Analisis y diseño de sistemas

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Resumen—El objetivo principal del laboratorio es la construcción de un contador síncrono dada una serie en particular, y que se encargue de recibir cuatro entradas y a través del integrado correcto convertir las entradas binarias en una salida que puede ser leída como un número decimal proyectado en un display.

Palabras Claves —Lógica Boolena, Circuito, BCD, LED, Karnaugh.

E

INTRODUCCIÓNL objetivo principal de esta práctica es el análisis y diseño de un circuito o contador Síncrono bajo la siguiente serie suministrada: 0-1-2-3-5-8-13-15-14-12-11-10-9-7-6-4, una vez creado el diseño del contador es necesario visualizarlo en dos display. Este laboratorio permite aplicar los conocimientos adquiridos en clase en cuanto al manejo y elaboración de diseños lógicos de entradas ysalidas y la implementación en un simulador como Circuit Maker. Además es importante y requerida la investigación de comportamiento de los Flip Flop.

Para el análisis es necesario realizar una simulación mediante la herramienta Circuit Maker, donde se evaluará el diseño lógico.

1 Análisis del problema

Se requiere diseñar el circuito de un Contador Síncrono que permita mostrar una serie nosecuencial. Para ello es necesario tener varios conceptos claros, como la función del código BDC para visualizar los números en decimal y no en binario. La construcción de los mapas de Karnaugh y basado en l resultado de las compuertas realizar el montaje del diseño en el simulador Circuit Maker.

1 Código BCD

De acuerdo a la referencia [2], al hacerse necesario el mostrar los datos en formatodecimal, se necesita tantos elementos como dígitos tenga el dato, ejemplo las calculadoras, donde la visualización de los datos se realiza mediante visualizadores display de siete segmentos. En estas aplicaciones aquellos códigos que hacen que se representen cada uno de estos dígitos decimales, se denominan códigos BCD, significando decimal codificado en binario (Binary Coded Decimal).

Entreestos códigos, el de más interés práctico, encontramos el BCD, que se basa en representar cada dígito decimal a su correspondiente binario natural. Cada dígito corresponde a un grupo de 4 bits. Se requiere que los datos de entrada decimales, sean convertidos internamente a BCD. Para obtener los datos se requiere una conversión inversa. (Pasar de BCD a decimal) Para realizar esto se requieren unoscircuitos integrados (CI) codificadores y decodificadores que junto con los display, permiten operar en el sistema decimal, aunque el aparato lo haga internamente en binario.

El código BCD es un código ponderado; a cada bit le corresponde un valor (peso) de acuerdo con la posición que ocupa, igual que el binario natural. Los pesos son: 8-4-2-1. La representación del 1 al 9 corresponde con elbinario natural, pero a partir del número decimal 10, se precisan dos grupos de 4 bits por dígito.

2 Contador Síncrono

E acuerdo a la referencia [4], en los contadores síncronos  las entradas de reloj de todos los flip flops se conectan juntas a un reloj común. De esta manera todos los FF cambian de estado simultáneamente (en paralelo). El circuito a continuación  muestra un contador Síncrono de3 bits. Analice el diagrama de tiempo para comprender el funcionamiento del contador y verifique que todos los FF cambian simultáneamente:
[pic]
[pic]

3 Contador Ascendente BCD Síncrono

De forma similar al contador asíncrono de décadas, un contador Síncrono de décadas cuenta del 0 al nueve, por lo que de nuevo se tiene una secuencia truncada, la cual puede implantarse con el siguientecircuito:
[pic]
La diferencia está que debido a que el contador es Síncrono, los cambios deben ejecutarse simultáneamente en todos los FF en función del reloj principal, común a todos ellos. Esta vez para forzar el paso de 9 a 0 (y no 10) y recomenzar la cuenta, no se utilizan las entradas de CLEAR, que como se mencionó en la guía de Flip Flops, son entradas asíncronas. En cambio se utilizan...
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