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Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales1 Electrónica Los contenidos a desarrollar son: 1.Diferencia entre un Sistema Combinacional y 1.Diferencia entre un Sistema Combinacional y otro Secuencial 2.Sistemas Secuenciales. 3. Biestable o Flip-Flop. 4. Registros. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales2 4. Registros. 5. Contadores. Electrónica Un circuito combinacional , como su nombre lo sugiere es un circuito cuya salida depende solamente de la "combinación " de sus entradas en el momento que se está "combinación " de sus entradas en el momento que se está realizando la medida en la salida. La salida F (salida final o total del circuito) variará si alguna de las entradas A o B o las dos a la vez cambian. La diferencia principal entre un circuito combinacional y un circuito secuencial es que en el segundo caso hay una TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales3 un circuito secuencial es que en el segundo caso hay una realimentación de una señal de salida hacia la entrada. En un Circuito Secuencial (con memoria) las salidas dependen de las entradas y del valor almacenado en su memoria (estado). Ejemplo: Memoria de Datos. Electrónica Los biestables o flip-flops cumplen con una función muy importante en la electrónica digital. Así, por ejemplo, muy importante en la electrónica digital. Así, por ejemplo, se pueden utilizar para medir la frecuencia, contar el tiempo, genera señales de forma secuencial, memoriza r registros (palabras en código binario), etc. Los biestables se utilizan fundamentalmente para almacenar un bit binario, representado por un estad o eléctrico alto o bajo. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales4 eléctrico alto o bajo. El circuito secuencial más simple es un biestable t ipo R-S, a partir del cual se construyen otros tipos de biestables como el J-K, el D y el T. Electrónica Se trata de un circuito básico de memoria que permi te memorizar un bit. Se caracteriza por tener dos salidas opuestas. En este caso un inversor actúa sobre el otro y hace que no se pierda la señal, aunque este circuito no es útil a nivel práctico. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales5 Nivel alto: H → SET (poner) Nivel bajo: L → RESET (reponer) CLEAR (borrar){ Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Con puertas NOR se puede realizar un flip-flop que tenga dos estados, que se puede usar más y sustituir al anterior. BIESTABLE R-S Funcionamiento: TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales6 Funcionamiento: • Al activarse la entrada R (reset) la salida Q pasa a nivel bajo o puesta a cero. • Al activarse la entrada S (set), la salida Q pasa a nivel alto o uno. • Nunca deben activarse las dos entradas a la vez, ya que las dos salidas tenderían a tomar el mismo valor y no se podría asegurar que valor tomaría la salida. Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Sólo posee una entrada de datos D y una de reloj, y se puede construir a partir de un R-S. BIESTABLE D Funcionamiento: TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales7 El nivel de salida es igual que el de la entrada de datos D, siempre y cuando ocurra mientras exista un flanco activo de la señal de reloj. Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Ejemplo encapsulado: BIESTABLE D TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales8 Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Circuito sencillo para probar su funcionamiento, si metemos un 1 en el interruptor y pulsamos (una señal de reloj, flanco ascendente) Q=1 y si lo hacemos al revés, cambiamos el pulsador a 0 y metemos otra señal de reloj la salida Q pasa a 0. CIRCUITO PRUEBA DEL BIESTABLE D TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales9 Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP El biestable J-K es muy similar al R-S, con la importante modificación de eliminar la condición de salida no permitida que se da cuando ambas entradas se encuentran a nivel alto. Este biestable se puede diseñar a partir de un biestable R-S, BIESTABLE J-K Este biestable se puede diseñar a partir de un biestable R-S, conectando dos puertas AND a las entradas, de esta manera es imposible que las dos salidas de estas puertas AND, que alimentan a las entradas R y S se encuentren a “1”. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales10 Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Si se añade una entrada de reloj a un biestable J-K este pasará a funcionar en modo síncrono, de tal manera que las señales de entrada sólo pueden provocar una variación en el estado de la salida si hay presente señal de sincronismo. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales11 Electrónica BIESTABLE O FLIP-FLOP Si se unen las dos entradas de datos de un biestable síncrono J-K se forma un biestable tipo T. Se usan principalmente en la construcción de contadores asíncronos. BIESTABLE T asíncronos. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales12 Electrónica Conjunto de biestables que permite conseguir un conjunto de bits. Un ejemplo es el registro de desplazamiento que permite mover la información en serie. Permitirá convertir de la información de serie a paralelo y al revés. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales13 Electrónica REGISTROS EJEMPLO: Registro de 4 bits. Metemos la información 1 1 0 1 0. Suponemos el tiempo de retención cero. Lo importante es TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales14 que la información esté antes del flanco. Después de ocho impulsos saldría la 1ª información. Electrónica Segunda aplicación fundamental de los biestables. Registran lo que va sucediendo, biestables. Registran lo que va sucediendo, evolucionando y dan resultado de lo ocurrido. Es un circuito de progreso de estado en estado en respuesta a un suceso externo. En cada momento el contador da el número de TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales15 En cada momento el contador da el número de sucesos que se han producido. No se pueden utilizar los biestables tipo D, pero si el J-K ó el T. Electrónica CONTADORES Ejemplo: Contador descendente. Señal de Reloj TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales16 Display http://www.neuroproductions.be/logic-lab/ THE LOGIG LAB – Simulador digital ON LINE Electrónica CONTADORES TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales17 El circuito cuenta los impulsos dados por el pulsador 1. Electrónica CONTADORES TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales18 El circuito cuenta los impulsos dados por el pulsad or 1 y los va contando en el display. Electrónica CONTADORES TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales19 Con el pulsador 3 a cero hace una cuenta descendent e en el 1er display que al llegar a 0 da una señal al 2do display que c uenta el número de cuentas del primero. Se pueden visualizar las cuentas también en la sali da de los leds. Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales20 Electrónica 1. ¿Qué biestable posee un estado prohibido de funcionamiento?prohibido de funcionamiento? a) □ R-S b) □ T c) □ D TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales21 Electrónica 2. A un biestable D síncrono se le aplica la señal de entrada de datos que se muestra en esta figura. Dibujar la señal de salida Q si el biestable se encuentra inicialmente en reset para los siguientes casos de activación: a) Por flanco de subida.a) Por flanco de subida. b) Por flanco de bajada. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales22 Electrónica SOLUCIÓN EJERCICIO Nº 11 - biestable D TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales23 a) Por flanco de subida. b) Por flanco de bajada. Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales24 Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales25 1. Un sistema electrónico de alarma está constituido por 4 detectores A, B, C y D. La alarma debe dispararse cuando se activen 3 ó 4 detectores. Si se activan sólo 2 detectores su disparo es indiferente. La alarma nunca debe dispararse si se activa un solo detector o ninguno. Por último y por razones de seguridad, se deberá activar si A=0, B=0, C=0 y D=1. Diseñar un circuito de controlpara esta alarma con el menor número posible de puertas lógicas. Electrónica posible de puertas lógicas. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales26 Electrónica 2. Diseñar un sistema de alarma con tres sensores A, B y C para su activación, mediante un circuito combinacional con un multiplexor de 8 entradas, de tal manera que la señal de alarma se active cuando se cumplan las siguientes condiciones:se cumplan las siguientes condiciones: • El sensor A desactivado, el B activado y el C en cualquier posición. • Los sensores A y B desactivados y el C activado. • Todos los sensores activados. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales27 • Todos los sensores activados. Electrónica Lo primero que se necesita es la tabla de la verdad, que se construye a partir de los datos del ejercicio: SOLUCIÓN EJERCICIO Nº 2: A B C S 0 0 0 0 0 1 0 1 • El sensor A desactivado, el B activado y el C en cualquier posición. • Los sensores A y B desactivados y el C activado. 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 • Los sensores A y B desactivados y el C activado. • Todos los sensores activados. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales28 Como el ejercicio pide que lo hagamos con un multiplexor, una manera de hacerlo es conectar las entradas con un nivel lógico “1” a la tensión de alimentación VCC y a masa las que posean el nivel lógico “0” tal como se muestra en la siguiente diapositiva: Electrónica Circuito con el MULTIPLEXOR: SOLUCIÓN EJERCICIO Nº 2 (2): A B C S 0 0 0 0 0 1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales29 Electrónica 3. Diseñar un circuito combinacional con un decodificador que cumpla con la siguiente función lógica: CBACBACBACBAS ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= CBACBACBACBAS ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= Igual que antes construimos primero la tabla de la verdad (sencillo a partir de los términos canónicos) y después diseñamos el circuito, teniendo en cuenta que ahora hay que utilizar un decodificador (con salida activa alta): A B C S 0 0 0 0 Se necesita un deco- dificador con tantas entradas como TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales30 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 variables. En este caso de 3 entradas y 8 salidas, de salida activa alta, al que se le conecta una puerta OR a todas aquellas salidas que presenten un “1” lógico. Electrónica 4. La guillotina de una máquina chapadora de cantos de tableros se pone en contacto con un interruptor A, y funciona (realiza el corte) cuando un final de A, y funciona (realiza el corte) cuando un final de carrera B detecta que el tablero ya ha pasado. Por otro lado un contacto C del resguardo de la máquina evita que la guillotina pueda funcionar si detecta que se ha abierto. Diseñar el circuito combinacional que regule el funcionamiento del TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales31 corte de la guillotina solamente con puertas NAND de dos entradas. Electrónica Realizamos la tabla de la verdad: SOLUCIÓN EJERCICIO Nº 4: A B C S 0 0 0 0 0 1 0 0 C B 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 A CBAS ⋅⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales32 Como el ejercicio lo pide con puertas NAND de dos e ntradas: Electrónica Diseño de Circuitos Combinacionales con Puertas Lóg icas DISEÑO CON PUERTAS NAND y NOR b) NAND actuando como puerta AND Demostración A B S1 S 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 Demostración S1 S TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales33 Electrónica 5. Diseñar el circuito lógico que controle la iluminac ión de un conjunto de calles de tal manera que: • Las luces deben estar encendidas cuando un interrup tor crepuscular diga que es de noche. • Se colocará un reloj que de un “1” a la salida en u n margen de horario nocturno. De tal manera que cuando pase a “ 0” se apaguen las luces y poder controlar de forma separa da lo que indique el interruptor crepuscular. • Se coloca un interruptor para probar de manera manu al las luces a cualquier hora del día. • El alumbrado está conectado a las misma línea que u n sistema de riego de jardines de tal manera que no p odrán coincidir, teniendo preferencia el sistema de riego a la TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales34 Entradas: • A: Interruptor Crepuscular. • B: Reloj. • C: Interruptor manual. • D: Sistema de riego funcionando. coincidir, teniendo preferencia el sistema de riego a la iluminación. Electrónica Nº A B C D S 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 Entradas: • A: Interruptor Crepuscular. • B: Reloj. • C: Interruptor manual. • D: Sistema de riego funcionando. Ejercicio 5 (1) TABLA DE LA VERDAD : COMENTARIOS: • Cuando el sistema de riego (D) está en marcha obligatoriamente la iluminación debe estar apagada “0”. • La prueba manual (C) tiene preferencia, cuando esté a “1” se encenderá la iluminación (menos cuando esté el sistema de riego). 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales35 sistema de riego). • Como el reloj (B) indica que debe apagarse (antes que el interruptor crepuscular) cuando esté a “0” debe estar apagada la iluminación. • En el resto de variables, cuando el interruptor crepuscular (A) esté a “1” las luces se encenderán. 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 0 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 0 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 0 Electrónica Una vez que tenemos la tabla de la verdad realizamos la tabla de Kanaugh para realizar la función más simplificada: Nº A B C D S 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 0 D C Ejercicio 5 (2) 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 1 B A TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales36 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 0 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 0 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 0 DBADCS ⋅⋅+⋅= Y la función simplificada será: Electrónica Entradas: • A: Interruptor Crepuscular. • B: Reloj. • C: Interruptor manual. • D: Sistema de riego funcionando. EJERCICIO 5 (3) CIRCUITO: DBADCS ⋅⋅+⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales37 Electrónica 6. Diseñar el circuito lógico que controle la admisión de tarros de caramelos para su posterior envasado teniendo en cuenta que el control de calidad se realiza mediante cuatro sensores simultáneos que realizan la siguiente función:función: • Sensor A: Peso adecuado. “1” bien y “0” mal. • Sensor B: Llenado adecuado. “1” bien y “0” mal. • Sensor C: Cerrado correcto del tarro. “1” bien y “0” mal. • Sensor D: Tarro deformado. “1” bien y “0” mal. De tal manera que se rechace el tarro mediante una TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales38 De tal manera que se rechace el tarro mediante una compuerta (“1” a la salida) si se cumple alguna de las siguientes condiciones: • No puede pasar ningún tarro con el peso inadecuado. • No puede pasar ningún tarro con 2 defectos o más. Electrónica Nº A B C D S 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 Entradas: • Sensor A: Peso adecuado. “1” bien y “0” mal. • Sensor B: Llenado adecuado. “1” bien y “0” mal. Ejercicio 6 (1) TABLA DE LA VERDAD : COMENTARIOS: • Si el sensor A está a “0” la salida será “1”: Se rechaza el tarro. • En el resto de combinaciones cuando 4 0 1 0 0 1 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 1 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 1 “1” bien y “0” mal. • Sensor C: Cerrado correcto del tarro. “1” bien y “0” mal. • Sensor D: Tarro deformado. “1” bien y “0” mal. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales39 • En el resto de combinaciones cuando tenemos dos “0” o más en la combinación también tendremos un “1”. 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 0 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 0 14 1 1 1 0 0 15 1 1 1 1 0 Electrónica Nº A B CD S 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 1 Ejercicio 6 (2) SIMPLIFICACIÓN DE LA FUNCIÓN : 4 0 1 0 0 1 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 1 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales40 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 0 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 0 14 1 1 1 0 0 15 1 1 1 1 0 DBDCCBAS ⋅+⋅+⋅+= Y la función simplificada será: Electrónica EJERCICIO 6 (3) CIRCUITO: Entradas: • Sensor A: Peso adecuado. “1” bien y “0” mal. • Sensor B: Llenado adecuado. “1” bien y “0” mal. • Sensor C: Cerrado correcto del tarro. “1” bien y “0” mal. • Sensor D: Tarro roto. “1” bien y “0” mal. DBDCCBAS ⋅+⋅+⋅+= “1” bien y “0” mal. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales41 Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales42 Electrónica 7. Un motor eléctrico puede girar en ambos sentidos por medio de dos contactores: “D” para el giro a derecha e “I” para el giro a izquierda. Estos dos contactores son comandados por dos interruptores de giro “A” (derecha) y B (izquierda) y un interruptor de selección “C” de acuerdo con las siguientes condiciones:de selección “C” de acuerdo con las siguientes condiciones: • Si solo se acciona uno de los dos interruptores de giro, el motor gira en el sentido correspondiente. • Si se accionan los dos interruptores de giro al mismo tiempo, el sentido de giro depende del estado del interruptor “C” de la siguiente manera: � Si “C” está activado, el motor gira a la derecha. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales43 � Si “C” está activado, el motor gira a la derecha. � Si “C” está en reposo, el motor gira a la izquierda. Establecer: a) La tabla de la verdad. b) Las funciones lógicas D e I y simplificarlas. c) Su circuito lógico mediante puertas. Electrónica Y ya se puede simplificar por Karnaugh: Nº A B C D I 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 Entradas: • INT A: Giro a derecha. • INT B: Giro a izquierda. • Selector C : Si A=1 y B=1 � Si C=1; D=1 � Si C=0; I=1 Ejercicio 7 a) TABLA DE LA VERDAD : 1 0 0 1 0 0 2 0 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 4 1 0 0 1 0 5 1 0 1 1 0 6 1 1 0 0 1 7 1 1 1 1 0 )( CBACABAD +⋅=⋅+⋅= )( CABCBBAI +⋅=⋅+⋅= b) FUNCIONES LÓGICAS: TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales44 7 1 1 1 1 0 Electrónica Entradas: • INT A: Giro a derecha. • INT B: Giro a izquierda. • Selector C : Si A=1 y B=1 � Si C=1; D=1 � Si C=1; I=1 Ejercicio 7 c) CIRCUITO: )( CBACABAD +⋅=⋅+⋅= )( CABCBBAI +⋅=⋅+⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales45 Electrónica 8. A partir de los cronogramas de las entradas A, B y C y de la salida F de un circuito lógico que aparecen en la figura, determinar cuál es su estructura de puertas. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales46 Electrónica Nº A B C F Ejercicio 8 a) TABLA DE LA VERDAD : A partir del cronograma construimos la tabla de la verdad, revisando cada periodo de tiempo. Nº A B C F 0 0 0 0 1 0 0 1 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales47 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1 Electrónica Ejercicio 8 b) FUNCIÓN: Una vez que tenemos la tabla de la verdad, reducimos por Karnaugh y conseguimos la función de salida: Nº A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 11 0 0 1 1 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 0 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales48 Como no podemos hacer grupos nos quedamos con los términos canónicos: 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1 CBACBACBACBAF ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= Electrónica Ejercicio 8 c) CIRCUITO: A partir de la función dibujamos el circuito con puertas lógicas: CBACBACBACBAF ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales49 Electrónica 9. Un coche tiene un sensor de aparcamiento en la part e frontal que mide la distancia hasta el coche situad o en esa posición de tal manera que el resultado es aportado a un posición de tal manera que el resultado es aportado a un sistema de un nibble de manera que cada número bina rio equivale a un centímetro. Diseñar un circuito lógic o que nos dé una alarma cuando la distancia al otro coche (u obstáculo) sea MENOR o igual que 4 cm y añadirle un decodificador de BCD a 7 segmentos (7447) que indiq ue en el panel la distancia. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales50 en el panel la distancia. Electrónica Nº A B C D S 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 2 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 1 Ejercicio 10 SIMPLIFICACIÓN DE LA FUNCIÓN : D C 4 0 1 0 0 1 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 0 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 0 10 1 0 1 0 0 B A TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales51 10 1 0 1 0 0 11 1 0 1 1 0 12 1 1 0 0 0 13 1 1 0 1 0 14 1 1 1 0 0 15 1 1 1 1 0 DCABAS ⋅⋅+⋅= Y la función simplificada será: Electrónica Ejercicio 9 CIRCUITO: A partir de la función dibujamos el circuito con puertas lógicas y le añadimos el decodificador: DCABAS ⋅⋅+⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales52 Electrónica 9. Un coche tiene un sensor de aparcamiento en la parte frontal que mide la distancia hasta el coche situado en esa posición de tal manera que el resultado es posición de tal manera que el resultado es aportado a un sistema de un nibble de manera que cada número binario equivale a un centímetro. Diseñar un circuito lógico que nos dé una alarma cuando la distancia al otro coche (u obstáculo) sea MAYOR de TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales53 al otro coche (u obstáculo) sea MAYOR de 4 cm y añadirle un decodificador de BCD a 7 segmentos (7447) que indique en el panel la distancia. Electrónica Nº A B C D S 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 Ejercicio 10 SIMPLIFICACIÓN DE LA FUNCIÓN : D C 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 1 6 0 1 1 0 1 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 1 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 1 B A TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales54 10 1 0 1 0 1 11 1 0 1 1 1 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 1 CBDBAS ⋅+⋅+= Y la función simplificada será: Electrónica Ejercicio 9 CIRCUITO: A partir de la función dibujamos el circuito con puertas lógicas y le añadimos el decodificador : CBDBAS ⋅+⋅+= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales55 Electrónica 10. En la figura aparece un sencillo sistema de seguridad para una puerta. Este sistema consta de un lector de tarjetas y un teclado. Una persona puede abrir la puerta si dispone de una tarjeta que se detecte adecuadamente y además teclea la clave adecuada. Por otro lado, las claves de teclado autorizadas son BCD = 101 y 100. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales56 Por otro lado, las claves de teclado autorizadas son BCD = 101 y 100. Para desbloquear la puerta, la persona debe pulsar una de las claves autorizadas en el teclado e insertar la tarjeta que sea aceptada cómo válida en el lector. Si la tarjeta no es válida y si la clave de teclado es errónea, sonará una alarma. Diseñar el circuito lógico para este sistema de seguridad. El circuito constará de 2 salidas X e Y. Si X=1 se abrirá la puerta y si Y=1 sonará la alarma. Electrónica Para construir la tabla de la verdad tendremos en cuenta: X= 1 puerta abierta. Y=1 alarma encendida. • Si A=0 (no se mete tarjeta o no la detecta) Entonces: X=0 e Y=0 Nº A B C D X Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 2 0 0 1 0 0 0 3 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Entonces: X=0 e Y=0 Ni se abre la puerta ni suena la alarma. • Si A=1 + BCD correcto Entonces: X=1 e Y=0 Claves autorizadas: BCD = 101 BCD = 100 Se abre la puerta y no suena la 4 0 1 0 0 0 0 5 0 1 0 1 0 0 6 0 1 1 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 8 1 0 0 0 0 1 9 1 0 0 1 0 1 10 1 0 1 0 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales57 Se abre la puerta y no suena la alarma. • Si A=1 + BCD incorrecto Entonces: X=0 e Y=1 Es decir no se abre la puerta y suena la alarma. 10 1 0 1 0 0 1 11 1 0 1 1 0 1 12 1 1 0 0 1 0 13 1 1 0 1 1 0 14 1 1 1 0 0 1 15 1 1 1 1 0 1 Electrónica Ejercicio10 FUNCIONES: A partir de la tabla de la verdad obtenemos las funciones, con Karnaugh: D C D C B A B A TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales58 CBAX ⋅⋅= )( CBACABAY +⋅=⋅+⋅= PUERTA ALARMA Electrónica Ejercicio 10 CIRCUITOS: A partir de las funciones realizamos los circuitos: CBAX ⋅⋅= )( CBACABAY +⋅=⋅+⋅= PUERTA ALARMA TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales59 NOTA: Se puede observar que ninguna de las salidas depende de “D”, eso quiere decir que se podría quitar o mejor que tendr íamos que cambiar las claves de acceso para hacer un sistema más seguro. Electrónica 11. Un almacén tiene 4 puertas y en cada una de ellas hay un pulsador para conectar la iluminación. Const ruir un circuito digital para gobernar la iluminación de l almacén utilizando 4 pulsadores en paralelo y un fli p-flop tipo D.tipo D. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales60 Electrónica Aprovecharemos que al introducir una señal en el reloj por flanco de subida (pulsador alimentado a VCC+) si la entrada ha cambiado cambiará de nuevo la propia salida, si usamos la salida negada como entrada en D (set y reset) con una nueva señal de reloj la salida volverá a cambiar, es decir realizando una realimentación. El circuito podría ser el siguiente:realimentación. El circuito podría ser el siguiente: TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales61 Electrónica Podemos realizar el circuito de simulación y comprobar que funciona, utilizando el 7474: TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales62 Electrónica A partir del circuito anterior surge una cuestión: ¿Porqué al principio hay que apretar dos veces el pulsador para que se encienda la luz y después ya actúa bien? RESPUESTA: Si nos fijamos en el circuito al pulsar la 1ª vez (primera señal de Si nos fijamos en el circuito al pulsar la 1ª vez (primera señal de reloj) lo que hacemos es memorizar la 1ª señal en el flip-flop, en este caso un cero (la ausencia de señal inicial en el flip-flop), en la 2ª pulsación como el flip-flop tiene memorizado un “0” por Q negada sacará un 1: memorizará un “1” y se encenderá el led. TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales63 Electrónica 12. En una empresa los directivos de la misma poseen todas las acciones, que se distribuyen de la siguie nte manera: • Director (A): 45% de las acciones. • Vicedirector (B): 30% de las acciones.• Vicedirector (B): 30% de las acciones. • Secretario (C): 15% de las acciones. • Jefe de ventas (D): 10% de las acciones. Para aprobar una determinada decisión la suma de lo s votos de los directivos de la empresa debe ser supe rior a un 50%. Se pide: a) Obtener la tabla de la verdad de aceptación de una TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales64 a) Obtener la tabla de la verdad de aceptación de una decisión. b) Simplificación de la función lógica obtenida mediante el método de Karnaugh. c) Implementar el circuito con puertas lógicas. Electrónica Para construir la tabla de la verdad tendremos en cuenta: A – 45% B – 30% C – 15% D – 10% A+cualquier otro ya supera el 50% Nº A B C D X 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 Nº A B C D X 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 A+cualquier otro ya supera el 50% B+C+D supera el 50% 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 4 0 1 0 0 0 5 0 1 0 1 0 6 0 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 8 1 0 0 0 0 9 1 0 0 1 1 10 1 0 1 0 1 TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales65 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 12 1 1 0 0 1 13 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 1 DCBCADABAX ⋅⋅+⋅+⋅+⋅= Electrónica Ejercicio 12 c) CIRCUITO: DCBCADABAX ⋅⋅+⋅+⋅+⋅= TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales66 Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales67 Electrónica TEMA 10: Análisis de Circuitos Secuenciales68
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