达式。
3. **绘制状态转移图**:用圆圈表示状态,圆圈内标注状态名或编码;用有向箭头表示状态转移方向,箭头上标注转移条件(输入组合);若为Mealy型,输出标注在箭头上;若为Moore型,输出标注在状态圆圈内。
4. **检查自启动与冗余**:确保所有非法状态或未用状态都能转移到有效状态(自启动),避免进入死循环。
例如,设计一个Mealy型“101”序列检测器:
- 状态集:S0(空闲)、S1(收到1)、S2(收到10)、S3(收到101,输出1后回到S0)。
- 状态转移:
- S0:输入0→S0;输入1→S1。
- S1:输入0→S2;输入1→S1。
- S2:输入0→S0;输入1→S3。
- S3:输入0→S0;输入1→S1,输出1。
- Moore型则将输出1移到S3状态内,转移条件仅根据输入,次态与Mealy相同。
此类题的易错点:
- 混淆Mealy与Moore输出位置;
- 状态数不足或多余,导致功能错误;
- 未考虑状态编码的竞争风险(如二进制编码相邻状态跳变时可能引发毛刺);
- 遗漏自启动路径,导致电路死锁。
绘图时需标注清晰:圆圈、箭头、输入条件(如“x=1”)、输出(如“/z=0”),箭头起点指向终点。若为异步电路,还需注明时钟边沿。
涉及知识点
- 有限状态机(FSM)的表示方法
- Mealy型与Moore型的区别
- 状态转移图的绘制规范
- 自启动与冗余状态处理
- 状态编码与竞争风险