Compuertas logicas

SIMPLIFICACION DE FUNCIONES Y COMPUERTAS LOGICAS



Resumen: El presente trabajo ha sido elaborado con la finalidad de simplificar tres tablas de verdad por medio de mapas de Karnaugh y posteriormente comprobar con la ayuda de un simulador el comportamiento del los circuitos lógico, luego proceder con el montaje físico.
palabras clave: Variable, complemento, BCD , mapa de Karnaugh, binario,decimal, VHDL, 7 segmentos.
Introducción: En la electrónica digital se utiliza el sistema binario de numeración el cual está formado por dos dígitos "0" y "1" que reciben el nombre de bites. Esto con el fin de modelar circuitos lógicos que funcionen como interruptores al presentar dos valores, en conducción o en corte. En el presente trabajo se presenta la simplificación de circuitos lógicosutilizando mapas de Karnaugh y su posterior simulación con compuertas lógicas.
Los circuito digitales presentan amplias ventajas sobre los circuitos análogos como son: Mientras no varié el conjunto de entradas se producirá el mismo conjunto de salida. En tanto que en los circuitos análogos la salidas varían con el tiempo, la temperatura, el voltaje entre otros. Los circuitos lógicos no necesitanemplear transistores capacitores lo que los hace mas económicos, ya que pueden proporcionar mucha funcionalidad en muy poco espacio. También pueden ser programables, aportan velocidad y están en avance tecnológico constante.
En el presente trabajo se presenta el diseño y simulación de tres circuitos lógicos :
un circuito que realiza el complemento a dos de un numero de cuatro bites.
Un circuitoconversor de BCD a 7 segmentos
Un simulador de sistema de monitoreo de un quirófano.
Se hace una revisión del estado del arte acerca de las aplicaciones de la FPGA y un ejemplo sobre programación con VHDL.
Marco teórico: Un mapa de Karnaugh muestra los valores posibles de las variables de entrada y salida resultante para cada valor. En lugar de mostrar las filas y columnas como en el caso de unatabla de verdad, el mapa de Karnaugh es una matriz de celdas en las que cada celda representa un valor binario de las variables de entrada. La simplificación de una expresión consiste en agrupar adecuadamente las celdas. Los mapas se pueden emplear para simplificar expresiones de dos, tres, cuatro y cinco variables. [1]i
Compuertas lógicas: Cada compuerta lógica realiza una operación aritméticadiferente, que se representa mediante un símbolo de circuito. La operación que realiza corresponde con una determinada tabla, llamada “Tabla de Verdad”. A continuación se presentan las diferentes operaciones lógicas y su respectiva tabla.[2]ii
Compuerta NOT :Es un amplificador inversor, si se pone su entrada a 1 (nivel alto) se obtiene una salida 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuertadispone de una sola entrada A. Su operación lógica genera una salida S igual a la entrada A invertida.


Fig.1 Compuerta NOT
Compuerta AND: Tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto de ambas entradas. Su salida 1 si sus dos entradas son 1.


Fig.2 Compuerta AND







Compuerta OR: Presenta dosentradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas. La operación lógica O es inclusiva; es decir que la salida es 1 si una sola de las entradas es 1 o inclusive si ambas lo son
.
Fig, 3 Compuerta OR
VHDL: Los lenguajes de descripción de hardware (HDL ) son erramientas que permiten introducir los diseños lógicos, utilizando texto, que se emplea para implementar circuitos lógicosen dispositivos lógicos programables. La V de VDHL viene de VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit).
VHDL proporciona tres emtodos para describir un circuito digital por software: comportamental, flujo de datos y estructural.[3]iii
Display de 7 segmentos: Está formado por un conjunto de 7 leds conectados en un punto común en su salida. Cuando la salida es común en los ánodos, el display es...