Circuitos Lógicos Combinatorios (CLC) y Uso del Display ánodo común de 7 segmentos

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Práctica 2

Nombre: Fabián Yuquilima                                                           Fecha: 03/07/2020

Tema: Circuitos Lógicos Combinatorios (CLC) y Uso del Display ánodo común de 7 segmentos.

1. Objetivos:

∙ Diseñar y Armar un CLC que multiplique dos números de 2 bits cada uno, cuyo resultado y factores sean mostrados en 3 display´s.

∙ Entender el funcionamiento y el manejo del display ánodo común de 7 segmentos como instrumento electrónico de visualización.

2. Materiales:

 ∙ Software de simulación electrónica.

3. Marco Teórico:

Circuitos Lógicos Combinatorios (CLC): Hasta ahora usted a usado el álgebra Booleana y sus teoremas para describir, analizar y simplificar; es decir, a partir de condiciones ya dadas implícitamente en una expresión lógica se obtenía la tabla de verdad. Ahora se comprobará la forma, para que partiendo de condiciones impuesta por un diseñador para la salida, se obtenga el circuito que resuelva esas condiciones, a eso le llamaremos un CLC; para su diseño se propone las siguientes etapas:

a) Tener claras las condiciones y objetivos del circuito

b) Elaboración de las tablas de verdad y extracción de la expresión lógica ampliada.

c) Simplificación (teoremas, mapas k, software)

d) Implementación del circuito (Se puede usar solo compuertas NAND)

e) Comprobación

Un CLC es un tipo de circuito lógico cuyo nivel de salida depende de la combinación de los niveles de las entradas presentes en ese instante de tiempo, si cambia el ingreso muy posiblemente también cambie la salida. Un CLC es un circuito SIN MEMORIA.

Oscilador con disparo tipo Schmitt: La señal VSAL de un oscilador es aproximadamente una onda cuadrada con una frecuencia que depende de los valores R y C. En este tipo de oscilador se muestra la relación entre la frecuencia y los valores RC para los tres diferentes inversores con disparo Schmitt. Note los valores máximos en el valor de la resistencia para cada dispositivo. El circuito no oscilará si R no se mantiene debajo de estos límites.

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Como es de esperarse, este tipo de oscilador y su configuración no es el único. Existen algunos otros tipos de a-estables (osciladores): transistorizados, con el CI555, hasta llegar a los osciladores de cuarzo.

Display de ánodo común: Un display de 7 segmentos, es la unión de 7  led`s que están unidos por su ánodo, punto en el cual se alimentará a Vcc, pero, para que cada segmento se encienda se necesitará un nivel bajo, que en este caso es proporcionado por el decodificador CI 7447 según lo disponga un código de ingreso.

Este display permite la visualización de números que van del 0 al 9 con la ayuda del decodificador 7447 que toma los números en binario y los decodifica en 7 segmentos. El display, tiene además, un punto (.) que puede ser usado para diversas aplicaciones.

Decodificador 7447: Este CI toma un número binario de máximo 4 bits y lo convierte en “7 segmentos” que son visualizados en el display, este decodificador es activo en bajo.

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El PLD:

Son circuitos integrados que ofrecen a los diseñadores en un solo chip, un arreglo de compuertas lógicas y flip-flop’s, que pueden ser programados por el usuario para implementar funciones lógicas, cuya función está especificada por el usuario, después de fabricado el dispositivo. Se usan para reemplazar lógica SSI y MSI, ahorrando así en costo y tiempo en el diseño.

• Características:

- Son menos costosos

- Reducen espacio en las tarjetas de circuito impreso.

- Menor consumo de energía.

- Procesos de ensamblado más rápidos.

El FPGA:

Una FPGA es simplemente una tecnología para poder implementar circuitos electrónicos. Por lo tanto sus aplicaciones son las mismas que cualquier otro chip. Dentro de una FPGA podemos meter microprocesadores, sistemas de procesado digital de señal, codificadores de video, tarjetas de red.

• Características:

- Son programables.

- Son más sencillos a nivel lógico.

- Disminuyen costos totales de operación.

4. Procedimiento:

a. AB es un número de 2 bits, CD es otro, por tanto ABCD son las entradas del CLC; en 4 bits de salida WXYZ se muestra el resultado de multiplicar estos 2 números (AB por CD). Diseñe el CLC que logre este objetivo; además, visualice en tres display´s el resultado de la multiplicación (producto) y los números de ingreso (factores).

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Además el PUNTO del display de la respuesta (producto) deberá ser intermitente (oscilar) con una frecuencia aproximada de 1 Hz.

3 ∙ Tabla de Verdad. (Se muestra como ejemplo la multiplicación de 3*3 = 9, recordemos que el 3 en binario es 11 y el 9 es 1001)

∙ Expresiones lógicas ampliadas para cada salida:

W = ABCD[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

X = ABCD+ABCD+ABCD[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Y = ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD[pic 17][pic 18]

Z = ABCD+ABCD+ABCD+ABCD[pic 19][pic 20]

 ∙ Simplificaciones

W=ABCD

X=ABC+ACD[pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

Y=ABC+ABD+ACD+BCD

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