Ejercicio: Detector de secuencia (1) Ejercicio: Detector de secuencia (3) Ejercicio: Detector de secuencia (2) Circuitos Digitales EC1723

Transcripción

1 jercicio: etector de secuencia (1) epartamento de lectrónica y ircuitos Prof. Juan.. Regidor ircuitos igitales 172 Se necesita un circuito detector de secuencias que active su salida Z 1 cuando se reciba la secuencia 10101, y su salida Z 2 cuando se reciba la secuencia Se considera que las secuencias pueden venir superpuestas. Utilizar flip-flops tipo T. 1 / 10 0 / 01 / Z 1 Z jercicio: etector de secuencia (2) / Z 1 Z 2 do. actual do. uturo, Z1 Z2 Transiciones odificado = 0 = 1 = 0 = , , ! , , 00 0!" , , 00 0"0 01! , , 00!""!" , , 10 "00 "!! , , 00 "!" "01 1 / 10 0 / 01 jercicio: etector de secuencia () T2 = Q1 Q0 + Q2 do. actual do. uturo, Z1 Z2 Transiciones odificado = 0 = 1 = 0 = , , ! , , 00 0!" , , 00 0"0 01! , , 00!""!" , , 10 "00 "!! , , 00 "!" "01 T1 = Q0 + Q2 Q0 + Q1 + Q1 Q0 T0 = Q0 + Q0 = #Q0 4 5

2 jercicio: etector de secuencia (4) do. actual do. uturo, Z1 Z2 Transiciones odificado = 0 = 1 = 0 = , , ! , , 00 0!" , , 00 0"0 01! , , 00!""!" , , 10 "00 "!! , , 00 "!" "01 Inicio l estado inicial suele asignarse de tal modo que todos los flip-flops estén en cero o en uno, y se usan las entradas de lear o Preset para iniciar el circuito. Vcc Pr Q Vcc Pr Q Vcc lr Q lr Q INIIO Z1 = Q2 Q0 Z2 = Q2 Q0 7 iseño con un flip-flop por estado (one-hot) iseño con un flip-flop por estado La idea es usar un flip-flop tipo para representar cada estado de la máquina. l flip-flop que esté en uno corresponde al estado actual. ifurcación: i =0 =1 i Q i l diseño del circuito es una copia directa del diagrama de estados: =1, S=0 =0, S=0 =0, S=0 =1, S=0 =0, S=0 =0, S=0 onfluencia: Q i =1, S=0 =1, S=1 i i Q i Q Q Q Q Q i 8 9

3 iseño con un flip-flop por estado Las ecuaciones de excitación de cada flip-flop pueden leerse de las flechas que llegan a cada estado: =1, S=0 =0, S=0 =0, S=0 =1, S=0 =1, S=0 =0, S=0 =0, S=0 =1, S=1 = Q + Q!!! = ʼ Q + ʼ Q + ʼ Q iseño con un flip-flop por estado: Inicio l flip-flop que represente al estado inicial debe cargarse con un uno y todos los demás deben ponerse en cero. La inicialización puede hacerse asíncronamente mediante las entradas de preset y clear, o de manera síncrona con compuertas adicionales a la entrada de los flip-flops. = Q + Q!!! = ʼ Q!!! S = Q iseño con un flip-flop por estado Ventajas: Simplicidad y rapidez del diseño. s más fácil depurar el circuito. specialmente útil cuando hay muchas entradas que no están activas todo el tiempo. iseño con un flip-flop por estado: jemplo / Z 1 Z 2 = ʼ Q + ʼ Q + ʼ Q 1 / 10 0 / 01 = Q esventajas: antidad excesiva de flip-flops. = Q + Q + Q = ʼ Q + ʼ Q! = Q + Q = Q Z1 = Q Z2 = ʼ Q 12 1

4 jercicio con un flip-flop por estado (1) Implementar el diagrama de estados de la figura mediante el método de un flip-flop por estado. scribir las ecuaciones de entrada de los flip-flops tipo y las expresiones para las salidas Z 1 y Z 2. ntradas / Z 1 Z 2 S / 00 Y / 00 S / 00 Y / 00 / 00.Y / 00 / 00.Z / 00.Z / 00 Z / 01 Y / 10 Y / 00 Z / 01.Y / 00.Y / 00.Y / 10 Z / 00 H Z / 00 Z / 00 jercicio con un flip-flop por estado (2) ntradas / Z 1 Z 2 S / 00 = Q Z + Q Y + Q S = QH Z + Q Z + Q Y + Q S = QH Z + Q Y Y / 00 S / 00 Y / 00 / 00.Y / 00 / 00 = Q Y + Q Y + Q.Z / 00.Z / 00 Z / 01 = Q Z + Q Y = Q Y = Q Y / 10 Y / 00 H = Q Z + Q Z + Q Y.Y / 00.Y / 00.Y / 10 Z / 01 Z / 00 H Z / 00 Z / 00 Z1 = Q Y + Q Y Z2 = QH Z + Q Z ontrol de Semáforo (1) ontrol de Semáforo (2) La figura muestra el esquema de una intersección de dos calles, una principal y otra secundaria. Hay dos detectores de vehículos, p y s, los cuales indican la presencia de un automóvil esperando en la vía principal o en la secundaria, respectivamente. Hay también pulsadores que pueden ser operados por un peatón que desee cruzar la calle principal (los pulsadores Pp) o la secundaria (los Ps); los pulsadores correspondientes se conectan a compuertas OR, de modo que cada grupo se puede tratar como una señal única. 16 specificaciones: La luz verde principal Vp se debe mantener encendida por un mínimo de 0 segundos y continuar encendida hasta que el detector s señale la presencia de un automóvil en la vía secundaria o hasta que un peatón accione el pulsador Pp. Se enciende simultáneamente la luz roja secundaria, Rs. La luz amarilla principal p se enciende durante 5 segundos, manteniéndose encendida Rs. 17

5 ontrol de Semáforo () ontrol de Semáforo (4) specificaciones (cont.): La luz verde secundaria Vs se debe mantener encendida por un mínimo de 15 segundos y continuar encendida hasta que el detector p señale la presencia de un automóvil en la vía principal o hasta que un peatón accione el pulsador Ps. Se enciende simultáneamente la luz roja principal, Rp. La luz amarilla secundaria s se enciende durante 5 segundos, manteniéndose encendida Rp. Se repite el ciclo indefinidamente. Se dispone de dos temporizadores (monoestables no redisparables, activados por frente de subida), uno de 5 segundos (entrada I 5, salida ) y otro de 15 segundos (entrada I 15, salida ) ontrol de Semáforo (5) ontrol de Semáforo (6) (s + Pp) (s + Pp) s + Pp / I 5 p + Ps / I 5 (p + Ps) s + Pp / I 5 p + Ps / I 5 (p + Ps) = Q T15 + Q T5ʼ = Q T15ʼ + Q T15 = Q T15ʼ + Q (s + Pp)ʼ = Q T5 + Q (s + Pp) = Q T15 + Q T5ʼ = Q T15ʼ + Q (p + Ps)ʼ = Q T5 + Q (p+ Ps) stado Salidas Vp, Rs Vp, Rs Vp, Rs p, Rs Vs, Rp Vs, Rp s, Rp stado Salidas Vp, Rs Vp, Rs Vp, Rs p, Rs Vs, Rp Vs, Rp s, Rp 21 22

6 ontrol de Semáforo (7) T s + Pp / I 15 5 p + Ps / I 5 (p + Ps) (s + Pp) Vp = Q + Q + Q p = Q Rp = Q + Q + Q Vs = Q + Q s = Q Rs = Q + Q + Q + Q I5=Q (s+pp)+q (p+ Ps) I15=Q T15ʼ+Q T5ʼ+Q T5ʼ stado Salidas Vp, Rs Vp, Rs Vp, Rs p, Rs Vs, Rp Vs, Rp s, Rp amino de atos (ata Path) ontrol de la UL S 2 S 1 S 0 Operación N OR NOT anco de registros 2 amino de atos (ata Path) Los registros (anco, Salida, lags) se cargan con el frente de subida del reloj. l período de éste debe ser lo bastante largo como para permitir que se completen todas las operaciones. anco de registros do. amino de atos dw(2:0) d(2:0) d(2:0) W Sm S(2:0) L O ontrol de la UL S 2 S 1 S 0 Operación N OR NOT Prof. Juan laudio 10 Regidor Universidad Simón 0 1 olívar 26

7 amino de atos ibujar un diagrama de estados para ejecutar la operación: Salida = ntrada*r4+r; ontrol de la UL S 2 S 1 S 0 Operación N OR NOT anco de registros amino de atos: jercicio l siguiente algoritmo, escrito en lenguaje, produce la parte entera de la raíz cuadrada de un número. Hacer un diagrama de estados que lo materialice, de la manera más fiel posible, sobre el camino de datos mostrado antes. l NUMRO se supone cargado previamente en el registro R7. 28 amino de atos: jercicio amino de atos: jercicio #define NUMRO 8 int Sqrt( int numero ) { int suma, raiz, impar, OS; suma = raiz = 0; impar = suma + 1; OS = impar + 1; wloop: if( suma < numero ) { impar += OS; suma += impar; raiz ++; if( suma < 0 ) return raiz ; goto wloop; } return raiz ; } // Número está cargado en el registro R7 // Puede ser un Halt // Puede ser un Halt n cierta fábrica, una banda trasportadora que corre a 1 m/s lleva dos tipos de cajas: las tipo "" de 50 cm. de longitud, y las tipo "", de 80 cm. Usando el camino de datos anterior, se desea diseñar un sistema que realice las siguientes operaciones: ada vez que haya pasado una caja se debe activar la salida del camino de datos, con el valor 0 si pasó una caja "" y 1 si fue una tipo "". Se desea llevar la cuenta del número total de cajas (en R5), número de cajas tipo "" (en R6) y número de cajas tipo "" (en R7). 29 0

8 amino de atos: jercicio ROM Memoria de sólo lectura (Read Only Memory) La cinta tiene un sensor óptico que detecta la interrupción de un rayo de luz al paso de una caja. La salida de este sensor se lleva a la entrada del camino de datos (bit 0). l reloj del controlador tiene un período de 0,01 s. scriba un diagrama de estados que cumpla con las condiciones pedidas. ROM: programable en la fabricación PROM: programable una vez por el usuario PROM: borrable con luz ultravioleta PROM o 2 PROM: borrable eléctricamente; el ciclo de borrado es mucho más lento que el de escritura lash memory: 2 PROM borrable y programable por bloques 1 2 ontrol microprogramado ontrol microprogramado 2 S Y lk lr ontador Programable Load ROM lk Lectura ROM ontrol isponible lk lr ontador Programable Load S Y Z 4 Z. MU. lk ondición Salto Registro Señales de control do. ct. ondición verdadera ondición falsa Inc. Salto 1 S Y Z 0 7 MU 8:1 Salto ondición 0 4

9 ontrol microprogramado 2 S Y lk lr ontador Programable Load S Y Z 5 4 Z 1 S Y Z MU 8:1 Salto ondición do. ctual ondición Salto x x x