Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería Electrónica Básica
Práctica 5:
CIRCUITOS SECUENCIALES (Flip-Flops)
Equipo: 7 Alumnos:
Aceves García Víctor. Rincón Shanchez Daniel.
Profesor: Contreras Licona Juán Carlos M.I.
Grupo: 03 Semestre: 2015-1 Fecha de Entrega: 19/11/2014 1
INTRODUCCIÓN Los circuitos secuénciales, de la misma forma que los combinacionales, están constituidos por puertas lógicas, y como en estos últimos, la escala de integración de la mayoría de los circuitos disponibles en catalogo es la MSI (Integración a Media Escala; Medium-Scale Integration). A diferencia de los circuitos combinacionales, en los secuenciales, los valores de las salidas en un momento dado no dependen exclusivamente de los valores aplicados en las entradas en ese instante, sino también de los que estuviesen presentes con anterioridad, puede ocurrir, por lo tanto, que para iguales valores en las entradas se puedan obtener estados distintos en las salidas en momentos diferentes. La respuesta de un circuito de estas características, frente a una secuencia de valores aplicada a las entradas, depende de su constitución física, los circuitos secuenciales tienen capacidad para recordar o memorizar los valores de las variables de entrada. Esta operación es imprescindible en los sistemas automáticos construidos con circuitos digitales, sobre todo en los programables. El almacenamiento o memorización de la información presente en la puerta del circuito se realiza gracias a la existencia de unas variables denominadas de estado interno, cuyo valor se verá afectado por los cambios producidos en la combinación binaria aplicada a la entrada. Existen dos grandes tipos de circuitos secuenciales: a) Maquin a de Mealy . En este tipo de circuitos, las salidas dependen, en cada instante de los valores de los elementos de memoria y de las entradas presentes en ese instante. Aquí, para cada estado, podemos tener tantas salidas como combinaciones tengamos en las entradas. b) Maquina de Moore . Aquí las salidas en cada instante dependen exclusivamente de los estados de los elementos de memoria, y no dependen directamente de las entradas en ese instante. Los valores de las entradas, sirven para modificar las diversas transiciones entre estados. Otra importante división de los circuitos secuenciales es entre sincronos y asíncronos. Los síncronos, requieren una señal de control procedente de un generador externo al propio circuito, que funciona como llave, de modo que si no se aplica dicha señal no se hacen efectivos los valores presentes en las entradas. Este método se emplea cuando el sistema electrónico es complejo y los tiempos de conmutación de los diversos dispositivos que lo constituyen son distintos. La señal de control, también denominada reloj (Clock, o Clock Pulse en ingles), se aplica a las entradas del mismo nombre de cada bloque integrado para sincronizar la transmisión de datos 0 información a través
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del sistema. La frecuencia de la señal eléctrica debe adaptarse a la velocidad de conmutación del dispositivo más lento del circuito. En cambio, los sistemas secuenciales asíncronos no poseen entrada de reloj, y los cambios en las variables de estado interno y en los valores de salida se producen, sencillamente, al variar los valores de las entradas del circuito.
OBJETIVOS
Familiarizarse con las condiciones de operación de los Flip-Flops. Familiarizarse con la solución de problemas implementando circuitos.
MATERIAL Y EQUIPOS
(1) Flip-Flop 74LS73.
(1) Timer 555.
Resistencias diferentes valores de ½ o ¼ W.
Capacitor de 0.22μF.
Capacitor 100μF.
Switch (push button).
Diodos emisores de luz (Leds) de diferentes colores (rojo, amarillo, verde).
Fuente de alimentación de cd 5v.
Osciloscopio.
Cables.
Adaptador BNC.
Pinzas de corte y punta.
Tableta de proyectos.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Diseñar la automatización de estacionamiento de un centro comercial. Descripción d el problema
Se desea hacer la automatización del estacionamiento de un centro comercial, para lo cual, se les ha encargado el diseño de una pluma automática para la entrada.
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Las consideraciones tomadas en cuenta para el diseño son:
La persona debe de llegar con su auto a la pluma, oprimir un botón para obtener su boleto, en el instante que la persona toma su boleto se levanta la pluma para dejar pasar el auto. Si el auto se queda parado a medio camino, es decir, bajo la pluma, esta no bajará hasta que el auto este fuera de esa zona. Si algún bromista oprime el botón del estacionamiento sin auto, la máquina no sacará el boleto. La máquina no puede dar más de un boleto por auto. Cada vez que un auto hace las operaciones correctas, la pluma regresa a su estado inicial en espera de otro auto.
DESARROLLO DE ACTIVIDADES I .- Imp lemen te el diseño d el circ uit o c on Flip-Flop s.
Máquina de estados con Fli-Flop D para el control de una pluma de estacionamiento:
Estados
a
Nada / Pluma abajo
b
Boleto se emite
a
c Levanta pluma
s
Entradas y s alidas
S&Z
b
X
s Hay carro x
Motor
r
boleto
r Sacar boleto y Motor de la pluma e
Sentido
c
y , e
de giro
z Ya paso el carro 4
Tabla de estados
(usando flip-flop s D)
F A
F B
a
0
0
b
0
1
c
1
0
.
1
1
Tablas de Estados Futuros FFA \ FFB
0
1
0
1
s
01
r
00
10 .
TAB LA S DE VERDAD DEL SISTEMA
Para FF A
QB QA
0
0
1
0
1
*
D A = QB r + QA Para FFB
QB QA
0
1
0 0
DB =
s
*
+ ̅
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Para el manejo de las salidas se usan las siguientes tablas de verdad Para x
QB QA
0
0
0
1
0
*
1
x = QB
Para y
QB QA
0
0
0
0
1
*
1
y = QA
Para e
QB QA
0
0
0
0
1
*
1
e = QA
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II .- En las salidas correspon dientes a los m otores, coloque un LED en cada una de ellas para ob servar las salidas de d icho circuito.
Implementación con PROTEUS
BIBLIOGRAFÍA
MANDADO, E. Sistemas electrónicos digitales Barcelona Alfaomega Marcombo, 1998 BOYLESTAD, R.. , NASHELSKY, L. Electrónica : teoría de circuitos y dispositivos electrónicos México Pearson Education, c2003
Implementación en PROTOBOARD
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CONCLUSIONES Los Flip-Flop son las unidades básicas de todos los sistemas secuenciales. En esta ocasión utilizamos Maquinas de estado con un método alternativo para la resolución de problemas implementando circuitos. En este método se utilizan también los diagramas de Karnaugh, con la diferencia de que en cada espacio se coloca el nombre de la variable y no sus posibles valores. Por consiguiente, permite que el análisis se realice de una forma más rápida y con un procedimiento más corto, disminuyendo así la posibilidad de cometer errores durante la etapa del diseño del circuito. Sin embargo cuenta con una ligera desventaja: este método utiliza únicamente FlipFlop D. Si no se cuenta con un Flip-Flop D, es posible configurar uno teniendo a la mano un Flip-Flop JK y una compuerta lógica NOT. Esto se hace insertando un inversor en K y asignando el símbolo D a la entrada única. Concluyendo con respecto al sistema diseñado en esta práctica, es importante recalcar que se pueden relacionar las variables del sistema con los interruptores del circuito. De manera análoga podemos decir lo mismo de las salidas del sistema con la configuración de LED. Si queremos llevar a cabo este proyecto a una escala real, sería necesario cambiar los interruptores por sensores y los LEDs por motores.
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