Informe Final 5

V. CUESTIONARIO FINAL: 1. Analice y explique el funcionamiento de los circuitos de la parte experimental. Presentar el diagrama de tiempos de los circuitos del experimento. Presentar las tablas de transición, diagramas de estados, etc. Indique a qué tipo de circuito secuencial corresponde cada uno de los que ha analizado. EJEMPLO1 de Diseño Diseñar e implementar un circuito secuencial utilizando flip flops tipo JK, para controlar una bomba de agua que cumpla con las siguientes características: El controlador a diseñar debe de contar con las siguientes entradas: - Tanque de agua lleno - Tanque de agua vacío - Cisterna de agua lleno - Cisterna de agua vacío Como salida se debe considerar - La bomba de agua B El control debe funcionar de la siguiente forma: - La bomba debe de encender solo si el Tanque está vacío y la cisterna está llena. - La bomba se debe de apagar si el tanque se llena o la cisterna está vacía. De las condiciones de operación asi como el modo de operación, podemos definir dos estados básicos. - Motor Encendido (Estado cero) - Motor Apagado (Estado uno) Justifique si es una máquina de Moore o de Mealy. SOLUCION: Considerando: {

{ * Salida del flip flop JK: Q (τ) = y

A) CASO MOORE: Diagrama de Estados:

Tabla de Estados:

Tabla de Estados: x1x2 y A B

00

01

11

10

z

B

A

B

B

0

B

A

B

B

1

00

01

11

10

z

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

K d 0 d

z 0 1 0

Tabla de Transición: A=0 B=1 x1x2 y 0 1 Tabla de verdad: x1 0 0 0

x2 0 0 1

y 0 1 0

J 1 d 0

0 1 1 1 1

1 0 0 1 1

1 0 1 0 1

d 1 d 1 d

1 d 0 d 0

1 0 1 0 1

Mapas de Karnaught: Para J: y x2 x1 0

00

1

10

01

11

1

0

d

d

1

1

d

d

̅̅̅ Para K: y x2 x1 0 1

00

01

11

10

d

d

1

0

d

d

0

0

̅̅̅ Para la salida z: y x2 x1 0 1

00

01

11

10

0

0

1

1

0

0

1

1

Comprobamos que la salida no depende de las entradas en un circuito secuencial tipo Moore.

B) CASO MEALY: Diagrama de Estados:

Tabla de Estados: x1x2 y A

00

01

11

10

B/1

A/0

B/1

B/1

B

B/1

A/0

B/1

B/1

Tabla de Transición: A=0 B=1 x1x2 y 0

00

01

11

10

1/1

0/0

1/1

1/1

1

1/1

0/0

1/1

1/1

Tabla de verdad: x1 0 0 0 0 1

x2 0 0 1 1 0

y 0 1 0 1 0

J 1 d 0 d 1

K d 0 d 1 d

z 1 1 0 0 1

1 1 1

0 1 1

1 0 1

d 1 d

0 d 0

1 1 1

Mapas de Karnaught: Para J: y x2 x1 0

00

1

10

01

11

1

0

d

d

1

1

d

d

̅̅̅ Para K: y x2 x1 0 1

00

01

11

10

d

d

1

0

d

d

0

0

̅̅̅ Para la salida z: y x2 x1 0

00

1

10

01

11

1

0

0

1

1

1

1

1

̅̅̅ Como vemos en un circuito secuencial tipo Mealy la salida depende de las entradas y de la salida del Flip flop, pero en este caso se observa que la salida no depende de la salida del Flip flop (y) por lo que no va sincronizarse con el reloj, por lo tanto no sería un circuito secuencial síncrono, debido a que solo la salida del flip flop es sincronizada por los pulsos del reloj. Por ello justificamos que no se puede realizar un circuito Mealy del problema, entonces solo se puede realizar en una maquina Moore.

Diagrama de Tiempos para el circuito tipo Moore: CLOCK x1(Tanque) x2(Cisterna) y(Q(t))

A

B B

B A

A B

B B

B B

A A

B B

B B

A A

z(B)

Implementación del Circuito Secuencial tipo Moore: Vcc

U4:A

X2

0

1

2

U3:A 1

7404

3

X1

2

U4:B 4 7404

Q

15

CLK K

Q

14

U2:A 1 3 2 74LS08

Vcc

A B

3

3

16

J

R

1

S

74LS32 4

CLOCK

U1:A

2

0

74LS76

C D

A

EJEMPLO2 de Diseño CIRCUITO SECUENCIAL TIPO MOORE Para el circuito secuencial tipo Moore, mostrado en la figura, deducir las ecuaciones características, la tabla y el diagrama de estado del circuito. Utilize Flip-flop tipo JK (74LS76 y/o otros adicionales)

SOLUCION: Ecuaciones de Estado: ̅̅̅̅ (

) ̅̅̅̅

̅̅̅̅̅̅̅̅ ( ) ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅

̅̅̅̅

( )

̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅ ( ) ( ) ̅̅̅̅ ( ) ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅ ̅ ̅ ̅ ̅̅ ̅ ̅̅ ̅ ̅ ( ) ( ) ̅̅̅̅) (

Tabla de Transición: x y1y2 00

0

1

z

01

11

0

01

00

10

1

11

11

10

1

10

10

01

1

Tabla de Estados: A=00 B=01 C=11 D=10 x y1y2 A

0

1

z

B

C

0

B

A

D

1

C

C

D

1

D

D

B

1

Diagrama de Estados:

Diagrama de Tiempos: CLOCK x y1

A

B B

D D

D D

B B

A A

C C

C C

D D

B B

y2 z

Ejemplo 3 de Diseño. CIRCUITO SECUENCIAL TIPO MEALY Definición del problema: Para el circuito secuencial tipo Mealy, mostrado en la figura, deducir las ecuaciones características, la tabla y el diagrama de estado del circuito. Utilize Flip-flop tipo J-K (74LS74 y/o otros adicionales)

. ECUACIONES DE ESTADO ..Ecuación del flip flop tipo D

(

) ̅

TABLA DE TRANSICIÓN Y DE ESTADOS MEALY y1 y2\X 00 01 11 10 Sea:

0 00/0 00/0 00/0 00/0

1 01/0 10/0 10/1 10/1

̅

D

A=00 B=01 C=11 D=10 y1 y2\X A B C D

0 A/0 A/0 A/0 A/0

1 B/0 D/0 D/1 D/1

3. Dada una señal de reloj de 100 MHz, diseñe un circuito usando flip-flops tipo D para generar señales de reloj de 50 y 25 MHz. Trace un diagrama de tiempo para las tres señales de reloj, suponiendo retrasos razonables.

Para el primer caso: T1=2T

TABLA DE ESTADOS: z

y A

B

0

B

A

1

TABLA DE TRANSICION: z

y 0

1

0

1

0

1

ECUACIONES DE ESTADO Y MAPAS DE KARNAUGHT:

y 0

1

1

0 ̅

Para el segundo caso: T2=4T

TABLA DE ESTADOS: z

y A

B

0

B

C

0

C

D

1

D

A

1

TABLA DE TRANSICION: z

y1y2 00

01

0

01

11

0

11

10

1

10

00

1

ECUACIONES DE ESTADO Y MAPAS DE KARNAUGHT: y2 y1 0 1

y2 y1 0 1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0 ̅̅̅

y2 y1 0 1

0

1

0

0

1

1

5. Diseñar un sistema Mealy con una entrada X y una salida Z de tal forma que Z = 1 si X es actualmente 1 y también ha sido 1 en los dos pulsos de clock anteriores.

DIAGRAMA DE ESTADOS REDUCIDA

TABLA DE ESTADOS x y1 y2 A

0

1

C/0

B/0

B

C/0

B/1

C

C/0

A/0

TABLA DE TRANCISION x y1 y2 00

0

1

11/0

01/0

01

11/0

01/1

11

11/0

00/0

MAPAS DE KARNAUGHT x y1 y2 00

0

1

1

0

01

1

0

11

1

0

10

d

d ̅

x y1 y2 00

0

1

1

1

01

1

1

11

1

0

10

d

d ̅

x y1 y2 00

0

1

0

0

01

0

1

11

0

0

10

d

d ̅̅̅

̅̅̅

CIRCUITO IMPLEMENTADO

7. Analizar los circuitos del cuestionario final y verificar con un simulador (proteus u otro) el funcionamiento de estos circuitos. Anexar sus archivos de simulación.