UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERA EN SISTEMAS, ELECTRNICA E INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERA EN SISTEMAS, ELECTRNICA E INDUSTRIALCARRERA DE ELECTRNICA Y COMUNICACIONESUNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOPreparatorio #01

TEMA:Diseo de circuitos combinacionales.INTEGRANTES:Integrante 1Integrante 2Integrante 3Integrante 4FECHA:14/Octubre/2015MODULO:VLSISEMESTRE:Octavo BPROFESOR:Ing. Patricio Crdova

PREPARATORIO #01- Diseo de circuitos combinacionales

I. OBJETIVOS:

Objetivo General: Disear un sistema por medio de circuitos combinacionales que permita el control de dos bombas en el llenado del nivel de lquido en un depsito.

Objetivos Especficos: Analizar el funcionamiento de circuitos secuenciales en el control de llenado del nivel de lquido en un depsito. Determinar una solucin por medio de circuitos combinacionales que permita controlar de forma efectiva las bombas de llenado de lquido. Implementar un modelo de la solucin del llenado de lquido utilizando circuitos lgicos.

II. MARCO TERICO:

CIRCUITO COMBINACIONAL:Un circuito combinacional consta de compuertas lgicas cuyas salidas en cualquier momento estn determinadas en forma directa por la combinacin presente de las entradas sin tomar en cuenta las entradas previas. Un circuito combinacional realiza una operacin especifica de procesamiento de informacin, especificada por completo en forma lgica por un conjunto de funciones booleanas.[1]

FUNCIN SIMPLIFICADAUna vez obtenida la expresin para un circuito lgico, podemos reducirla a una forma ms simple que contenga menos trminos, o menos variables en uno o ms trminos. La nueva expresin se puede usar para implementar un circuito que sea equivalente al circuito original, pero que tenga menos compuertas y conexiones. [2]

COMPUERTAS UNIVERSALESLos circuitos digitales con mayor frecuencia se construyen mediante compuertas NAND y NOR en lugar de con compuertas AND y OR. Las primeras son ms fciles de fabricar con componentes electrnicos y son las compuertas bsicas empleadas en todas las familias de lgica de CI digitales. En virtud del destacado papel que las compuertas NAND y NOR desempean en el diseo de circuitos digitales, se han desarrollado reglas y procedimientos para convertir funciones booleanas expresadas en trminos AND OR y NOT en diagramas lgico NAND y NOR equivalentes.Circuitos NANDSe dice que la compuerta NAND es una compuerta universal porque cualquier sistema digitalpuede implementarse con ella. Para demostrar que cualquier funcin booleana se puede implementarcon compuertas NAND, basta con demostrar que las operaciones lgicas AND, OR ycomplemento se pueden obtener exclusivamente con compuertas NAND.

Fig. 1 Operaciones lgicas con compuertas NAND

Fig. 2 Dos smbolos grficos para las compuertas NANDLa implementacin de funciones booleanas con compuertas NAND requiere expresar la funcin en forma de suma de productos.Implementacin NORLa operacin NOR es el dual de la operacin NAND. Por tanto, todos los procedimientos y reglaspara la lgica NOR son el dual de los procedimientos y reglas correspondientes que se handesarrollado para la lgica NAND. La compuerta NOR es otra compuerta universal que sirvepara implementar cualquier funcin booleana.

Fig. 3 Operaciones Lgicas con compuertas NORUna implementacin de dos niveles con compuertas NOR requiere simplificar la funcin en forma de producto de sumas

FORMAS CANNICASMinitrminos y maxitrminosUna variable binaria podra aparecer en su forma normal (x) o en su forma complementada (x)Suma de mini trminosLos mini trminos cuya suma define a la funcin booleana son los que producen los unos de la funcin en una tabla de verdad. Puesto que la funcin puede dar 1 o 0 con cada mini trmino, y dado que hay minitrminos, podemos calcular que el nmero de funciones que es posible formar conn variables es . A veces es til expresar la funcin booleana en su forma de suma de mini trminos.Si no est ya en esa forma, esto se logra expandiendo primero la expresin a una suma de trminos AND. Luego se examina cada trmino para ver si contiene todas las variables.Si falta una o ms variables, se le hace AND con una expresin como x + x, donde x es una de las variables faltantes.Producto de maxitrminosCada una de las funciones de n variables binarias se puede expresar tambin como un productode maxitrminos. Para expresar la funcin booleana como producto de maxi trminos, primero debe ponerse en formato de trminos OR. Esto podra hacerse con la ayuda de la ley distributiva, x+yz=(x+y)(x+z). Luego, se hace el OR de cualquier variable faltante x en cada trmino OR con xx.

MULTIPLEXORUn multiplexor es un circuito combinacional que selecciona informacin binaria de una de muchas lneas de entrada y la enva a una sola lnea de salida. La seleccin de una lnea de entrada dada se controla con un conjunto de lneas de seleccin. Normalmente, hay lneas de entraday n lneas de seleccin cuyas combinaciones de bits determinan cul entrada se selecciona.Los minitrminos de una funcin se generan en un multiplexor mediante el circuito asociado a las entradas de seleccin. Los minitrminos individuales se pueden seleccionar con las entradas de datos.Esto ofrece un mtodo para implementar una funcin booleana de n variables con un multiplexor que tiene n entradas de seleccin y entradas de datos, una para cada minitrmino.[1]

DEMULTIPLEXORUn demultiplexor DEMUX realiza la operacin inversa: toma una sola entrada y la distribuye sobre varias salidas. En otras palabras el demultiplexor toma la fuente de datos de entrada y la distribuye de manera selectiva a 1 de N canales de salida, igual que un interruptor de posiciones mltiples [2]

CODIFICADORUn codificador es un circuito digital que efecta la operacin inversa de la que efecta un decodificador. El codificador tiene (o menos) lneas de entrada y n lneas de salida. Estasltimas generan el cdigo binario correspondiente al valor de entrada

DECODIFICADOREn los sistemas digitales, las cantidades discretas de informacin se representan con cdigos binarios. Un cdigo binario de n bits puede representar hasta elementos distintos de informacincodificada. Un decodificador es un circuito combinacional que convierte informacinbinaria de n lneas de entrada a un mximo de lneas de salida distintas. Si la informacin codificada en n bits tiene combinaciones que no se usan, el decodificador podra tener menos de salidas.Puesto que cualquier funcin booleana es susceptible de expresarse como suma de mini trminos, es posible utilizar un decodificador para generar los mini trminos y una compuerta OR externa para formarla suma lgica. As, cualquier circuito combinacional con n entradas y m salidas se puede implementar con un decodificador de n a 2n lneas y m compuertas OR.[1]

III. MATERIALES Y EQUIPOS

2 C.I. 7408 (4 Compuertas AND dos entradas) 2 C.I. 7432 (4 Compuertas OR dos entradas) 1 C.I. 7404 (6 Compuertas NOT) 1C.I. 74150 (Multiplexor 16 a 1) 1C.I. 74154 (Decodificador ) Cables de Conexin Fuente de Voltaje 5V Protoboard Resistencias LEDs

IV. DIAGRAMAS Y ESQUEMAS Problema a desarrollarSe desea controlar dos bombas B1 y B2 de acuerdo con el nivel de lquido existente en un depsito. Su funcionamiento es el siguiente:Si el nivel de agua est por debajo del nivel mnimo marcado por el sensor c arrancarn las dos bombas.Cuando el nivel de lquido est comprendido entre los dos sensores (depsito con nivel medio), c y d debe funcionar la bomba B1, o B2 si el sensor de temperatura de la bomba B1,a se ha activado. La bomba se parar cuando se supere el nivel mximo marcado por el sensor d.En caso se funcionamiento anormal de los sensores de nivel, (activado el sensor d y no el c), las dos bombas se pararn.Adems, ambas bombas poseen sendos sensores de temperatura a y b para B1 y B2 respectivamente, de forma que cuando la temperatura de alguno de ellos supera el valor marcado por el sensor de temperatura dicha bomba parar.

Fig. 4 Esquema del sistema de llenado de lquido

Funcionesa. Primera forma cannica

Bomba 1 (B1)

Bomba 2 (B2)

b. Segunda forma cannica

Bomba 1 (B1)

Bomba 2 (B2)

c. Funcin simplificada

Bomba 1 (B1)

ab cd00011110

001001

011001

110000

100000

Figura. Mapa de Karnaugh para la bomba 1.

Bomba 2 (B2)

ab cd00011110

001000

010000

110000

101001

Figura. Mapa de Karnaugh para la bomba 2.

Funcin simplificada

Fig. 5 Simulacin de la funcin simplificada

Funciones con compuertas universales

Funcin NAND

Nand ( (B C D) (A B D))

Fig. 6 Simulacin de la funcin con compuertas NAND

Funcin NOR

Fig. 7 Simulacin de la funcin con compuertas NOR

Funcin con Multiplexores

Fig. 8 Simulacin de la funcin con multiplexores Funcin con Codificadores

Fig. 9 Simulacin de la funcin con Decoders

V. RESULTADOS ESPERADOS: Las dos bombas B1 y B2 se representa por medio de LEDs e indican el nivel de lquido existente en un depsito los cuales debern encenderse para indicar la activacin de las diferentes bombas y apagadas cuando las mismas deban dejar de operar. Los sensores de nivel de aguay sensores de temperaturase representan por medio de DIP switch. Los cuales indican una activacin por medio de un uno lgico y una desactivacin por medio de una entrada de cero lgicos. Se debe obtener una solucin real por medio de circuitos combinacionales que simule el funcionamiento real del sistema de llenado de lquido con sus diferentes requisitos y restricciones.

VI. RESULTADOS OBTENIDOS:

VII. CONCLUSIONES:

VIII. RECOMENDACIONES

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] M. Mano, Diseo Digital, Mexico: Pearson Education, 2003. [2] R. J. Tocci, Sistemas Digitales: Principios y aplicaciones, Mexico: Pearson Educacin, 2003.

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