TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES / SISTEMAS DIGITALES EXAMEN PARCIAL. PARTE COMBINACIONAL. 26 NOVIEMBRE 2009.

Transcripción

1 TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES / SISTEMAS DIGITALES EXAMEN PARCIAL. PARTE COMBINACIONAL. 26 NOVIEMBRE EJERCICIO 1 (1,0 punto). El suministro de energía eléctrica de dos ciudades (ver figura) está gestionado por un sistema (L/C) que decide qué fuentes utilizar para dicho suministro en función del consumo de cada una de las ciudades. Existen tres fuentes de energía: una planta de ciclo combinado, un parque eólico y un sistema de suministro mixto que recoge a su vez energía de distintos tipos (nuclear, carbón, hidráulico ). En cada ciudad un sistema de monitorización establece el consumo eléctrico de la ciudad pudiendo detectar tres márgenes de consumo diferentes: a) por debajo de 1 MW, b) entre 1 y 5 MW, y c) por encima de 5 MW. El sistema que controla el suministro de las dos ciudades deberá conmutar adecuadamente las distintas fuentes de energía de acuerdo a los siguientes casos: Si el consumo de las dos ciudades está por debajo de 1 MW, el suministro provendrá exclusivamente del parque eólico. Si al menos una de las ciudades supera el consumo de 1 MW, la energía de los aerogeneradores se complementará con el sistema de suministro mixto. Un consumo de al menos una de las ciudades por encima de los 5 MW mientras que la otra se mantiene en un consumo inferior a 1 MW, hará que el 100% de la energía de las dos ciudades provenga de la planta de ciclo combinado, pero si el de la segunda se sitúa por encima de 1 MW, habrá que complementar el suministro de dicha planta con la del parque eólico. Con las dos ciudades consumiendo por encima de los 5 MW, habrá que utilizar las tres fuentes de energía simultáneamente. Ciudad 1 Ciudad 2 E C M Eólica Ciclo combinado Mixta E C M C2 i C1 i L/C

2 Si las señales E, C y M controlan el suministro de cada fuente de energía y las señales C1 i y C2 i codifican el consumo de cada ciudad, el objeto de este problema es diseñar el sistema L/C, para lo cual: Obtenga la tabla de verdad de las señales E, C y M en función de C1 i y C2 i. Implemente E con sólo puertas NAND. Implemente C con un decodificador lo más pequeño posible con la salida activa a nivel bajo. Implemente M con un multiplexor controlado por C2 i. SOLUCIÓN En primer lugar, y dado que codifican tres (3) posibles márgenes de consumo por cada ciudad, las señales C1 i y C2 i serán de 2 bits. Así, una posible codificación sería: 0 0 Menor de 1 MW 0 1 Entre 1 y 5 MW 1 0 Mayor de 5 MW 1 1 No se utiliza Para esta codificación y, teniendo en cuenta los distintos casos, quedaría una tabla de verdad como la que sigue: Caso C1 1 C1 0 C2 1 C2 0 E C M 1 Las 2 < 1 MW Una entre 1 y 5 MW y la otra no impone otro caso < 1 MW y > 5 MW No se da (no existe 11) X X X 5 Igual que 2 (cambia Ciudad 1 por 2) Igual que 2 (las dos entre 1 y 5 MW) Entre 1 y 5 MW y > 5 MW No se da (no existe 11) X X X 9 Igual que 3 (cambia Ciudad 1 por 2) Igual que 7 (cambia Ciudad 1 por 2) Las 2 > 5 MW No se da (no existe 11) X X X 13 No se da (no existe 11) X X X 14 No se da (no existe 11) X X X 15 No se da (no existe 11) X X X 16 No se da (no existe 11) X X X Punto 1 (color verde), punto 2 (color rojo), punto 3 (color azul) y punto 4 (color rosa).

3 Implementación de E con sólo NAND UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHA C1 1 C1 0 C2 1 C X X 1 X X X X 0 1 X 1 E = C1 C 0 C20 C1 C21 C1 21 Implementación de C con un decodificador lo menor posible Implementación de M con un MUX colocando en las líneas de selección la codificación de la ciudad 2

4 EJERCICIO 2 (0,5 puntos). Diseñe un circuito que admite como entrada un número en binario natural de 4 bits (E 3, E 2, E 1, E 0 ) siendo E 3 el bit más significativo, y su salida ataca a los displays de 7 segmentos, uno de ellos, el D, representa las decenas del valor decimal del número, y el otro de ellos, el U representa el valor de las unidades, de acuerdo con la Figura adjunta. Para atacar a las decenas, sólo se necesita una línea F que activa, cuando se pone a 1, los segmentos de la derecha, quedando apagados todos cuando F es 0. Para atacar al display de las unidades se utilizan 4 líneas que expresan en BCD el valor que debe verse en el display (la codificación de BCD a 7 segmentos está incluida dentro del display y no es objeto de nuestro problema). Para resolver correctamente este problema es necesario utilizar módulos combinacionales y subsistemas aritméticos y lógicos. SOLUCIÓN Todo depende de si el número es mayor o igual que 10 o no, o, lo que es lo mismo, si es mayor que 9 o no. Por tanto se comparará el número con 9 (en binario 1001). Si el número es mayor que 9, se activa la salida A>B y en ese caso en D debe aparecer 1, por tanto F=1 cuando en número es mayor que 9 y F=0 en caso contrario. Por tanto, F es directamente la salida A>B. Además, en este caso debe restarse 10 del número binario, o lo que es lo mismo, sumar 0110, igual que en el sumador BCD, para obtener las unidades. Si el número es menor que 10, F=0 y directamente el número binario debe llegar al display de las unidades. La propia salida A>B, que coincide con F, controla los MUX 2x1 que eligen entre las dos opciones.

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