PARCIAL #1: IMPLEMENTACIÓN.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
PARCIAL #1: IMPLEMENTACIÓN.
MIGUEL ÁNGEL QUINTERO RODRIGUEZ.
20191005007.
PROFESOR: CÉSAR ANDREY PERDOMO CHARRY.
28 / Noviembre / 2020
BOGOTÁ D.C
INTRODUCCIÓN:
Primer parcial del semestre, orientado a la demostración de los conocimientos adquiridos en la materia hasta el momento. A partir de un enunciado propuesto se pretende que el estudiante esté en la capacidad de desarrollar una solución eficiente a el problema del enunciado, esté en la capacidad de entender y cumplir con las condiciones brindadas por cualquier método visto durante el corte.
En esta última fase del parcial que es la parte de implementación, se debe, haciendo uso de la herramienta PSoC y la tarjeta de desarrollo, demostrar el correcto funcionamiento del circuito planteado en un principio en la parte de diseño digital y luego en la de Simulación.
MATERIALES.
-PSoC creator 4.4.
-Microcontrolador PSoC 5LP.
-Placa de desarrollo para PSoC.
-Jumpers.
METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Es importante tener en claro toda la metodología vista a lo largo del semestre, ya que para llegar a una solución válida, funcional y eficiente del problema propuesto de alguna manera será necesario el uso de todas las herramientas vistas, desde hacer tablas de verdad, entender tanto minitérminos como maxitérminos, álgebra de boole, mapas de Karnaugh, puertas lógicas, puertas universales y una parte importante de la lógica combinacional.
A excepción de la lógica combinacional, la mayoría de temas deben estar claros, así que en esta parte del informe se tratará de dejar una base con la explicación de la lógica combinacional. Este tema es bastante sencillo y va de la mano con los minitérminos aplicados a un decodificador o un demultiplexor, puesto que el decodificador produce 2^n minitérminos de las n variables de entrada y además de que cualquier función booleana puede expresarse como una suma de minitérminos, es posible utilizar un decodificador para generar los minitérminos y una compuerta OR externa para formar la suma lógica y así mostrar el circuito funcional por medio de una herramienta como lo es un decodificador.
Por ejemplo, si las funciones booleanas son las siguientes:
La lógica combinacional que tendría el decodificador sería de la siguiente manera:
Figura 1. Ejemplo circuito con lógica combinacional.
Teniendo ya claro como es el funcionamiento de la lógica combinacional y obviamente teniendo claro el resto de temáticas explicadas durante el corte y mencionadas anteriormente se procede a leer el enunciado propuesto y cada una de condiciones de funcionamiento.
De lo anterior se puede sacar una tabla de verdad para retratar como sería el correcto funcionamiento del sistema de medida de posición, la tabla sería la siguiente:
Tabla 1. Tabla de verdad Sistema de Medida.
Cada sensor es una entrada, al ser 4
sensores deberán ser entonces 4 entradas de información; la salida como quiere
decir la posición del objeto pues se puede expresar en un número cuya base sea
decimal o el número en base binaria. Al expresar unidades decimales en números
binarios se hace necesario el uso de 3 bits para expresar el número en base
binaria, es decir, el número 3 en decimal, se puede expresar en binario como
11.0, por ese motivo en el valor binario hay 3 salidas, esas serán las 3
salidas de nuestro circuito montado.
De esa Tabla de verdad salen las expresiones lógicas para cada salida,
MSB (Most Significative Bit), LSB (Less Significative Bit) y BD (Bit Decimal):Por minitérminos hallamos las siguientes expresiones para las salidas binarias:
Que usando álgebra booleana se puede reducir hasta la siguiente expresión:
Lo mismo para las salidas LSB y BD:
En la PSoC y haciendo uso de las compuertas universales NAND el circuito generado para cada expresión booleana sería de la siguiente manera:
Figura 2. Circuito Salida MSB.
Figura 3. Circuito Salida LSB.
Figura 4. Circuito Salida BD.
Uniendo todos los circuitos con el fin de armar el sistema de medida funcionando de manera correcta, nos queda un modelo del circuito de la siguiente forma:
Figura 5. Circuito Sistema de Medida.
Para aplicar la lógica combinacional a este trabajo es necesario diseñar un decodificador de 4 entradas a 16 salidas, para ello haremos uso de los conocimientos trabajados sobre los demultiplexores, el deco 4x16 será el equivalente a un demux 4:16, y para diseñar este demux partiremos de la tabla de verdad de un demux 2:4 y del circuito que se genera a partir de esa tabla de verdad:
Tabla 2. Tabla de verdad demux 2:4.
Las ecuaciones de las salidas que se generan a partir de la anterior tabla son las siguientes:
Figura 6. Circuito demux 2:4.
Uniendo 5 de estos circuitos como se mostrará a continuación se genera el demultiplexor 4:16:
Figura 7. Circuito Demux 4:16.
Ya teniendo entonces diseñado el deco 4x16 o en este caso el demux 4:16 se procede a aplicar la lógica combinacional para generar el circuito usando los minitérminos de cada salida. Las funciones booleanas en las que se basará la lógica son las siguientes:
Figura8. Circuito lógica combinacional.
Ya una vez teniendo los circuitos hechos solo queda programar la PSoC, colocando tanto los pines de entrada como los de salida, la organización usada para este parcial es el siguiente:
Figura9. Configuración PSoC.
Figura 10. Foto implementación sistema de medida.
CONCLUSIONES.
El uso de demultiplexores puede significar un ahorro en la cantidad de puertas lógicas que se pueden usar para el desarrollo del circuito solución al problema; puede simplificar el desarrollo del circuito aunque no se utilicen en su totalidad las salidas del demux.
El uso de compuertas universales aunque en un principio pueda parecer más complejo que usando compuertas de todos los tipos, en realidad puede significar un verdadero ahorro en la cantidad de integrados necesarios para el montaje del circuito, ya que todas son compuertas de un mismo tipo, y luego de hecho el primer circuito muchas puertas se pueden quitar del circuito porque se "cancelan".
ANEXOS.
Link video youtube: https://youtu.be/LorcrD7BmhE
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