Semaforo 1

Introducción a los Circuitos Digitales.
Ejemplo de Diseño de un Controlador de Luces de un Semáforo.
Universidad “San Luis Gonzaga” de Ica.
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Electrónica.
RESUMEN
Esta presentación es una introducción al curso los circuitos digitales. Conoceremos un poco sobre el proceso de diseño digital a través de un ejemplo de diseño. En esta oportunidad veremoscómo se especifica, diseña y simula un controlador de luces de un semáforo. El método expuesto aquí es muy intuitivo, más adelante aprenderán a construir circuitos muy complejos siguiendo métodos sistemáticos y creativos.
En esta sesión conoceremos las funciones lógicas más simples, contaremos de 0 a 15 en el sistema de numeración binario, y construiremos unos circuitos lógicos para controlar lasluces de un semáforo. Finalmente usaremos circuitos integrados para construir el semáforo.
INFORME DEL PROYECTO
Comencemos por analizar cómo funciona un semáforo. En la siguiente tabla podemos ver los estados de un semáforo típico. Este semáforo tiene cuatro estados o combinaciones diferentes de luces. Necesita 12 faros, pero los faros que apuntan en direcciones opuestas siempre muestran elmismo estado, por lo tanto, el circuito de control solamente debe proveer 6 salidas, tres para cada sentido (Norte-Sur y Este-Oeste). Noten que el semáforo tiene cuatro estados que duran unos periodos definidos.
| Sentido Norte Sur | Sentido Este Oeste | Periodo |
N-S / E-O | Rojo | Ambar | Verde | Rojo | Ambar | Verde | |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF | ON | T1 |
| ON | OFF | OFF | OFF |ON | OFF | T2 |
| OFF | OFF | ON | ON | OFF | OFF | T3 |
| OFF | ON | OFF | ON | OFF | OFF | T4 |

Cada faro puede tener su luz encendida (ON) o apagada (OFF). Cuando u faro esté encendido vamos a representar ese estado con 1 (ON), y cuando esté apagado con un 0 (OFF).
| Apagado = OFF = 0Encendido = ON = 1 |

Un bit es un tipo de número que puede tener sólo dos valores: 0 y 1.Entonces las salidas de control para cada faro pueden codificarse con seis bits en total.
Sentido Norte Sur | Sentido Este Oeste | Periodo |
Rojo | Ambar | Verde | Rojo | Ambar | Verde | |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | T1 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | T2 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | T3 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | T4 |

Cuando un bit está en 1 quiere decir que la luz de ese faro debe encenderse en elperiodo correspondiente, y cuando el bit esté en 0 la luz del faro deberá apagarse.
Antes de continuar, todo circuito digital tiene bits de entrada y bits de salida. Los bits de las luces de los semáforos son bits de salida, porque son bits que el circuito lógico envía al exterior. Los bits de entrada son bits que el circuito recibe del exterior. A veces algunos bits se agrupan en buses pararepresentar cantidades mayores a 0 y 1. Volveremos a este punto más adelante.
Ahora vamos a darles nombres a los bits de salida. Mirando la tabla previa, vamos a asignar de izquierda a derecha los siguientes nombres: RojoNS, AmbarNS, VerdeNS, RojoEO, AmbarEO, VerdeEO, El sufijo NS hace referencia al sentido Norte-Sur y el sufijo EO al sentido Este-Oeste.
Ahora observa que:
* RojoNS es 1 cuandoel periodo es T1 o T2 y es 0 en los periodos T3 y T4.
* AmbarNS es 1cuando el periodo es T4, y es 0 en el resto de periodos.
* VerdeNS es 1 cuando el periodo es T3, y es 0 en el resto de periodos.
* RojoEO es 1 cuando el periodo es T3 o T4, y es 0 en los periodos T1 y T2.
* AmbarEO es 1 cuando el periodo es T2, y es 0 en el resto de periodos.
* VerdeEO es 1 cuando el periodo esT1, y es 0 en el resto de periodos.
Debido a que los bits solamente pueden tener dos estados, basta con escribir estas relaciones del siguiente modo:
* RojoNS es 1 cuando el periodo es T1 o T2.
* AmbarNS es 1 cuando el periodo es T4.
* VerdeNS es 1 cuando el periodo es T3.
* RojoEO es 1 cuando el periodo es T3 o T4.
* AmbarEO es 1 cuando el periodo es T2.
* VerdeEO es 1...