UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL I NDUSTRIAL CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES INFORME DE MICROPROCESADORES NOMBRES: WILLIAM GARCIA ESTEBAN JARAMILLO DANNY PÉREZ CHRISTIAN PÉREZ NIVEL: FECHA: PROF: TEMA:
SEPTIMO 11 DE ABRIL DEL 2014 ING. PATRICIO CORDOVA DISEÑO DE 2 MÁQUINAS SECUENCIALES 2 ACTIVIDADES EN EL PROGRAMA 8085 TENIENDO INGRESO Y VISUALIZACION DE DATOS
I.
INTRODUCCION El presente informe nos permite dar a conocer los resultados obtenidos en el modulo de Microcontroladores tanto en la parte de diseño de circuitos logicos y la programación en código assembler. Las máquinas secuenciales dentro del aspecto digital son de gran relevancia ya que permite obtener salidas específicas de acuerdo a condiciones establecidas. La máquina secuencial en este caso presentará un conteo específico mediante una señal de control; es decir que procesará las señales de entrada en un determinado intervalo de tiempo, resolver los estados siguientes de la máquina y presentar la salida.
II.
OBJETIVOS 1. OBJETIVOS GENERALES
Diseñar distintos tipos de máquinas secuenciales básicas a partir de los diagramas de estados o los circuitos electrónicos recibidos.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Reconocimiento de una maquina Secuencial Controlar distintos tipos de estados mediante variables de control ubicados en los circuitos de máquinas secuenciales.
III.
RESUMEN Para la preparación de esta práctica se empezó por el análisis secuencial que mostraba el diagrama de estados o los circuitos de los ejercicios. Una vez comprobado que tipo de maquina secuencial es se procede a obtener la tabla de verdad de cada uno de los circuitos, mediante esta tabla se emplean mapas K a las entradas de los flipflops sean estos tipo J-K, tipo D o tipo T. Una vez obtenida cada una de las ecuaciones de los respectivos circuitos se procede a armarlos o si en el caso de obtener el diagrama de estados, se procede a comprobar que realiza cada circuito. Una vez simulado en cualquier software, se procede a montarlo en la Protoboard, teniendo en cuenta los materiales a necesitar y las debidas precauciones y recomendaciones al momento de armar cada uno de los circuitos. En el caso de algunos circuitos que presentan más de un conteo, es necesario realizar una variación de voltaje por medio de un pulsador que corte la alimentación y la frecuencia q entre al circuito. Para las pruebas de los circuitos se realiza mediante displays de 7 segmentos, los cuales mostraran los estados en forma decimal, además se toma la lógica de contadores síncronos en el caso de unos circuitos que tengan solo la parte de memoria de una maquina secuencial y se comportan como contadores síncronos, destacándose que solo existe una señal de control idéntica en cada flip-flop.
IV.
ABSTRACT To the preparation of this practice was started by sequence analysis showing the state diagram or the circuit of exercises. Once satisfied that type of sequential machine is one proceeds to obtain the truth table for each of the circuits used by this table maps K to the inputs of the flip-flops are these JK, type D or type T. Once obtained each of the equations of the respective circuits proceed to arming or in the case of obtaining the state diagram, it proceeds to check performed by each circuit. Once simulated in any software, proceed to mount it on the breadboard, taking into account materials and need proper precautions and recommendations when assembling each of the circuits. In the case of some circuits having more than one count, it is necessary to perform a voltage variation by using a switch to cut the power and frequency between the circuit q. For circuit testing is performed by 7-segment displays, which show decimal states, also take synchronous counters logic in the case of circuits which have only the memory of a machine sequentially and highlighting synchronous counters behave as there is only one control signal identical in each flip-flop.
V.
MARCO TEÓRICO
MÁQUINAS SECUENCIALES
Es un sistema electrónico digital que procesa señales de entrada, durante un intervalo de tiempo para poder resolver estados siguientes, esto se cumple según el funcionamiento del circuito. La máquina secuencial es aquella en donde su salida depende tanto de entradas como de los estados anteriores o internos, podemos hallar la siguiente estructura generalizada para una máquina secuencial:
Decodificador de entrada Memoria Retroalimentación Estados presentes Estados siguientes Decodificador de Salida
No todas las máquinas secuenciales tienen todas las partes mencionadas anteriormente, a continuación la clasificación de las máquinas secuenciales según sus partes:
Clase A: Tiene todas las partes antes mencionadas. Clase B: Sin que las entradas presentes estén en el decodificador de salida. Clase C: No posee decodificador de salida. Clase D: No posee retroalimentación. Clase E: Solo posee elementos de memoria.
FLIP FLOP JK Las Entradas JK Controlan El Estado Del FF en la misma forma que las entradas S y C lo hacen para el flip-flop SC sincronizado por reloj, excepto por una diferencia principal: La condición J=K=1 no genera una salida ambigua. Para este 1, condición 1, el Flip Flop siempre pasara a su estado opuesto cuando se efectué la transición con pendiente positiva de la señal de reloj. A esta operación se le denomina modo de complemente (toggle). En este modo, si J y K se dejan en el estado ALTO, el flip flop cambiará al estado complementario con cada pulso de reloj.
VI.
DISEÑOS MAQUINAS SECUENCIALES
Diagrama Secuencial
A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
MAPAS K
B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
X 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
DA 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1
DB 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0
DC 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0
A 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1
B 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0
C 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0
Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0
SIMULACION
Diagrama Secuencial X0 0/0
000
011
1/0
0/0
010 1/0
100
X/0
0/0 1/1
001 1/0 X/0 00
110
111 0/0 1/0
101
A
B
C
X
JA
KA
JB
KB
JC
KC
A
B
C
Z
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1
1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 O 0
0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
MAPAS K
JA=BX + BC
KA=B
JB=BC + BA
KB=B
SIMULACION
Para el diseño de una máquina secuencial primero realizamos la tabla de verdad con el número de variables que en este caso son 3 para los estados presentes. Analizamos las condiciones planteadas para las secuencias de salidas, procedemos a llenar la tabla de verdad y comprobar la misma. La tabla de verdad estaba constituida por los estados presentes, entradas a los F/F, estados siguientes y salidas algo muy común dentro del análisis secuencial. Para el diseño de nuestras 2 últimas máquinas secuenciales primero analizamos el diagrama secuencial y después realizamos la tabla de verdad con el número de variables que en este caso son 2 de entrada para los estados presentes y 1 Variable de Control. Analizamos nuevamente el diagrama secuencial para ver los estados presentes y así saber cuáles van a ser los estados siguientes y así poder obtener las salidas de nuestros circuitos, una vez concluido con los pasos anteriores procedemos a llenar la tabla de verdad y comprobar la misma. Luego obtuvimos las ecuaciones tanto para las entradas de los F/F como para las salidas por medio de mapas K para así tener las expresiones más simplificadas.
VII.
CONCLUSIONES
1. Se concluye que esta máquina secuencial es una de clase E debido a que posee memoria y tiene retroalimentación 2. Se manifiesta que el esquema posee ciertas entradas retroalimentadas las cuales se las identifica como A, B, C siendo A la más significativa, B la segunda más significativa, y C como la menos significativa y de las cuales ingresan (directa o inversamente) a cada entrada J y K de los flip flops. Esto permite una mejor organización para crear las ecuaciones de cada entrada (ya sea J o K) para su posterior análisis con la tabla de verdad 3. Se elabora la tabla de verdad para observar todas las posibles combinaciones de entrada en los estados presentes y se verifica cada valor de J y K de cada flip flop según se haya ejecutado las ecuaciones en los estados internos. Este proceso accede al análisis del cual están sujetos los flip flop JK de los cuales se manifiestan a la salida en los estados siguientes y de los cuales resulta el diagrama de estados que realiza las siguientes operaciones: 0, 6, 5, 0, 6, 5….; 1, 2, 7, 1, 2, 7….
Conclusiones 2do circuito: 4. Se concluye que el circuito al colocarse una forma similar que el anterior, se puede decir que es una maquina secuencial de clase E debido a la memoria que posee y su respectiva retroalimentación 5. Se manifiesta la importancia de identificar las ecuaciones de entrada para J y K de cada flip flop y la posterior construcción de la tabla de verdad para visualizar los estados siguientes, y así llegar al diagrama secuencial. En este caso lo que hace el circuito es: 0, 3, 5, 0 ,3, 5 …; 2, 7, 4, 2, 7, 4….
6. Se entiende de este circuito la importancia de la disposición de cada variable al ser considerada como la más significativa o como la menos significativa en el análisis secuencial de un mismo tipo de esquema, percatándose del cambio de secuencia que presentan mediante los dos análisis en cuanto a orden de variables se refiere Conclusiones 3er circuito:
7. Se concluye que al presentarse el diagrama de estados de un circuito, debemos situar las variables de entrada, en este caso 2, las cuales llamaremos A y B; la o las señales de control, siendo en el presente circuito 1 la cual llamaremos W, y por último, las salidas, X y Y.
8. Se manifiesta la realización de la tabla de verdad considerando, los estados presentes con A, B y W; los estados siguientes de A y B de acuerdo al diagrama de estados, para ubicar como estados internos las operaciones dadas por flip flops tipo D los cuales hacen del proceso de análisis más corto. Y por último situamos las salidas X y Y 9. Se puede observar que hay valores de control “no importa” en el diagrama de estados, para esto lo que se hace es el análisis completo en la tabla de verdad, es decir que consideramos los valores de “0” y “1” de variable de control para el estado presente a
examinarse, y los estados siguientes correspondientes.
VIII.
RECOMENDACIONES 1. Para la visualización correcta en el display de 7 segmentos, se debe conectar a tierra en este caso de C y D, entradas del integrado 7447, con lo cual solo cambiara los dos bits de conteo en este caso A y B. 2. Mediante las pruebas realizadas se comprobó la falta de corriente en los integrados y así su mal funcionamiento, con lo cual se recomienda usar una fuente de DC que otorgue la suficiente corriente a todo el circuito y no el mal uso de los famosos “cargadores de celular”.
3. Si el circuito trabaja mal y su cableado es el correcto se recomienda despolarizar y polarizar una vez más todos los integrados del circuito. 4. En las simulaciones no es necesario polarizar las entradas, reset y set. Pero ya en la vida real es necesario polarizar a tierra estas entradas, tratándose de máquinas secuenciales. 5. Al momento de poner los cables en la protoboard es indispensable que estos cables estén en buen estado, caso contrario si presentan un desgaste en el recubrimiento del cable o una parte sobresaliente del cable, este hará un corto y el circuito no funcionara correctamente. 6. Si el circuito no funciona, o la visualización no funciona, revisar uno por uno los integrados y displays empleados para comprobar su funcionamiento, y así encontrar el dispositivo quemado o en mal estado. 7. Polarizar bien cada uno de los integrados para no producir fallas al momento de funcionar el circuito o se quemen los integrados. 8. Es importante al momento del diseño de cualquier maquina secuencial seguir con los pasos establecidos y con lo aprendido en todo el transcurso de la materia.
9. Se recomienda tener en cuenta que para realizar cambios de voltaje debemos jugar con el positivo o negativo de nuestra fuente hasta que nos de lo requerido. 10. Se recomienda no polarizar todos los Flip-Flops si es que no se utilizan en nuestro circuito. 11. En caso de no tener display para visualizar la respuesta lo podemos hacer con diodos leds o con ambos a la vez. 12. Hacer las conexiones de nuestro circuito al ras de suelo para evitar interferencia electromagnética. IX.
FE DE ERRATAS
X.
No se encontró ningún error al realizar la práctica.
BIBLIOGRAFIA
Sistemas Digitales-Principios Y aplicaciones – Ronald J. Tocci. Morris Mano - Lógica Digital y Diseño De Computadoras Conocimiento adquirido en clases y problemas planteados por el Ing. Juan Pablo Pallo
