UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANAAzcapotzalco

DIVISION C.B.I.

DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICALABORATORIO DE DISEÑO LÓGICO

PRACTICA No. 2“ANALISIS DE CIRCUTIOS COMBINATORIOS”

EQUIPO NO. 5INTEGRANTES DEL EQUIPO

MENDOZA PESCADOR ALBERTO - 2133002992 MORA CALDERÓN ANDRÉS - 2123032433 URIARTE REYES ASHLEY – 2133033773

PROFESOR: FRANCISCO JAVIER SANCHEZ RANGEL

GRUPO: CEL03Trimestre 15I

Fecha de entrega: 17 de febrero 2015

OBJETIVOS:

1. Armar un circuito a partir de su diagrama lógico usando circuitos integrados.2. Analizar y comprobar el funcionamiento de un circuito lógico combinatorio3. Analizar y comprobar el funcionamiento de un circuito lógico combinatorio a

partir de sus funciones de Boole, empleando VHDL.4. Identificar la función que realiza un circuito lógico.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Se denominan circuitos combinatorios aquellos circuitos en los que el estado lógico de la salida depende únicamente del estado de sus entradas sin intervenir el tiempo. Por ello este tipo de circuitos, basados en la utilización de puertas lógicas, se resuelven mediante tablas de verdad. En estas tablas se recogen todas las combinaciones posibles de señal de entrada, determinando lógicamente la respuesta del circuito para cada caso.El empleo de estas unidades lógicas está muy extendido y su aplicación toca campos tan diferentes como son la electrónica de cálculo y la electrónica industrial.

Estos circuitos se pueden agrupar en dos grandes familias. Por un lado tendríamos los circuitos de puertas lógicas puras y el resto de circuitos integrados que obedecen a una tabla de verdad, que en algunos casos están integrados por puertas interconectadas para conseguir algún tipo de codificación especial. En esta familia se integran los codificadores, decodificadores y sumadores.

DESARROLLO TEÓRICO

1. Dado el circuito de la Figura no. 1:

Analícelo para obtener:

a) Las funciones simplificadas de salida (O0.O1,O2,O3, O4 y O5)

O0 FO0 = E0.O1 FO1 = “0”.O2 FO2 = (E0)’∙E1.O3 FO3 = (E1 (+) E2 ) ∙ E0.O4 FO4 = (E0 ∙E 2 )+((E1 )' ∙ E2)O5 FO5 = E1 ∙ E2.

b) La tabla de verdad

1 2 4 8 16 32E2

E1 E0 F5 F4 F3 F2 F1 F0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 10 1 0 0 0 1 0 0 0 40 1 1 1 0 0 1 0 0 91 0 0 0 0 0 0 1 0 161 0 1 1 0 0 1 1 0 251 1 0 0 0 1 0 0 1 361 1 1 1 0 0 0 1 1 49

2. Describa el procedimiento de análisis usado

Para encontrar las funciones de salida del circuito, se observaron las salidas de O0 a 05, y se tomó una por una para hacer un recorrido las salidas a las entradas.

Para la salida O0 se observa que llega directamente a una resistencia y el otro extremo de la resistencia está conectado al bit de entrada E0, por lo que la función de salida FO0 = E0.

Para la salida O1 se puede visualizar que esta siempre puesto a “0” lógico o a tierra física, debido a esto la función FO1 = “0”.

En la salida O2 podemos hacer el recorrido encontrando una compuerta lógica AND, más adelante una de las entradas de la compuerta lógica AND esta negada, se puede ver claramente que las dos entradas para la AND son E0 y E1, donde E0 es negada. Por lo que la función de salida FO2 = (E0)’∙E1.

Se hace el mismo procedimiento para O3 donde interactúa con una compuerta AND y una XOR. Se puede ver que las entradas para la compuerta lógica XOR

son E1 y E2 donde una función intermedia será I = E1 (+) E2. siguiendo el circuito podemos ver que la compuerta AND tiene por entrada a E0 y I (obtenida con anterioridad),así la función de salida de la compuerta lógica AND será la función de salida FO3 = ( E1 (+) E2 ) ∙ E0.

Para la salida O4 se puede ver que la función de salida F02 pero esta entra a una compuerta lógica NOT y estará negada, y el bit de entrada E2 entran a una compuerta lógica AND y la salida de esta será la función de salida F04 = (FO2)’ ∙ E2. Desarrollando, utilizando algebra de Boole y utilizando la ley de Morgan vemos que:

FO4= (FO2 )' ∙E2=((E0 )' ∙E1 )' ∙E2=(E0+(E1 )' ) ∙E2=(E0 ∙E2 )+((E1 )' ∙E 2)

Para terminar vemos la salida O5 donde solo interactúa una compuerta lógica AND y los bit de entrada E2 y E1, La función de salida FO5 = E1 ∙ E2.

3. Describa el funcionamiento del circuito

El circuito nos brinda los múltiplos de los bits de entrada, Esto se puede identificar en la tabla de verdad del apartado 1 inciso b). Por ejemplo si la entrada es de 4 bits La salida será de 16 bits.

4. Dibuje el diagrama de alambrado de alambrado del circuito anterior, indicando claramente a que pata de los circuitos integrado corresponde.

5. A partir de las funciones de salida y simplificadas, del circuito anterior, escriba en VHDL el programa equivalente.

entitycuadrados isPort (E2 :int bit; E1 :int bit;E0 :int bit;f5 : out bit;f4 : out bit; f3 : out bit;f2 : out bit;f1 : out bit;f0 : out bit);endcuadrados;architecturebehavorial of cuadrados isbegin f0<= E0; f1<= '0'; f2<= (not E0) and E1; f3<= ((E1 xor E2) and E0)) ;f4<=(E0 and E2) or ((not E1) and E2); f5<= E1 and E2;endbehavorial;

MATERIAL

Circuitos integrados: 74LS04, 74LS08, 74LS86. 3 interruptores dos polos un tiro. 6 LED’s. 1 resistor de 220 a Ω ¼ W. Tablilla de conexiones (protoboard). Alambre telefónico. Cables de conexión de alimentación. Pinzas de punta de corte y de pelar. Manual TTL Data Book

EQUIPO

Fuente de voltaje de 5 V. Tarjeta de desarrollo NEXYS 3.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

i. Arme el circuito de la figura no.1 a partir de su diagrama de alambrado.

ii. Obtenga experimentalmente la tabla de verdad del circuito de la figura no. 1, comparar los resultados teóricos con los prácticos.

iii. ¿Por qué se utilizo una resistencia de 220 Ω, en la salida O0?

Se utilizó una resistencia en el diagrama lógico porque al alambrar físicamente el circuito, la salida O0 tiene por función FO0 = E0 por lo que el diodo led tomara valores de “1” lógico en E0 y “0” lógico cuando sea (E0)’.Al encender el y permitir el paso de corriente al led que representara la salida O0 puede dañarse y quemarse ya que hay un paso de corriente directamente, para evitar este daño al circuito y el diodo led, se utiliza una resistencia de 220Ω como protección.

iv. Implemente en VHDL el programa del inciso 5 del desarrollo teóricov. Anexe el código fuente, el diagrama RTL, la simulación y la

vi. implementación con el archivo de restricciones del diseño del hardware en VHDL

1.- EL código fuente:

entity cuadrados isPort (E2 :int bit; E1 :int bit;E0 :int bit;f5 : out bit;f4 : out bit; f3 : out bit;f2 : out bit;f1 : out bit;

f0 : out bit);endcuadrados;architecturebehavorial of cuadrados isbegin f0<= E0; f1<= '0'; f2<= (not E0) and E1;f3<= ((E1 xor E2) and E0)) ;f4<=(E0 and E2) or ((not E1) and E2);f5<= E1 and E2;endbehavorial;

Declaramos las 3 entradas E0, E1, E2 en "bit" y las 6 salidas f5, f4, f3, f2, f1, f0 en punto bit a lo cual le asignamos la siguiente arquitectura para f0<= E0; f1<= '0'; f2<= (not E0) and E1; f3<= ((E1 xor E2) and E0)) ; f4<=(E0 and E2) or ((not E1) and E2); y f5<= E1 and E2; para poder realizar la función del circuito marcado en la práctica.

2.- Diagrama RTL, en el cual observamos y verificamos que el diseño del circuito sea correcto, con sus 3 entradas y 6 salidas.

3.- Mediante una tabla de verdad realizamos la simulación de nuestro algoritmo, poniendo las 8 combinaciones posibles entre 0 y 1 para las 3 entradas, haciendo que nos muestre las salidas de cada combinación.

4.- Implementamos el archivo de restricciones del diseño del hardware, poniendo las entradas en los interruptores, "T10", "T9", "V9" para las entradas "E0", "E1", "E2", respectivamente, y las salidas en los LED "U16" , "V16", "U15", "V15", "M11" Y "N11", para las salidas "f0", "f1", "f2", "f3", "f4", "f5", respectivamente, y teniendo que llevar ese orden para mantener el el bit menos significativo de lado derecho y el bit mas significativo de lado izquierdo en la tira de LED de la NEXYS 3 .

CONCLUSIONES

En la práctica que realizo en el laboratorio. Se aprendió a analizar un circuito dado y a partir del diagrama visualizar las entradas y salidas de las funciones que la componían. Dentro de esta práctica se aprendió a encontrar cada una de las salidas de las funciones y mediante algebra de Boole sintetizarlas y poder armar el circuito de alambrado.

También se construyó mediante el análisis del diagrama lógico, la tabla de verdad teórica con la que se encontró el fin dado al circuito, el cual realizaba una operación matemática con la que elevaba al cuadrado el numero binario que se proporcionaba a las entradas.

Una vez armado el circuito físico, notamos que las tablas de verdad teóricay la experimental, son exactamente las mismas con lo que se concluyó que el análisis utilizado al inicio de la práctica funciono y nos llevó a un resultado y funcionamiento correcto del circuito.

Por último se implementó el lenguaje de VHDL para simular también mediante la Nexys el funcionamiento del circuito anteriormente armado y se pudo observar que el álgebra de Boole utilizada, sirvió para implementar las funciones correctas en el programa de VHDL, por lo que una vez más se concluyó que el procedimiento de análisis fue el correcto.MENDOZA PESCADOR ALBERTO.

Se cumplieron los objetivos de esta práctica. Se aprendió a analizar y sacar tablas de verdad mediante la utilización de un diagrama con 3 entradas y 5 salidas. Previo a armar el circuito se realizó todo el análisis del desarrollo teórico. Se notó que en el procedimiento teórico hubo concordancia en las tablas de verdad con el encendido de los leds. Cabe destacar que el código para el VHDL se obtuvo gracias al algebra de Boole implementada en los resultados de la tabla de verdad.URIARTE REYES ASHLEY

Logramos armas un circuito combinatorio en la tarjeta protoboard y también en la NEXYS 3, a pesar que nos costó trabajo, bueno a mi compañero , armarlo en la protoboard, al final se consiguió y funciono bien, para el código en VHDL fue sencillo una vez analizando en diagrama, lo implementamos a una función Booleana y eso fue lo que pusimos en el VHDL, tuvimos problemas con la tarjeta NEXYS 3 ya que al cargar el programa, no hacia función alguna moviendo los interruptores, pensamos que algo había salido mal, pero solo fue cuestión de cambiarle la velocidad de salida de -3 a -2 y ya con eso pudimos trabajar correctamente.MORA CALDERÓN ANDRÉS

BIBLIOGRAFIAS

http://www.monografias.com/trabajos14/algebra-booleana/algebra- booleana.shtml

http://circuitos-combinatorios.blogspot.mx/2013/03/circuitos- combinatorios.html

http://www.taringa.net/post/info/1048737/Circuitos-combinatorios- secuenciales-e-integrados-y-Flip-f.html