GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DETECTOR DE MONEDAS AUTOR: ALBERTO CUERVO SANTIAGO DE CALI UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS

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1 GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DETECTOR DE MONEDAS AUTOR: ALBERTO CUERVO SANTIAGO DE CALI UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS

2 DETECTOR DE MONEDAS Introducción La presente práctica de laboratorio tiene como objetivo diseñar el circuito del detector de monedas de la máquina de dulces descrita en PROCEDIMIENTO DE DISEÑO, Circuitos Secuenciales. El circuito obtenido puede ser fácilmente montado en el módulo DIGI BOARD2 disponible en el laboratorio de la universidad Santiago de Cali. Se utiliza el método de 1 flip-flop/estado para implementar el circuito secuencial del detector de monedas. Planteamiento del problema. En la figura 1 se muestra el diagrama en bloques funcionales de la máquina de dulces, en el cual se ha supuesto que al depositar una moneda en la ranura, la misma al caer cierra un switch asociado con la misma, esto es = 1. Detector de la moneda de $100 Unidad de Control señal de control que entrega el dulce D C señal de control que entrega el cambio Y Detector de la moneda de $200 Figura 1. Diagrama en bloques De lo expuesto anteriormente, cada detector de monedas tendrá entonces una señal de entrada, la cual toma el estado 1 cuando una moneda pasa por la ranura, y una señal de salida o Y dependiendo del detector.

3 Observe que la señal es una señal asincrónica, pués el evento de depositar una moneda no depende para nada de los pulsos de de la unidad de control, puede ocurrir en cualquier momento del tiempo. También la moneda puede demorar cualquier tiempo en pasar por la ranura. Esto hace que la señal ocurre en cualquier momento del tiempo y tiene una duración cualquiera. Si analizamos el detector de monedas de $100 por ejemplo, y si aplicáramos directamente la señal a la unidad de control, esto es, si =, podríamos tener la siguiente situación representada en la figura 2. estado a ninguna moneda depositada estado a ninguna moneda depositada estado b $100 estado c $200 estado d $300 estado d $300 = x duración arbitraria Figura 2. Señales en el tiempo del y En esta figura se ha supuesto que la unidad de control se encuentra en el estado a porque no se ha depositado todavía ninguna moneda. En el flanco negativo del primer pulso de, como =0, la unidad de control sigue en el estado a, pero en el segundo pulso de como se ha depositado una moneda de $100, pasa al estado b que indica el acumulado de la cantidad de dinero depositada. Pero en el flanco negativo del tercer pulso, como puede durar cualquier cantidad de tiempo, la unidad de control sigue viendo la señal =x=1 y pasaría al estado c indicando que se han depositado $200, y así sucesivamente. Es decir, que con sólo depositar una moneda, la unidad de control puede caer en un estado indicando que se han depositado varias de estas. Por tanto, diseñe un detector de monedas en el cual la señal de salida se haga 1 cuando =1, pero que dure solamente un período de los pulsos de independiente de la duración de la señal. Simule el switch, esto es, la señal con el pulsador disponible en el módulo DIGI BOARD2 del laboratorio. Lo anterior se ilustra en la figura 3.

4 La unidad de control es sensible a los flancos negativos del estado a estado a estado a estado b estado b estado b sensible a los flancos positivos del pulsador Detector de monedas Figura 3. Reloj, señal y señal x del detector de monedas Como se observa en la figura 3, la señal de salida que se inyecta a la unidad de control del detector de monedas debe ir a 1 en el primer flanco positivo que ocurra en el estando en el estado 1. La señal debe regresar a 0 en el siguiente flanco positivo independientemente cuanto dure la señal. Como el detector de monedas y la unidad de control son sensibles a flancos diferentes, y como los flip-flops disponibles son sensibles a los flancos negativos, entonces el diagrama en bloques de la máquina de dulces quedará de la siguiente forma como se muestra en la figura 4.

5 pulsador Detector de $100 Detector de $200 Y Unidad de Control D C Figura 4. Diagrama en bloques de la máquina de dulces Diagrama de Estados. El primer paso en la solución del problema consiste en elaborar un diagrama de estados para el detector de monedas que cumpla con los requisitos planteados, cuyo circuito será implementado por el método de 1 flip-flop/estado. Este diagrama de estados se muestra en la figura 5. En este diagrama hay tres estados denominados: Inicio, Pulso y Espera respectivamente. Solamente en el estado Pulso, la señal toma el valor lógico 1. El circuito se queda en el estado de Inicio hasta que ocurra un pulso de estando la señal en 1 en que pasa al estado Pulso. Al siguiente pulso de el circuito pasa incondicionalmente al estado de Espera, quedándose en este último hasta que la señal se haga 0 en que regresa al estado de Inicio y se repite el proceso al depositar otra moneda. De lo anterior entonces = Pulso. Observe que el estado de Pulso dura solamente un período de los pulsos de independiente de la duración de. Inicio Pulso Espera =1 =1 =0 =o =1 Figura 5. Diagrama de Estados

6 De la explicación anterior, el circuito del detector de monedas estará compuesto por tres flip-flops denominados Inicio, Pulso y Espera respectivamente cuyas funciones de excitación pueden ser obtenidas fácilmente del diagrama de estados sabiendo que la J=1 ocasiona una transición de 0 a 1 en un flip-flop JK y la K=1 ocasiona una transición de 1 a 0. Estas funciones de excitación son las siguientes: Jinicio =. Espera Jpulso =. Inicio Jespera = Pulso Kinicio = Kpulso = Pulso Kespera = Con las funciones de excitación anteriores se puede implementar el circuito que se muestra en la figura 6. En este circuito aplique pulsos de de frecuencia lenta de 1 Hz para poder visualizar la operación del mismo. Lleve la señal y a Leds y presione el pulsador durante un tiempo arbitrario. Compruebe que la señal solamente se hace 1 (se ilumina el LED correspondiente) durante un período de los pulsos de. J Inicio J Pulso J Espera K K K LEDs Figura 6. Circuito del detector de moneda

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