Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Diseño de Sistemas SecuencialesEl cambio es la única cosa en el universo que no cambia.
Helmuth Wilhem Científico alemán.
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Criterios de evaluaciónConcepto Puntos
Ex. Medio Termino 25
Actividades /6 15
Ex. Final 25
Proyecto Final 35
Suma 100
Proy. Adicionales /8 15
Valor agregado del Proyecto Final
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No Proyectos Vigentes Fecha limite
1 Alarma y Aviones
2 Multiplexor
3
Sumador de 2 números binarios de 8 Bits C/n (2 sn74283)
Comparador de 2 números binarios de 8 Bits C/n (2 sn7485)
4 Decodificador de BCD a 7 Segmentos, (0 a 9 )
y del 10 al 15 palabra de seis letras
5 Convertidores de código Jueves 2
6 Generación de la señal de sincronía Lunes 5
7 Diseño Secuencial ?
8 Contador
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LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES
29
FF2
30 1Día del trabajo
2PA5
3Diseño
Secuencial
6 PA6Diseño
Secuencial
7 8Diseño Secuencial
9 10Diseño
Secuencial
13 14 PA7 15Día del Maestro
16 17Diseño
Secuencial
20Diseño
Secuencial
21 PA8 22Diseño Secuencial
23 24Diseño
Secuencial
27 28 29EF M1
30EF M2
31EF M3
3EF M4
4 5 6 7
El examen final es a las 7 a. m. en la sala de informática
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Sistema Secuencial
Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida
no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino
también de la salida misma.
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Sistema Secuencial
Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino también de la salida misma.
En un semáforo de que depende decidir la luz que
sigue en encender ?
Cual es la luz que sigue
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Sistema Secuencial
Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino también de la salida misma.
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clasificación
• Asíncrono: que no depende de una señal de sincronía
depende solo de un cambio de entrada.
• Síncrono en donde los cambios de estado dependen de
una señal de sincronía de los Flip Flops llamada reloj, Ck
o Clk.
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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones
Máquina de Moore la salida solo depende del estado presente.
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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones
Máquina de Moore la salida solo depende del estado presente.
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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones
Máquina de Mealy en el que la salida depende tanto de la entrada
como del estado presente.
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Cual es parte más difícil de la solución de un problema
Describirlo , Plantearlo, Identificarlo
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Diagrama de Transición
Grafos, Autómatas
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Tabla de Estados
EstadoPresente
Estado siguiente
X=0 X=1
Verde Verde Flecha
Flecha Flecha Ámbar
Ámbar Ámbar Rojo
Rojo Rojo Verde
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Un diagrama de transición se compone de:
Estados o Eventos:
Una condición o situación de un objeto, durante la cual satisface una condición, realiza una actividad o está esperando un evento.
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Un diagrama de transición se compone de:
Transición en el mismo estado:
Una entrada X cuyo estado próximo es el mismo que el anterior.
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Un diagrama de transición se compone de:
Transición entre dos estados:
Una relación entre estados que indica que un objeto que está en el primer
estado realizará una acción especificada y, entrará en el segundo estado
cuando un evento Y especificado ocurra y unas condiciones
especificadas sean satisfechas.
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Un diagrama de transición se compone de:
Entradas:
Combinaciones que establecen un
cambio de evento.
Salidas:
Valores combinacionales que
determinan un evento
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Metodología del Diseño Secuencial
1.- Especificar el Sistema (Diagrama de Transición).
2.- Determinar la cantidad de Flip Flops.
3.- Asignar los valores a los estados.
4.- Determinar las entradas y salidas.
a) Entrada de sincronía reloj.
b) Entradas combinacionales.
c) Salidas combinacionales.
d) Salidas registradas (FF’s).
5.- Construir una Tabla de Estados.
6.- Minimizar.
7.- Diagrama Esquemático.
8.- Implementación.
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Especificar el Sistema
Para especificar el
comportamiento del sistema
se puede hacer uso del
diagrama de transición, en
donde se indica la
secuencia deseada además
de las entradas, salidas y
estados.
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Determinar la cantidad de Flip Flops.
La cantidad de Flip Flops depende
de la cantidad de los Estados
utilizados en el diagrama de
transición, como lo indica la
siguiente tabla:
EstadosCantidad de Flip Flops
2 1
3 o 4 2
5 a 8 3
9 a 16 4
17 a 32 5
33 a 64 6
65 a 128 7
129 a 256 8
257 a 512 9
513 a 1024 10
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Asignar los valores a los estados.
La asignación de valores a
los estados pude ser al azar
y corresponden a las
combinaciones posibles que
pueden generar las salidas
Q’s de los Flip Flops.
EstadosSalidas FF’s
Q1 Q0
CI 0 0
Foco A 0 1
Foco B 1 0
Foco C 1 1Identificar cada estado
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Determinar las entradas y salidas
En esta parte se recomienda identificar las entradas y
salidas del sistema secuencial, usando un diagrama
de bloques como lo muestra la siguiente figura.
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Construir una Tabla de Estados
Entrada Estado
Presente Estado
Próximo Entradas de
Control Salidas
m
X Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R 0 Verde 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 Flecha 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0
2 Ámbar 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0
3 Rojo 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1
4 Verde 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
5 Flecha 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0
6 Ámbar 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0
7 Rojo 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
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Tabla de estados
EstadoPresente
Estado Siguiente
X=0 X=1
Verde Verde Flecha
Flecha Flecha Ámbar
Ámbar Ámbar Rojo
Rojo Rojo Verde
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Minimizar
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Diagrama Esquemático.
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Implementación
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Ejemplo 1
Diseñe un Sistema Secuencial síncrono que
represente la operación de un semáforo de
cuatro estados que se presentan en el
siguiente orden:
Verde, Flecha, Ámbar y Rojo
que cambie de estado con una señal
de transición positiva llamada Clk
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Especificar el Sistema
En este diagrama de transición se indica la secuencia del semáforo en donde los
cambios de estado se realizaran cada vez que le proporcionemos un pulso de
sincronía (Ck) a los Flip Flops.
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Determinar la cantidad de Flip Flops
Estados Cantidad de Flip Flops
2 1
3 o 4 2
5 a 8 3
9 a 16 4
17 a 32 5
Nuestro ejemplo esta compuesto de cuatro estados
Verde, Flecha, Ámbar y Rojo por lo que requeriremos
de dos Flip Flops y para identificarlos los llamaremos
Q1 y Q0.
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0
Verde
Flecha
Ámbar
Rojo
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0
Verde 0 0Flecha
Ámbar
Rojo
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar
Rojo
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo 1 1
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Asignar los valores a los estados
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo 1 1
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Determinar las entradas y salidas
Como se observa en la figura, el
sistema tiene una sola entrada
llamada Ck
Seis salidas de las cuales Verde,
Flecha, Ámbar y Rojo, son
Combinacionales.
Además de Q1 y Q0 son las
salidas de los Flip Flops o también
llamadas registradas (reg).
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde
Flecha
Ámbar
Rojo
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde
Flecha
Ámbar
Rojo
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde Flecha
Flecha
Ámbar
Rojo
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde Flecha
Flecha Ámbar
Ámbar
Rojo
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde Flecha
Flecha Ámbar
Ámbar Rojo
Rojo
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Construir una Tabla de Estados
EstadoPresente
EstadoSiguiente
Verde Flecha
Flecha Ámbar
Ámbar Rojo
Rojo Verde
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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R
0Verde 0 0
1Flecha 0 1
2Ámbar 1 0
3Rojo 1 1
0 1 1 0 0 0
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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1
2 Ámbar 1 0
3 Rojo 1 1
1 0 0 1 0 0
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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0
3 Rojo 1 1
1 1 0 0 1 0
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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 ? 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Entradas de control
Qn Qn+1 R S J K T D
0 0 X 0 0 X 0 0
0 1 0 1 1 X 1 1
1 0 1 0 X 1 1 0
1 1 0 X X 0 0 1
Tabla de Excitación
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
110 110
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
101 101
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
110 110
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
101 101
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 ? 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 0 ? 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 ? 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 ? 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
0
000 000
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
110 110
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
0
011 011
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
1
101 101
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m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
Qn Qn+1 T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Tabla de Excitación
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Ecuaciones mínimas
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
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Ecuaciones mínimas
m
Entradas Salidas
Estado PresenteEntradas de
ControlSalidas
Q1 Q0 T1 T0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0
2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0
3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1
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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ecuaciones mínimas m
Entradas Salidas
Estado PresenteEntradas de
ControlSalidas
Q1 Q0 T1 T0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0
2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0
3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1
T1= Q0 T0= 1
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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ecuaciones mínimas m
Entradas Salidas
Estado PresenteEntradas de
ControlSalidas
Q1 Q0 T1 T0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0
2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0
3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1
T1= Q0
T0 = 1
Verde= Q1’ Q0’
Flecha= Q1’ Q0
Ambar= Q1 Q0’
Rojo= Q1 Q0
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ecuaciones mínimas Estado Presente Estado
SiguienteEntradas de
Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
T1= Q0
T0 = 1
Verde= Q1’ Q0’
Flecha= Q1’ Q0
Ambar= Q1 Q0’
Rojo= Q1 Q0
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Diagrama Esquemático
T1= Q0
T0 = 1
Verde= Q1’ Q0’
Flecha= Q1’ Q0
Ambar= Q1 Q0’
Rojo= Q1 Q0
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Para Flip Flop D
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0
2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0
3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 D
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
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Para Flip Flop D
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0
2Ámbar 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0
3Rojo 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Qn Qn+1 D
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Para Flip Flop D
m
Estado Presente EstadoSiguiente
Entradas de Control Salidas
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R
0Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1Flecha 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0
2Ámbar 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0
3Rojo 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
0
1
1
0
1 1
0 0
D1 = Q1Q0 D0 = Q0’
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D1 = Q1Q0 D0 = Q0’
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Para Flip Flop JK Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0
0 0 0 0 1
1 0 1 1 0
2 1 0 1 1
3 1 1 0 0
Qn Qn+1 J K
0 0 0 X
0 1 1 X
1 0 X 1
1 1 X 0
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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Para Flip Flop JK Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0
0 0 0 0 1 0 X 1 X
1 0 1 1 0 1 X X 1
2 1 0 1 1 X 0 1 X
3 1 1 0 0 X 1 X 1
Qn Qn+1 J K
0 0 0 X
0 1 1 X
1 0 X 1
1 1 X 0
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Para Flip Flop JK Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0
0 0 0 0 1 0 X 1 X
1 0 1 1 0 1 X X 1
2 1 0 1 1 X 0 1 X
3 1 1 0 0 X 1 X 1
0
1
X
X
X
X
0
1
1 1
X X
X X
1 1
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0
1
X
X
X
X
0
1
1 1
X X
X X
1 1
J1=Q0 K1=Q0 J0=1 K0=1
J1=K1= Q0
J0=K0 = 1
Verde= Q1’ Q0’
Flecha= Q1’ Q0
Ambar= Q1 Q0’
Rojo= Q1 Q0
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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0
0 0 0 0 1
1 0 1 1 0
2 1 0 1 1
3 1 1 0 0
Qn Qn+1 R S
0 0 X 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 0 X
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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0
0 0 0 0 1 X 0 0 1
1 0 1 1 0 0 1 1 0
2 1 0 1 1 0 X 0 1
3 1 1 0 0 1 0 1 0
Qn Qn+1 R S
0 0 X 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 0 X
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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado
PróximoEntradas de
Control
Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0
0 0 0 0 1 X 0 0 1
1 0 1 1 0 0 1 1 0
2 1 0 1 1 0 X 0 1
3 1 1 0 0 1 0 1 0
x
0
0
1
0
1
X
0
0
1
0
1
1
0
1
0
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Para Flip Flop RS
x
0
0
1
0
1
X
0
0
1
0
1
1
0
1
0
R1= Q1 Q0 S1= Q1 Q0 R0= Q0 R0= Q0
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FF T T1= Q0 T0 = 1
FF D D1 = Q1Q0D0=Q0
’
FF JK J1=Q0 K1=Q0 J0=1 K0=1
FF RS R1=Q1 Q0 S1=Q1’ Q0 R0=Q0R0=Q0
’
Comparación
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Código en Abel-Hdl
1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas
2.- Sincronización
3.- Asignación de valores a los estados
4.- Diagrama de transición (State_Diagram, Truth Table)
5.- Simulación ( Test_vectors)
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Código en Abel-Hdl
Module sem
“Entrada
Ck pin 1;
“Salidas Combinacionales
Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;
“Salidas Registradas
Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;
1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas
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2.- Sincronización
"sincronizacion de los Flip Flops
Sinc=[Q1,Q0];Equations
Sinc.clk=Ck;
Ck
D0 Q0 Q1
Ck
D1
Ck
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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
3.- Asignación de valores a los estados
"Asignación de valores a los estadosdeclarationsVerde = [0,0];Flecha = [0,1];Ambar = [1,0];Rojo = [1,1];
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0
Verde 0 0
Flecha 0 1
Ámbar 1 0
Rojo 1 1
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4.- Diagrama de transición
"Diagrama de transición
State_Diagram Sinc
STATE Verde:
Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;
goto Flecha;
STATE Flecha:
Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;
goto Ambar;
STATE Ambar:
Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;
goto Rojo;
STATE Rojo:
Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;
goto Verde;
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Test_vectors([Ck]->[Q1,Q0,Ve, Fl, Am, Ro])[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];END
5.-Simulación
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Metodología del Diseño Secuencial
1.- Especificar el Sistema (Diagrama de Transición).
2.- Determinar la cantidad de Flip Flops.
3.- Asignar los valores a los estados.
4.- Determinar las entradas y salidas.
a) Entrada de sincronía reloj.
b) Entradas combinacionales.
c) Salidas combinacionales.
d) Salidas registradas (FF’s).
5.- Construir una Tabla de Estados.
6.- Minimizar.
7.- Diagrama Esquemático.
8.- Implementación.
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Ejemplo 2
Diseñe un Sistema Secuencial síncrono que
represente la operación de un semáforo
de cuatro estados que se presentan en el
siguiente orden: Verde, Flecha, Ámbar
y Rojo, además incluya una Entrada
X de modo que:
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Ejemplo 2
Si X=1, el sistema deberá de permanecer en el mismo estado
Si X=0, el sistema deberá de cambiar al estado siguiente
X
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Diagrama de transición
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Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Asignar los valores a los estados
EstadosAsignación de valores
a los estados
Q1 Q0Verde 0 0
Flecha 0 1
Ámbar 1 0
Rojo 1 1
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Tabla de estados
EstadoPresente
Estado Siguiente
X=0 X=1
Verde Flecha Verde
Flecha Ámbar Flecha
Ámbar Rojo Ámbar
Rojo Verde Rojo
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Código en Abel-Hdl
Module sem
“Entrada
Ck, X pin 1,2;
“Salidas Combinacionales
Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;
“Salidas Registradas
Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;
1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas
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Sincronización
"sincronización de los Flip FlopsSinc=[Q1,Q0];EquationsSinc.clk=Ck;
Ck
D0 Q0 Q1
Ck
D1
Ck
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Asignación de valores a los estados
"Asignación de valores a los estadosdeclarations
Verde = [0,0];Flecha = [0,1];Ambar = [1,0];Rojo = [1,1];
Estados
Asignación de valores a los estados
Q1 Q0
Verde 0 0
Flecha 0 1
Ámbar 1 0
Rojo 1 1
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Diagrama de transición"Diagrama de transiciónState_Diagram SincSTATE Verde:Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;If !X then Flecha else Verde;STATE Flecha:Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;
If !X then Ambar;
If X then Flecha;STATE Ambar:Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;If !X then Rojo else Ambar;STATE Rojo:Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;If !X then Verde else Rojo;
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Test_vectors
([Ck,X]->[Q1,Q0,Ve, Fl, Am, Ro])
[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];
END
Simulación
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Simulación
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Entrada Estado PresenteEstado
PróximoEntradas de Control Salidas
X Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0
0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0
1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0
1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
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mEntrada Estado Presente
Entradas de Control
X Q1 Q0 T1 T0
0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0
2 0 1 0 0 0
3 0 1 1 0 0
4 1 0 0 0 1
5 1 0 1 1 1
6 1 1 0 0 1
7 1 1 1 1 1
X Q1
T1 00 01 11 10
Q
0
0 0 0 0 0
1 0 0 1 1
X Q1
T0 00 01 11 10
Q
0
0 0 0 1 1
1 0 0 1 1
T1 = X Q0
T0 = X
0 2 6 4
1 3 7 5
0 2 6 4
1 3 7 5
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T1 = X Q0T0 = X
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Código en Abel-Hdl
1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas
2.- Sincronización
3.- Asignación de valores a los estados
4.- Diagrama de transición (State_Diagram, Truth Table)
5.- Simulación ( Test_vectors)
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Metodología de Diseño Sistemas Secuenciales con el uso de HDL y su implementación en un PLD
1.- Especificar el sistema (Diagrama de transición)
2.- Determinar la cantidad de Flip Flops
3.- Asignar valores a los estados
4.- Diagrama de Bloque (entradas y salidas)
5.- Construir la tabla de estado siguiente
6.- Codificación en ABEL-HDL
a) entradas y salidas
b) Sincronización de los Flip Flops
c) Asignación de valores a los estados
d) definir la secuencia (state_diagram o Truth_table)
e) Simulación
7.- Implementación
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Ejemplo 3
X Y Acción
0 0 Cambiar al estado siguiente
0 1 Permanecer en el mismo estado
1 0 Avanzar dos estados
1 1 Retroceder un estado
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Ejemplo 3
X Y ACCION
0 0 Cambiar al estado siguiente
0 1 Permanecer en el mismo estado
1 0 Avanzar dos estados
1 1 Retroceder un estado
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Ejemplo 3
X Y ACCION
0 0 Cambiar al estado siguiente
0 1 Permanecer en el mismo estado
1 0 Avanzar dos estados
1 1 Retroceder un estado
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ejemplo 3
X Y ACCION
0 0 Cambiar al estado siguiente
0 1 Permanecer en el mismo estado
1 0 Avanzar dos estados
1 1 Retroceder un estado
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ejemplo 3
X Y ACCION
0 0 Cambiar al estado siguiente
0 1 Permanecer en el mismo estado
1 0 Avanzar dos estados
1 1 Retroceder un estado
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Entradas y Salidas
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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EstadoPresente
Estado siguiente
00 01 10 11
Verde
Flecha
Ámbar
Rojo
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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EstadoPresente
Estado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha
Flecha Ámbar
Ámbar Rojo
Rojo Verde
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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EstadoPresente
Estado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde
Flecha Ámbar Flecha
Ámbar Rojo Ámbar
Rojo Verde Rojo
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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EstadoPresente
Estado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar
Flecha Ámbar Flecha Rojo
Ámbar Rojo Ámbar Verde
Rojo Verde Rojo Flecha
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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EstadoPresente
Estado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo
Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde
Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar
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EstadoPresente
Estado siguiente Salidas
00 01 10 11 V F A R
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo 1 0 0 0
Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde 0 1 0 0
Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha 0 0 1 0
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar 0 0 0 1
Tabla de estado siguiente
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
EstadoPresent
e
Estado siguiente Flip Flops Salidas
00 01 1011
Q1 Q0 V F A R
VerdeFlech
a VerdeÁmba
rRojo 0 0 1 0 0 0
FlechaÁmba
rFlech
a Rojo Verde 0 1 0 1 0 0
Ámbar RojoÁmba
r Verde Flecha 1 0 0 0 1 0
Rojo Verde RojoFlech
a Ámbar 1 1 0 0 0 1
Tabla de estado siguiente
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Código en Abel-Hdl
Module semxy
“Entradas
Ck,X,Y pin 1..3;
“Salidas Combinacionales
Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;
“Salidas Registradas
Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;
1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas
19181716
1514
11
1
2
3
VeFl
Am
Ro
Q1
Q0Ck
X
Y
GA
L16
V8
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Sincronización
"sincronizacion de los Flip FlopsFIME=[Q1,Q0];EquationsFIME.clk=Ck;
Ck
D0 Q0 Q1
Ck
D1
Ck
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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Asignación de valores a los estados
"Asignacion de valores a los estadosdeclarationsVerde=[0,0];Flecha=[0,1];Ambar=[1,0];Rojo=[1,1];
EstadosAsignación de valores
a los estados
Q1 Q0
Verde 0 0
Flecha 0 1
Ámbar 1 0
Rojo 1 1
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
State_Diagram FIME
State Verde:
Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;
if !X&!Y then Flecha;
if !X &Y then Verde;
if X& !Y then Ambar;
if X&Y then Rojo;
E PEstado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo
Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde
Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar
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State Flecha:
Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;
if !X & !Y then Ambar;
if !X &Y then Flecha;
if X& !Y then Rojo;
if X&Y then Verde;
E PEstado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo
Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde
Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar
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State Ambar:
Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;
if !X & !Y then Rojo;
if !X &Y then Ambar;
if X& !Y then Verde;
if X&Y then Flecha;
E PEstado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo
Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde
Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
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State Rojo:
Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;
if !X& !Y then Verde;
if !X &Y then Rojo;
if X& !Y then Flecha;
if X&Y then Ambar;
E PEstado siguiente
00 01 10 11
Verde Flecha Verde Ámbar Rojo
Flecha ÁmbarFlech
a Rojo Verde
Ámbar RojoÁmba
r Verde Flecha
Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Simulación
Test_vectors
([Ck,X,Y]->[Q1,Q0])
[.c.,?,?]->[.x.,.x.];
?
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Elabore el código en ABEL-HDL
1.- entradas y salidas2.- Sincronización3.- Asignar valores a los estados4.- describir la secuencia por estados5.- Test_ Vectors
Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I
Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
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