WMaqEstadoLed

Dto. de Tecnología Electrónica. U. Rey Juan Carlos

Versión: 31/10/2007

4. Máquinas de estados finitos
En esta práctica se realizarán ejemplos sencillos de máquinas de estados finitos.

4.1 Encender un LED con un pulsador
En un sistema combinacional las salidas dependen exclusivamente del valor de las entradas. En los sistemas secuenciales las
salidas no sólo dependen de las entradas, sino quetambién del estado interno. Este estado interno se consigue gracias a que
el circuito tiene elementos de memoria que almacenan el estado. El estado interno del circuito evoluciona según el estado en
que se encuentra y el valor de las entradas.
Veamos un ejemplo sencillo: queremos controlar el encendido de un LED con un pulsador, de modo si está apagado, al
pulsar una vez se encienda y se mantengaencendido hasta que se vuelva a apretar el pulsador, que hará que se apague. Por lo
tanto, las funciones del circuito son:
El circuito deberá saber si se encuentra encendido o apagado: Deberá recordar en qué estado está.
Consecuentemente si se encuentra encendido, deberá mantener el LED encendido, y si está apagado, el LED no debe lucir:
Según el estado en que se encuentre deberá activar lassalidas.
Por último, al recibir la señal del pulsador, si estaba encendido deberá apagarse, y si está apagado deberá encenderse. Así pues,
según el estado en que esté, y las entradas que reciba, deberá cambiar de estado.
Para esquematizar las funciones del circuito dibujaremos un diagrama de transición de estados, en el que se especifica de
manera gráfica los puntos anteriormente citados.
Valor de laentrada
Estado

Pb=On
Pb=Off

Pb=Off
Apagado
LED=Off

Encendido
LED=On

Pb=On

Salida

Figura 4-1: Diagrama de transición de estados
En el diagrama (figura 4-1) cada estado se representa dentro de un círculo. A veces, el estado inicial se representa en un
círculo doble. En este caso, el estado inicial es Apagado. De cada estado salen flechas que indican la transición del estado
según el valor de lasentradas. En nuestro caso sólo hay una entrada: Pb. Si Pb se pulsa (Pb=On) habrá cambio de estado.
Mientras no se pulse, se permanece en el mismo estado. La única salida que hay: LED, depende exclusivamente del estado y
no de las entradas, y por tanto, se incluye dentro del estado y no en las flechas. Las máquinas de estado que sus salidas
dependen exclusivamente del estado sin depender de lasentradas se llaman máquinas de Moore. Cuando las salidas
también dependen de las entradas además de los estados se llaman máquinas de Mealy.
El diagrama de bloques de nuestro circuito se muestra en la figura 4-2, que es la manera general de representar las máquinas
de Moore (cambiando los nombres de las entradas y salidas).
Según el estado actual
y las entradas obtiene
el estado siguiente

Guardael
estado actual

Lógica secuencial

Lógica combinacional
Pb

Estado
Siguiente

Según el estado actual
obtiene las salidas

Lógica combinacional
LED

Clk
RstN
Estado Actual

Figura 4-2: Diagrama de bloques del circuito
En este diagrama de bloques hay:

Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos. 4º Ing. Telecomunicación

4-1

Versión: 31/10/2007

Dto. de Tecnología Electrónica. U. Rey Juan Carlos4. Máquinas de estados finitos

Un bloque de lógica combinacional que a partir del estado en que se encuentre (EstadoActual) y el valor de las entradas (Pb) se
obtiene el estado al que se mueve la máquina (EstadoSiguiente)
Un bloque de lógica secuencial que guarda el estado (EstadoActual) y recibe el estado al que se debe mover en el siguiente
ciclo de reloj (EstadoSiguiente). Este bloque essecuencial, y por tanto recibe la señal de reloj y de reset.
Por último, puede tener un bloque de lógica combinacional que genera las salidas (LED) a partir del estado (EstadoActual)
La implementación de este diseño en VHDL es sencilla y no hace falta realizarla con las estructuras típicas de las máquinas
de estados. Sin embargo, se hará así con carácter didáctico.
Antes de empezar a implementar la...