D.E.E.E

CIRCUITOS DIGITALES

PRÁCTICA #13

DISEÑO DE MÁQUINAS SECUENCIALES SINCRÓNICAS

INTEGRANTES: ISRAEL

PROAÑO

JUAN

BERMEO

04-07-2012

GUÍA DE PRACTICA No. 3.3

Tema: Diseño de Máquinas secuenciales sincrónicas

1. Objetivo.Implementar una máquina secuencial sincrónica aplicando para ello todos los pasos necesarios para su diseño.

2. Materiales y Equipos. Materiales.

Protoboard Elementos biestables, compuertas lógicas, circuitos MSI. Resistencias Pulsador mecánico Diodos led Displays Cables

Equipos: Fuente de alimentación Punta lógica Multímetro Digital

3. Procedimiento

3.1 Implementar el circuito correspondiente al diseño realizado en el trabajo preparatorio

Recuerde armar su circuito con cables de longitudes cortas.

3.2 Conecte la fuente de alimentación ( 5V DC) a su circuito y compruebe el funcionamiento del mismo verificando que el diseño cumpla con el diagrama de estados obtenido en su trabajo preparatorio. Recuerde verificar todas las combinaciones posibles de sus entradas para cada estado.

3.3 Apague la fuente de alimentación y enciéndala luego de unos pocos segundos y verifique el funcionamiento de su circuito inicializador.

3.4 Realice el reseteo de su máquina secuencial sincrónica en cualquier instante del diagrama de estados y verifique el funcionamiento combinado tanto de su circuito inicializador como de su circuito antirebotes.

En caso de mal funcionamiento realice los pasos 3.5 y 3.6

3.5 NO desarme el circuito implementado. Como primer paso verifique conexiones, continuidad, voltaje de la fuente de alimentación, alimentación de los integrados, voltaje de las entradas asincrónicas, señal de reloj.

3.6 Si la falla se mantiene prosiga a medir y verificar voltajes en el circuito (0L= aprox. 0V, 1L=aprox. 5V). Se recomienda realizar las mediciones desde la salida del circuito hacia las entradas, haciendo uso del multímetro digital. Tome en cuenta que para circuitos secuenciales las mediciones debe hacerlas usando una señal de reloj manual, caso contrario no podrá verificar resultados.

Realice las mediciones por bloques (DP, EM, DS)

TRABAJO PREPARATORIO LABORATORIO No. 3.3

Tema: Diseño de Máquinas secuenciales sincrónicas

Objetivo.Implementar una máquina secuencial sincrónica aplicando para ello todos los pasos necesarios para su diseño.

1. Diseñe el circuito correspondiente al siguiente enunciado

Se desea diseñar una máquina secuencial que permite el ingreso a un computador, el cual tiene dos entradas y dos salidas, tal como se indica en la figura. La entrada LL es una llave, y la entrada CL es el acceso para una clave secuencial: 1001.

Para acceder al computador, la llave LL debe estar ingresada y la clave CL debe ser la correcta. Si la llave es sacada durante el ingreso y utilización del computador, éste se apaga debiendo ser reiniciado. Además, si la clave es incorrecta el circuito se bloquea hasta un nuevo reseteo del mismo.

Las dos salidas del computador son: E (Habilitar el computador) y BL (Bloqueo del computador).

LL

CLK

LL

SECUENCIALEMAQUINA

CL

BLECL BL

Las salidas del circuito E y BL deben decodificarse de tal manera que las respuestas se observen en un display:

Al activarse la salida E (acceso al computador permitido) debe aparecer en el display la letra A (Acceso)

Cuando la clave ingresada es incorrecta el circuito se bloquea y debe aparecer en el display la letra L (bloqueado), hasta el reseteo del mismo tal como indica el enunciado.

En el resto de situaciones, en el display debe aparecer el número decimal correspondiente al código de estado en el cual se encuentre la máquina.

Escriba la tabla de decodificación de las salidas E y BL.

At-1 Bt-1 Ct-1

D.P

DA DB DCE.M

At Bt Ct

D.S

LL

BLE

CL

2. Diagrama de bloques de su máquina secuencial

3. Especifique claramente todos los pasos para el diseño de máquinas secuenciales sincrónicas

3.1 Obtener las especificaciones del problema y dibujar los diagramas de estados correspondientes

Especificaciones:

Llave (LL) : 0 No ingresada LL

1 Ingresada LL

Clave (CL): 0 Incorrecta CL

1 Correcta CL

Habilitación del computador (E): 0 Desactivado E 1 Activado E

Bloqueo del computador (BL): 0 Desbloqueada BL 1 Bloqueada BL

0X/00

e

11/00

1X/10

f

d

c

11/01

10/01

XX/01

10/00

a

b

h

g

11/00

0X/00

11/01

10/00

XX/00

XX/00

10/01

0X/00

0X/00

Diagrama de estados

0X/00

e100

11/00

1X/10

f101

d011

c010

11/01

10/01

XX/01

10/00

a000

b001

h111

g110

11/00

0X/00

11/01

10/00

XX/00

XX/00

10/01

0X/00

0X/00

3.2 Asignar un código binario único a cada estado

3.3 Escribir la tabla de estado presente y de próximo estado, seleccionando los tipos de Flip Flops que van a formar el elemento de memoria.

Los flip flops que seleccionamos para el E.M. son los tipo D.

ESTADOS At-1 Bt-1 Ct-1 LL CL At Bt Ct DA DB DC E BL

a

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 10 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0

b

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 00 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1

c

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 00 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1

d

0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 10 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0

e

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 01 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0

f

1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 11 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 11 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 11 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1

g

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 01 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

h

1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

3.4 Dibujar los mapas K y obtener las expresiones lógicas del DP y DS.

Para las expresiones lógicas del DP pudimos obtenerlas directamente sin necesidad del mapa k.

ESTADOS

At-1 Bt-1 Ct-1 DA DB DC

a 0 0 0 ¿CL 0 ¿b 0 0 1 ¿CL ¿CL ¿CLc 0 1 0 ¿CL ¿CL ¿d 0 1 1 ¿ 0 ¿CLe 1 0 0 ¿ 0 0f 1 0 1 1 0 1g 1 1 0 0 0 0h 1 1 1 0 0 0

Para las expresiones lógicas del DS:

A A

E B CLL CL 00 01 11 10

00 01 11 10

E B CLL CL 00 01 11 10

00 01 11 1 10 1

E=A BC≪¿

A A

BL B CLL CL 00 01 11 10

00 01 11 1 110 1 1

BL B CLL CL 00 01 11 10

00 1

01 1 11 1 10 1

4. BL=A BC+BC≪CL+A BC≪CL+A BC≪CL+A BC≪CLDiagrama electrónico optimizado

R4

DC7

Q3

GN

D1

VC

C8

TR2

TH6

CV5

U1

555

VCC

R110k

C10.001u

C210u

R2220

D1LED-RED

VCC

R310k

C310u

CIRCUITO RELOJ

SALIDA DEL RELOJ

R82K

C44u

CIRCUITO ANTIRREBOTES

CLK

RV2

100k

D21N4001

D41N4001

Y

SW1SW-SPDT

1

23

U16:A

7408

CIRCUITO INICIALIZADOR

X0

4X

13

X2

2X

31

X4

15X

514

X6

13X

712

A11

B10

C9

E7

Y5

Y6

U474151

OFF ON 12

43

DSW1

DIPSW_2

VCC

R5220

GND

LLCL

X0

4X

13

X2

2X

31

X4

15X

514

X6

13X

712

A11

B10

C9

E7

Y5

Y6

U574151

X0

4X

13

X2

2X

31

X4

15X

514

X6

13X

712

A11

B10

C9

E7

Y5

Y6

U674151

ABC

ABCGN

D

GN

D

DA

DB

DC

GN

D

ABC

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U2:A

74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13

U2:B

74LS74

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U3:A

74LS74

VC

C

VC

C

VC

C

DC

CLK

DB

CLK

Y Y Y

DA

CLK

C

CN

B

BN

A

AN

GN

D

1 2

U7:A

7404

3 4

U7:B

7404

CL

E

CLN

EN

1

23

U8:A

7408

4

56

U8:B

7408

LL

CL

LL

CLN

M1

M2

VC

C

LL M1

M2 G

ND

M2

GN

D VC

C

M2

LLM1

9

108

U8:C

740812

1311

U8:D

7408

C

BN

ABL

1

23

U9:A

74084

56

U9:B

7408

C

BN

ANE

1

23

U10:A

7432

BL

EW

1A2

1Y4

1B3

2A5

2Y7

2B6

3A11

3Y9

3B10

4A14

4Y12

4B13

A/B1

E15

U11

74LS157

1A2

1Y4

1B3

2A5

2Y7

2B6

3A11

3Y9

3B10

4A14

4Y12

4B13

A/B1

E15

U12

74LS157

A7

QA13

B1

QB12

C2

QC11

D6

QD10

BI/RBO4

QE9

RBI5

QF15

LT3

QG14

U13

7447

ABC

AABBCCDDEEFFGG

GND GND

GND

AA

BBEN

ENCCENDD

E

EEGND

FFGND

GGEN

AAA

BBB

CCC

DDD

EEE

FFF

GGG

W W

AAA

CCCBBB

DDDEEEFFF

GGG

VC

C

R4220

VCC

5. Lista de elementos

Lista de ElementosValor/Entradas

utilizadas

U1 555 1U2 74LS74 (2/2)U3 74LS74 (1/2)U4 74151 1U5 74151 1U6 74151 1U7 7404 (2/6)U8 7408 (4/4)U9 7408 (2/4)

U10 7432 (1/4)U11 74LS157 1U12 74LS157 1

U13 7447 1U16 7408 (1/4)

R1, R3 10KΩR2, R5, R4 220Ω

R2 2KΩD2, D4 1N4001

D1 Diodo Led rojoC2, C3 10uF

C1 0,001uFC4 4uF

Dip-Switch DSW1 (2/2)Dip-Switch DSW2 (3/3)

Display 7 segmentos

1

6. Conclusiones y recomendaciones

7. Bibliografía

Fundamentos de Sistemas Digitales Thomas Floyd, Prentice Hall Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones, Ronald Tocci, Prentice Hall.