Synkronisella piirillä on joukko eri tiloja. Nämä tilat muodostavat takaisinkytkentöjä ja sijoittuvat piiri-/lohkokaaviossa seuraavasti: 'uusi tila' on se tilasignaalien joukko, joka menee tilarekisterin kiikkuihin sisään. 'Nykytila' on se tilasignaalien joukko, joka saadaan kiikuista ulos. Synkroniset sekvenssipiirithän koostuivat tilarekisteristä (= joukko kiikkuja) sekä kombinaatiopiiriosasta. Synkroninen sekvenssipiiri on siis tilakone.

Tila kuvaa aikariippuvuutta ja sillä on erilaisia ominaisuuksia joita ovat mm. tilakoodi sekä tilaan liittyvät annot. Tilakoodi vastaa suoraan niitä nollia ja ykkösiä, joita saadaan kiikuista piiriin, kun ollaan kyseisessä tilassa. (Esim. 4 kiikkua, tilakoodi 0110. Kyseisessä tilassa kiikkujen annot ovat 0, 1, 1, ja 0.) Jos tilaan liittyy anto, joka on riippuvainen vain tilasta (ei lainkaan ottosignaaleista, esim. Mooren koneessa on vain tilaan liittyviä antoja), kirjoitetaan anto kauttaviivan toiselle puolelle muodossa: tilakoodi / tilaan suoraan liittyvä anto. (Ks. myös graafinen esimerkki alempaa)

Tilasta voidaan liikkua toiseen tilaan tai pysyä samassa tilassa. Tilasta toiseen liiikkuminen tapahtuu tiettyjen tilaehtojen avulla. Käytännössä uusi tila saavutetaan aina seuraavan kellojakson alussa. (Synkronisen sekvenssipiirin ominaisuuksiinhan kuuluu, että piiri vaihtaa tilaansa vain kellopulssin tahdissa.) Tilasiirtymä kuvataan tilakaaviossa nuolella. Nuolen yläpuolelle kirjoitetaan sen ottosignaalin kyseinen arvo, joka mahdollistaa siirtymän tilasta toiseen. Jos lähtötilaan liittyy ottosignaalista riippuvia antoja, ilmoitetaan annot kauttaviivan toisella puolella muodossa: ottosignaali / signaalista riippuva anto.

Tätä ylläolevaa tilakaaviota voidaan tulkita seuraavalla tavalla:

• Kun piiri on tilassa 00 (tilakoodi=00) ei näytä tapahtuvan mitään.
• Kun tilassa 00, ottosignaali on 1. Tällöin piirin "ulosanti" eli antosignaali saa arvon 0.
• Kun tilassa 00, ottosignaali onkin 0, antaa piiri antosignaalina 1:en ja siirtyy samalla tilaan 01
• Tilassa 01 antosignaali on koko ajan 1
• Kun tilassa 01 ottosignaali on 0, piiri vain pysyy samassa tilassa kuin ennenkin (siis tilassa 01)
• Kun taas tilassa 01 ottosignaali onkin 1, vaihtaa piiri tilaansa takaisin tilaan 00 ja samalla antosignaalin arvoksi tulee 0.

ASM -kaavio on perinteisen tilakaavion graafisesti havainnollisempi muoto. ASM -kaavio ei ole yhtä yleismaailmallinen kuin perinteinen tilakaavio, mutta se on toisaalta huomattavasti selkeämpi ja siten takaisinpäin synkronisten sekvenssipiirien suunnittelussa.

ASM kaavio piirretään ASM:n toiminnallisen määrittelyn ja lohkokaavion perusteella. Se kuvaa yksikäsitteisesti synkronisen sekvenssipiirin toiminnan ja sisältää kaiken piirin toteuttamisen kannalta tarpeellisen informaation. ASM -kaaviossa on symboleja (tila, anto, päätöslohko sekä ehdollinen anto) ja niihin liittyviä merkintöjä. Symbolit kuvaavat siis ASM:n tiloja, tilasiirtymiä ja niihin liittyviä ehtoja. Merkinnät antavat lisätietoja.

Myöhemmissä esimerkeissä (luennot 9 ja 10) esitellään ASM-kaavion käyttöä osana synkronisen sekvenssipiirin suunnittelua. Tässä käydään kuitenkin lyhyesti yhteenvetona läpi tärkeimät ASM -kaavion merkinnät:

• tila = suorakaide, tilakoodi ilmoitetaan suorakaiteen oikeassa yläkulmassa
• tilan nimi on ilmoitettu ympyrän sisällä, tilaa kuvaavan suorakaiteen vieressä
• päätöslohko = ehto tilasiirtymälle (ottosignaalin nimi) = salmiakki, jossa on ehtona päätökseen vaikuttavan ottosignaalin nimi. Vaihtoehtojen (ottosignaalin arvo 1 tai 0) mukaan lähtee nuolet salmiakin kulmista uusiin (päätöstä seuraaviin) tiloihin
• tilaan liittyvä antosignaali = antosignaalin nimi, joka on kirjoitettu tilalohkoon sisälle. Tämä antosignaali toteutuu aina ko. tilassa
• anto, joka riippuu suoraan ottosignaalista = ehdollinen anto = pyöristetty suorakaide. Tämä seuraa päätöslohkon jälkeen, jolloin ottosignaali on siis vaikuttanut antosignaaliin (= ehdollisuus). Tätä käytetään Mealyn-koneissa. Antosignaali saa ko. arvon ainoastaan mikäli ottosignaali toteutuu (vrt. normaali antosignaali)
• tilasiirtymä = jos tilasta A voi siirtyä tilaan B, on niiden välillä nuoli. Nuoli voi kulkea erilaisten päätöslohkojen kautta.

Esimerkin tulkinta:

• Kyseisen tilan tilakoodi (tilan oik. yläkulmassa) on 010 (Tätä tarvitaan myöhemmin, kun kytketään kiikkuja yhteen)
• Tilan nimi on OPER
• Tilan annot ovat: GO sekä (NORM)'

Jos kaivataan täsmällisempää lohkokaaviota, voidaan se tehdä esim. ASM-kaavion perusteella:
D-kiikkujen määrä (2 kpl) saadaan suoraan tilakoodin suuruudesta (4 tilaa = 2 numeroa). Se, että kiikut ovat juuri D-kiikkuja on vedetty hatusta ja kiikkujen tyyppi otetaan huomioon kunnolla vasta kombinaatiopiiriä suunnitellessa.

Tässä kuvassa Q0 ja Q1 (sekä niiden komplementit) ovat nykytilan signaaleja ja D0 sekä D1 ovat uuden tilan signaaleja. Kombinaatiopiiri on esitetty vasta lohkokaaviotasolla.

Seuraavalla sivulla käydään läpi kombinaatiopiirin muodostaminen.

Tilataulu (joka siis muistuttaa totuustaulua) muodostetaan seuravasti:

• Aloitetaan ASM-kaavion ensimmäisestä tilasta nimeltä "EI" (tila 00), joka merkitään nykytilaksi.
  
• Merkitään samalle riville uudeksi tilaksi se tilakoodi, johon ASM:n nuoli osoittaa vanhasta tilasta siis tila "H" (eli tilakoodi = 01).
  
• "Annot"-kohtaan kirjoitetaan mitkä ovat piirin antosignaalit tilassa 00, ja niitähän ei ole (valomainos on siis tyhjä), joten kaikki annot on merkattu nollaksi.
  
  Käydään vielä tilataulun toinen rivi läpi...
  
• Merkataan nykytilaksi tila 01 (siis tila "H"). Tästä tilasta lähtee nuoli seuraavaan tilaan, jonka tilakoodi on 10.
• Uusi tila on siis 10 eli tila "HJ"
  
• Annot tilassa 01 ovat:HERK=1, JASK=0 ja KUPP=0. Tämä tarkoittaa sitä, että kyseisessä tilassa valotaululla palaa ainoastaan sana "Herkuttele"
  
  Samalla tavalla käydään läpi kaikki tilat ja lopuksi saadaan muodostettua tilataulu, joka yllä oli esitetty

Tilataulukon perusteella saadaan lausekkeet tilakiikkujen D-otoille. Koska tilasiirtymään vaikuttaa vain edellinen tila, tutkitaan vain taulun osia nykytila ja uusi tila.

Tässä kohtaa tulee vaikuttamaan se, että on valittu D-kiikku toteutus. Toteutus on nyt helppo ja menee seuraavalla tavalla:

Tehdään taulukko, joka kertoo meille D-kiikkujen ottosignaalit.

Nyt tuijotetaan ensin tilataulukon sarakkeita Q1 ja D1. Tämä kertoo meille miten kiikku nro1 muuttaa tilaansa. Siis
kysymys kuuluu: Mikä on D-kiikun oton (eli D:n) arvo kun tila muuttuu

Q1	-->	D1
0	-->	0
0	-->	1
1	-->	1
1	-->	0

(eli tässä on sarakkeet Q1 ja D1 kopioitu tilataulusta)

Muistellaan D-kiikun muutostaulua (ks. edellinen luento "kiikkuyhteenveto"), ja sehän oli seuraavanlainen.

Ja tästä saadaan siis D-kiikku nro1:en D-oton arvoiksi:	Ja tästä saadaan siis D-kiikku nro0:n D-oton arvoiksi:
Q1 --> D1 ==> D1-otto 0 --> 0 ==> 0 0 --> 1 ==> 1 1 --> 1 ==> 1 1 --> 0 ==> 0	Q0 --> D0 ==> D0-otto 0 --> 1 ==> 1 1 --> 0 ==> 0 0 --> 1 ==> 1 1 --> 0 ==> 0

Tästä saadaan sitten Karnaugh'n avulla varsinaiset lausekkeet kiikkujen otoille (sijoitellaan 1:set jo opittuun tapaan kartalle) :

: D1 = Q0Q1' + Q0'Q1

: D0 = Q0'

: HERK = Q0 + Q1

: JASK = Q1

: KUPP = Q0Q1

Tämän jälkeen toteutetaan lausekkeet porttipiireillä (ja muistetaan, että kiikuista lähtee ulos nykytila):

ASM esim 2: Piiri, jossa on tilanmuutoksiin vaikuttavia ottosignaaleja

Toiminnan määrittely

Monimutkaistetaan edellistä mainosta hieman. Lisätään siihen kytkin, joka pitää piirin joko vakiotilassa, jolloin koko teksti on näkyvissä tai sitten aiheuttaa normaalin tilakierron. Piiri toimii siis oheisen kaavion mukaan:

Lohkokaavio

Määrittelyn mukaan piirin toimintaan vaikuttaa yksi ottosignaali: "AINA". Tämän vaikutus täytyy näkyä lohkokaaviossa. Muuten lohkokaavio pysyy edellisen esimerkin mukaisena.

ASM -kaavio

Ottosignaalin vaikutus näkyy ASM -kaaviossa päätöslohkona (salmiakki): jos AINA = 1, palataan aina takaisin HJK -tilaan, jossa kaikki sanat siis palavat yhtäaikaa. Jos AINA = 0, kierretään tavallista tilaketjua. ASM kaavio voitaisiin myös piirtää siten, että ottosignaali AINA tarkistettaisiin jokaisessa tilassa. (Nythän, jos AINA muuttuu ykköseksi jossain tiloista EI, H, HJ, huomataan muutos vasta tilassa HJK.) Jos tilanmuutosta tarkkailtaisiin useammin, toimisi laite tarkemmin speksien mukaan. Valomainoksen tapauksessa asia ei kuitenkaan ole oleellinen.

ASM esim 2, piirin toteutuksen suunnittelu

ASM -kaaviosta saadaan tilataulukko: nykytila = tila, joka tulee kiikuista uusi tila = tila, joka menee kiikkuihin X-merkintä tilataulukossa tarkoittaa sitä, että kyseisellä ottosignaalilla ei ole vaikutusta ts. aivan sama onko se 0 vai 1. Koska X-merkintä vastaa 0 tai 1:stä niin rivi 00X onkin kaksi riviä (000 ja 001) Jos kaikki rivit kirjoittaisi tällä tavalla "auki" saataisiin normaalin kokoinen tilataulukko (siis 8 rivinen 3:lla muuttujalla, koska 23=8)

: D1 = Q0Q1' + Q0'Q1 + Q1AINA

: D0 = Q0' + Q1AINA

: HERK = Q0 + Q1

: JASK = Q1

: KUPP = Q0Q1

Tämän jälkeen toteutetaan lausekkeet porttipiireillä: