1ª Actividad Evaluable Sistemas Digitales

PRIMERA ACTIVIDAD EVALUABLE
1: Asignatura: FUNDAMENTOS de SISTEMAS DIGITALES
2: Título de la Actividad:
Diseño, Implementación, Simulación y Validación de un Circuito en Lógica Combinacional
3: Datos personales:
- Nombre y Apellidos:
- DNI:
- Centro asociado:
4: Código de la actividad que le ha correspondido realizar:
5: Enunciado.



Disponemos de dos palabras de2 bits [A(A1, A0) y B(B1, B0)] con las que queremos controlar el funcionamiento de una Unidad Aritmético Lógica, pero la programación de la ALU no depende directamente de estas señales sino de si la palabra A es mayor, igual o menor que la palabra B. Así, el criterio para controlar las operaciones que realiza la ALU es el siguiente:
a) Si (palabra A > palabra B) entonces la ALU hace la operaciónaritmética sin acarreo .
b) Si (palabra A < palabra B) entonces la ALU hace la operación lógica .
c) Si (palabra A = palabra B) entonces la ALU hace la operación aritmética con arrastre .
Diseñe el circuito completo. Es decir, diseñe el circuito del codificador y úselo para controlar las operaciones que se han especificado para la ALU.


SOLUCIÓN:
6: Diseñe los distintos bloquefuncionales y explique los pasos seguidos en cada bloque.

7: Presente los esquemas de cada uno de los bloques funcionales por separado y el del circuito completo.

8: Especifique los parámetros de los componentes utilizados.

9: Represente el cronograma del funcionamiento del circuito completo (debe representar todas las señales de entrada, control y salida).

10: Tabla de verdadpráctica (obtenida a partir del cronograma).

11: Explique detalladamente cómo se realizan las operaciones pedidas.

12: Tabla de verdad teórica (obtenida realizando las operaciones correspondientes).

13: Verifique que el circuito funciona correctamente mediante la comparación de ambas tablas de verdad o comprobando algunos de los resultados más significativos.

14: Explique losproblemas/dificultades encontrados y la forma y procedimiento por el que los ha resuelto.

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DISEÑO DEL CIRCUITO DE CONTROL
Queremos controlar 3 operaciones de las 16x3 que puede gestionar la ALU 74181. Para controlar 4 instrucciones necesitamos solamente dos variables binarias, ya que
22=4
Las operaciones que queremos controlar son las siguientes:
1) Operación aritmética sin acarreo (A+B) plusA. El signo “+” representa la suma lógica “OR”. La palabra “plus” significa la suma aritmética.
2) Operación lógica ( )´, que es la A XOR B complementada.
3) Operación aritmética con arrastre AB´.
Para controlar estas tres operaciones, vamos a usar 2 variables binarias, C1 y C2.
Vamos a llamar C1 y C2 a estas variables de control. Vamos a asignar del modo que prefiramos, la combinación que vaa determinar qué operación va a realizar la ALU.
Comparación Operación C1 C2
A>B (A+B)PLUS A 0 0
AB 1 0 0 1 1 1 0 0
(A B)´
0 0 0 1 AB 0 0 1 1 0 1 0 1
AB´ 1 1 1 1 A=B 1 0 0 1 1 1 0 0
Tabla 2
Ahora tenemos que obtener las Ci en función lógica de los valores de entrada Ai, Bi.
Obtendremos las funciones como mintérminos y las simplificaremos usando diagramas de Karnaugh.
Para la variableC1, tenemos:

B1B0

A1A0 00 01 11 10
00 1
01 1
11 1
10 1



C1=A1´A0´B1´B0´+ A1´A0 B1´B0+ A1 A0 B1 B0+ A1 A0´B1 B0
Teniendo en cuenta que
(A B)=AB´+A´B
y que
(A B)´=A´B´+AB
Simplificando tras sacar factor común, tenemos que
C1= (A1 B1)´ (A0 B0)´

Para C2, tenemos:



B1B0

A1A0 00 01 11
10
00 1
1
1
01 1 1
11
10 1Hacemos 3 agrupaciones de “1” a fin de aplicar la simplificación DE Karnaugh, cada uno con un contenido de 2n elementos.
Bloque azul: A1´B1
Bloque rosa: A1´A0´B0
Bloque verde: A0´B1 B0
Así pues, la función lógica que resulta es:
C2 = A1´B1+ A1´A0´B0+A0´B1 B0
Vamos a dar un resumen de los códigos más usados en Pspice para puertas lógicas:
NOT 7401
AND 7408
NAND 7400
OR 7432
NOR 7402
XOR...