INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA ACADEMIA DE COMPUTACIÓN

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA ACADEMIA DE COMPUTACIÓN LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES PRACTICA NO. MÁQUINAS DE ESTADO DOCENTE: AGOSTO 2

2 2 Práctica No. "Máquinas de Estado" Objetivo: Analizar el funcionamiento de las Máquinas de Estado tipo Moore y Mealy, mediante una tabla de estados. Aplicar las técnicas de diseño de Máquinas estado mediante Flip-Flops y Compuertas.

3 3 Material Experimentador. Fuente regulada de 5V CD. Circuitos Integrados: 74XX 74XX2 74XX4 74XX76 o 74XX2 o CD 4YY ( Equivalente en Tecnología CMOS) XX = HC, LS o F. 74 = Tecnología TTL CD4 = Tecnología CMOS Resistencias de 33Ω Led s º Hojas de datos técnicos de los circuitos integrados Consultar:: ó.net/ )

4 4 Introducción Teórica Una máquina en general esta formada por un circuito entrada y uno de salida de tipo combinatorios, adicionalmente cuentan con elementos retardadores o memoria basados en Flipflops. Las máquinas de son parte de los circuitos secuenciales síncronos, el diagrama general es: Salida de una máquina Moore Q D C Fip-Flops o elementos de memoria. Entrada Fuente A B Cto. De Entrada Cto. De salida Salida de máquina de MEALY Q D C Reloj Maquina de Estado. Las máquinas de estado las hay de tipo Moore y Mealy, la clasificación se hace en base a el lugar donde se toma la salida del circuito, como se ve en el diagrama general anterior. Maquinas Tipo Moore Circuito síncrono (contador módulo 3) presentando en forma usual.

5 5 Cto. entrada Circuito síncrono en forma general. Flops. Una máquina de Moore tiene la característica que el circuito tiene su salida en los Flip- Máquinas Tipo Mealy Circuito Mealy presentada en forma usual

6 6 Circuito Mealy dibujado en su forma general Para analizar un circuito secuencial complejo es usar una tabla de estados, ya que esta se pueden observar fácilmente todas las combinaciones de entrada y salida simultáneamente; de la tabla mencionada se pueda desprender la ecuación de gobierno de la máquina de estados. El circuito de salida de una máquina Mealy es de tipo combinatorio, por ello la función de salida depende del estado presente de las salidas de los flip-flops y no tiene que esperar el pulso de reloj para producir la respuesta de salida (Z=Z(Q,Q2...X,Y)). Por lo anterior el diseño de una maquina de estado consiste en determinar los circuitos de entada y salida mostrados en el diagrama general. El diseño de Máquinas de estado tipo Moore es igual al diseño de contadores síncronos. Diseño de Contador Ascendente/Descendente con Variable Externa. Para ejemplificar este método se diseñara un contador especial binario síncrono ascendente/descendente de tres bits usando flip-flops tipo JK, que cumpla la siguiente tabla de conteo.

7 7 Este problema se resolverá por el método de la tabla de excitación del contador, este pretende reducir al mínimo los errores en la asignación de las excitaciones en problemas complejos, alterna una visión global de los cambios requeridos del estado presente al próximo estado y también el número de mapas es menor por este método que por el de mapa de referencia.

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10 Implementado el contador especial. Este circuito para diseño equivale al bloque.

11 Q Q2 Q3 K (control) Reloj Contador Asc./Desc. (Especial) Modulo 7 Diseño de Máquinas de Tipo Mealy En base al contador ascendente/descendente (Máquina Moore), anterior diseñar una Máquinas Mealy que cumpla el siguiente diagrama de estados. Diagrama de estados Obteniendo la Tabla de Estados del Diagrama de Estados anterior.

12 2 Como ya se diseño el contador Ascendente/ Descendente en el punto anterior, se procede a diseñar el circuito de la Salida Z. Tabla de Verdad K Q3 Q2 Q Z x x

13 3 Finalmente implementando la máquina de estados.

14 4 Desarrollo.- Diseñar mediante flip-flops tipo JK un contador síncrono Ascendente/Descendente de 3 bits (usar el método de la tabla de excitación del contador) que cumpla la tabla de conteo citada. Obtener el circuito armado y funcionando y el diagrama de Estados. 2.- Diseñar una maquina de Mealy en base a un contador ascendente/ descendente del punto anterior, que cumpla el Diagrama de Estados siguiente: Observaciones: ) Condición K= conteo ascendente K= conteo descendente. 2) Observando la forma de conteo de la máquina de estados, el conteo puede ser implementado mediante un circuito integrado más el circuito salida de la función Z. 3.- Escriba sus conclusiones y observaciones.