Sistemas digitales

A.E.1. PRIMERA ACTIVIDAD: Diseño, Implementación y Simulación de un Circuito en Lógica Combinacional.
• • • • • • • Nombre y apellidos: DNI: Nº de matrícula: Asignatura: Centro Asociado: Tutor: Fecha: ANDRÉS BARRIGA MOZO 52474257-X 152584 (GRADO ING. EN T.I.C.) SISTEMAS DIGITALES PALMA DE MALLORCA VICENTE RIVERO 22 DE NOVIEMBRE DE 2010

Enunciado A-E.1.3: Disponemos de tres señales P2, P1 y P0con 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 la prioridad de estas señales. Así, el criterio de prioridad de las señales es P2>P1>P0 y las operaciones de las palabras de 4 bits que debe realizar la ALU son las siguientes: a) Si la prioridad es de la señal P2, la operación que deberealizar es la operación aritmética sin acarreo A PLUS B. b) Si la prioridad es de la señal P1 entonces debe realizar la operación lógica A+B. c) Si la prioridad es de P0 entonces debe hacer la operación aritmética con arrastre A PLUS 1. e) Si las señales son todas cero (ninguna es prioritaria) entonces la ALU debe ponerse a 0. Diseñe el circuito codificador con prioridad y úselo para controlarlas operaciones de la ALU que se han especificado.

Diseño del circuito de control de la ALU. Codificador con prioridad.
• Fichero adjunto: CodificadorPrioridadDesign.sch

Para el diseño de este circuito codificador de prioridad disponemos de 3 entradas P2, P1 y P0 las cuales corresponden a los pulsos de reloj DSTM1, DSTM2 y DSTM3 respectivamente, y cuya prioridad es P2>P1>P0 Según losvalores de entrada podemos tener cuatro estados de salida que corresponden a cada una de las operaciones que realizará la ALU. Para representar estos cuatro estados nos basta tener dos bits o lineas de salida del circuito, S1 y S2, las cuales corresponden a las salidas de U1A y U2A respectivamente. Matemáticamente podemos expresar el circuito de la siguiente forma: S1 = P2 + P1 cuya tabla de verdadteórica sería: P2 0 1 0 0 P1 0 x 1 0 P0 0 x x 1 S1 0 1 1 0 S2 0 1 0 1 Op. en la ALU Cero A PLUS B A+ B A PLUS 1 y S2 = P2 + [ inv(P1) • P0 ]

Donde x puede tomar el valor 1 o 0 independientemente, ya que el valor 1 marca la prioridad P2>P1>P0. El circuito que representa las dos ecuaciones anteriores es el siguiente:

Para realizar la simulación de este circuito he programado los relojes de lasiguiente forma: • • • DSTM1: ONTIME=1ms / OFFTIME=1ms DSTM2: ONTIME=2ms / OFFTIME=2ms DSTM3: ONTIME=3ms / OFFTIME=3ms y en Analysis Setup → Transient he configurado: Print Setup = 2ns Final Time = 6ms (Para que de tiempo a las tres entradas a estar en baja y en alta)

• •

El resultado de dicha simulación es el siguiente:

Para DSTM1=P2, DSTM2=P1, DSTM3=P0, U1A=S1, U2A=S2, 1 = Alta y 0= Bajatenemos que:

Periodo De 0 a 1ms De 1 a 2ms De 2 a 3ms De 3 a 4ms De 4 a 5ms De 5 a 6ms

P2 0 1 0 1 0 1

P1 0 0 1 1 0 0

P0 0 0 0 1 1 1

S1 0 1 1 1 0 1

S2 0 1 0 1 1 1

Op. ALU Cero A PLUS B A+B A PLUS B A PLUS 1 A PLUS B

Se puede observar que los resultados de la tabla de verdad práctica coinciden con los de la tabla de verdad teórica.

Diseño del circuito final. Codificador conprioridad + ALU.
• Fichero adjunto: CicuitoFinal.sch

Según el enunciado, el circuito final tiene que realizar cuatro operaciones, una lógica (A+B) y tres aritméticas (A PLUS B, A PLUS 1, Cero ). Para seleccionar la operación la ALU dispone de cuatro entradas de selección S3, S2, S1 y S0; una entrada M para seleccionar el tipo de función (Aritmética o Lógica); y una entrada CN para seleccionarsi la operación es con acarreo o no. Siendo 1=H (Alta) y 0=L(Baja) y teniendo en cuenta las especificaciones de la ALU SN74181, para seleccionar las operaciones indicadas en el enunciado, las entradas de la ALU tienen que tomar los siguientes valores: Op. ALU Cero A PLUS B A+ B A PLUS 1 S3 0 1 1 0 S2 0 0 1 0 S1 1 0 1 0 S0 1 1 0 0 M 0 0 1 0 CN 0 1 X 0

Donde X puede tomar el valor 1 o 0...