CIRCUITOS DIGITALES I “DIVISOR DE FRECUENCIA Y MAQUINAS DE ESTADO” INTEGRANTES:
AUCCAPIÑA GALLEGOS, Ronny Profesor: SARCO MONTIEL, Armando Fecha De Realización: 17 de Mayo Fecha de Entrega: 24 de Mayo
2013
CIRCUITOS DIGITALESLAB 10
OBJETIVOS: 1. Diseñar sistemas secuenciales síncronos mediante los autómatas de Moore y Mealy mediante el uso de la tabla de transición de FF, la tabla de diseño del circuito y los mapas de Karnaugh. 2. Usar eficazmente el software de simulación para la comprobación de los diseños. 3. Implementar circuitos secuénciales síncronos. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Los circuitos secuénciales, de la misma forma que los combinacionales, están constituidos por puertas lógicas, y como en estos últimos, la escala de integración de la mayoría de los circuitos disponibles en catalogo es la MSI. Sin embargo, presentan unas características muy singulares que describiremos a continuación. A diferencia de los circuitos combinacionales, en los secuenciales, los valores de las salidas en un momento dado no dependen exclusivamente de los valores aplicados en las entradas en ese instante, sino también de los que estuviesen presentes con anterioridad. Puede ocurrir, por lo tanto, que para iguales valores en las entradas se puedan obtener estados distintos en las salidas en momentos diferentes. La respuesta de un circuito de estas características, frente a una secuencia de valores aplicada a las entradas, depende de su constitución física. Los circuitos secuenciales tienen capacidad para recordar o memorizar los valores de las variables de entrada. Esta operación es imprescindible en los sistemas automáticos construidos con circuitos digitales, sobre todo en los programables, de los cuales nos ocuparemos más adelante. El almacenamiento o memorización de la información presente en la puerta del circuito se realiza gracias a la existencia de unas variables denominadas de estado interno, cuyo valor se verá afectado por los cambios producidos en la combinación binaria aplicada a la entrada. Existen dos grandes tipos de circuitos secuenciales: a) Maquina de Mealy. En este tipo de circuitos, las salidas dependen, en cada instante de los valores de los elementos de memoria y de las entradas presentes en ese instante. Aquí, para cada estado, podemos tener tantas salidas como combinaciones tengamos en las entradas.
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CIRCUITOS DIGITALESLAB 10 b) Maquina de Moore. Aquí las salidas en cada instante dependen exclusivamente de los estados de los elementos de memoria, y no dependen directamente de las entradas en ese instante. Los valores de las entradas, sirven para modificar las diversas transiciones entre estados.
ACTIVIDAD: MULTIPLICADOR DE VELOCIDAD BINARIA 3.36.1 OBJETIVOS Estudiar un circuito que permite obtener una frecuencia cualquiera a partir de otra dada. 3.36.4 a) Montar el circuito de la figura. Poner todas las entradas J de los flip-flop´s a nivel alto. Conectar la entrada del clock y las entradas de programación X1,X2 y X3 al Programador de Estado Lógico. b) Programando un valor en las entradas de programación, compruébese el número de impulsos que se obtiene a la salida al 8 impulsos a la entrada del CLOCK. Se puede contar fácilmente, montando un contador asíncrono a la salida que nos indique el resultado. Compruébese que el número de impulsos corresponde al valor 4.
X1 1 1 1 1 0 0 1
X2
X3
SALIDA
0 1 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 1 0
2pulsos 2 ´´ ´´ 2 ´´ ´´ 2 ´´ ´´ 4 pulsos 4 ´´ ´´ 4 ´´ ´´ 2
CIRCUITOS DIGITALESLAB 10 1 0 0 1 1 1 X x
1 0 1 0 1 X 1 X
1 1 1 1 1 X X 1
4 ´´ ´´ 8 pulsos 8 ´´ ´´ 8 ´´ ´´ 8 ´´ ´´ 2 ´´ ´´ 4 ´´ ´´ 8 ´´ ´´
SEGUNDA PARTE: I. Diseñar un contador de tres bits que recorra la siguiente secuencia 000, 101, 010, 011, 100,000,… 1. Dibuje el diagrama de estados requerido, incluya los estados no deseados al inicio de la cuenta. 2. Escriba la tabla de estados del circuito requerido. 3. Se usaran flip flops JK, escriba la tabla de excitaciones de los flip flops. 4. Escriba la tabla de diseño en la que deben aparecer, el estado presente, el estado siguiente y la entradas de los flip flops JK. 5. Diseñe los circuitos lógicos que generan los niveles requeridos en cada entrada JK y dibuje el circuito secuencial encontrado. Simule el circuito encontrado y verifique su funcionamiento.
CONTADOR DE 3 BITS:
tabla de Excitación del flip flop JK
Q
Qn+
J
K
0 1 * *
* * 1 0
1
0 0 1 1
0 1 0 1
2
CIRCUITOS DIGITALESLAB 10
101
000
10 0
0 1 0 0 1 0 1 1
01 0
01 1
PRESENTE 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
J1= Q2.Q3 +Q2.Q3 J2= Q1.Q3 J3= Q1
1 0 0 1 0 0 0 0
FUTURO 0 1 1 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0
J1 1 * 0 1 * 0 * *
K1 * 1 * * 1 * 1 1
J2 0 1 * * 0 0 * *
K2 * * 0 1 * * 1 1
J3 1 * 1 * 0 * 0 *
K3 * 1 * 1 * 1 * 1
K1=1 K2=Q3+Q1 K3=1
II. Diseñe un contador síncrono ascendente/ descendente de dos bits; las salidas del contador son QAQB, tiene una entrada de control up/Down que permite seleccionar si el contador cuenta en forma ascendente o descendente.
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CIRCUITOS DIGITALESLAB 10 por lo tanto Y= UP/Down Y=1 UP Y=0 Down 1. 2. 3. 4.
Dibuje el diagrama de estados requerido. Escriba la tabla de estados del circuito requerido. Se usaran flip flop JK, escriba la tabla de excitación de los flip flops. Escriba la tabla de diseño en la que deben aparecer, el estado presente, el estado siguiente y las entradas de los flip flops JK. 5. Diseñe los circuitos lógicos que generan los niveles requeridos en cada entrada JK y dibuje el circuito secuencial encontrado.
tabla de Excitación del flip flop JK
01
01
10
10
Q
Qn+
J
K
0 1 * *
* * 1 0
1
00
11
I
0 0 0 0 1
00
PRESENTE Q1 Q0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
11
FUTURO Q1 Q0
0 1 1 0 1
0 0 1 1
1 0 1 0 1
0 1 0 1
J1
K1
J0
K0
0 1 * * 1
* * 0 1 *
1 * 1 * 1
* 1 * 1 *
2
CIRCUITOS DIGITALESLAB 10 1 1 1
0 1 1
1 0 1
0 0 1
0 1 0
0 * *
* 1 0
* 1 * 1
1 * 1 1
2
CIRCUITOS DIGITALESLAB 10
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