Circuito lógico en "Logisim"(Circuito secuencial)

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  Soy estudiante de ingeniería electrónica de la Universidad Simón Bolívar de Venezuela (USB), hace unos trimestres me encontraba cursando la materia “Circuitos Digitales” donde se nos estuvo evaluando el diseño de circuitos lógicos a través de distintos simuladores entre ellos el simulador “Logisim”. Una de nuestras evaluaciones fue el diseñar un circuito secuencial para entender su manejo y sus posibles aplicaciones. Para ello se nos asigno una actividad que consistía en el diseño de este circuito para cumplir con las especificaciones dadas por el profesor.


Imagen propia

  Objetivo:

  Diseñar y comprender el funcionamiento de una máquina de estados mediante la utilización de Flips Flops y compuertas lógicas.

  Diseño y resultados:

  Circuito integrado Estado Futuro:

  En este circuito se hace el cambio de estado actual al estado futuro en codificación binaria. La salida de cada flip flop funciona como contador para cada estado del circuito, los mismos reflejan el número del estado actual del circuito en codificación binaria. Debido a las especificaciones se refleja una determinada salida para 11 estados, por ello se reflejan los números del “0” al “10” en codificación binaria siendo “D3” el bit más significativo.

  A continuación, en la tabla 1, se muestra la tabla de la verdad en la que se refleja el estado actual como entrada y el estado futuro como salida del circuito.


Tabla 1: Tabla de la verdad del circuito “Estado futuro” (Imagen propia)

  En la siguiente imagen se puede observar el circuito combinatorio resultante implementado en este circuito integrado.


Figura 1: Estructura del circuito integrado “Estado futuro” (Imagen propia)

  Circuito integrado “Salida”:

  La salida de cada flip flop funciona como contador para cada estado del circuito, los mismos reflejan el número del estado actual del circuito en codificación binaria y sirve como entrada del circuito integrado “salida”.

  A continuación se muestra la tabla de la verdad que refleja el estado actual en codificación decimal y binaria junto a la salida deseada para el circuito.


Tabla 2: Tabla de la verdad del circuito ‘Salida". (Imagen propia)

  En el circuito integrado “Salida” se elaboró una configuración de compuertas lógicas las cuales arrojan la salida deseada al recibir como entrada alguno de los 11 estados a trabajar.


Figura 2: Estructura del circuito integrado “Salida”. (Imagen propia)

  De la misma manera, además de servir como entrada del circuito integrado “salida”, el número que representa el estado actual trabaja como la entrada en el circuito integrado “Estado futuro”.

  Circuito Integrado Principal:

  Al momento de diseñar el circuito principal, se conectó cada salida del circuito ‘Estado Futuro’ a un flip flop tipo ‘D’, y a su vez, cada salida positiva del flip flop se conectó a las entradas de dicho circuito. La funcionalidad de esto es que el valor de cada bit que entra a los flip flops se guarda para ser usado en el siguiente pulso del reloj, de este modo, y por la asignación de las salidas que se dió en el diseño de ‘Estado Futuro’ se simula un bucle, en el cual sólo hay 11 posibles estados.

  Cada salida de estos flip flops también estuvo conectada a las entradas del circuito ‘Salida’, donde cada salida está conectada a un bit que refleja lo que se quiere mostrar en cada estado. Esto se puede apreciar mejor en la Figura 3.


Figura 3: Diseño general del circuito. (Imagen propia)

  El botón de “reset” cumple la función de regresar el contador al estado inicial y mostrar en la salida el valor asignado correspondiente.

  Conclusiones:

  Se logró diseñar un circuito secuencial que reacciona de manera diferente para cada estado controlado por el reloj el cual hace cambiar al circuito con cada pulsación.

  El uso de los Flips Flops resulta fundamental a la hora de almacenar memoria ya que retiene un valor previo para luego utilizarlo en su salida lo cual es la base del circuito secuencial, al realizar la simulación se observó en la salida el patrón solicitado en el orden correcto para cada uno de los 11 estados, con la opción de presionar un botón de “reset” el cual regresa el contador al estado inicial y refleja en la salida, el valor correspondiente al mismo, el circuito diseñado funcionó correctamente sin fallas en la lógica ni la secuencia.

  Referencias:

  Angel Terrones, “Actividad 3" Entregado en diciembre de 2018

  Taub, Herbert. Circuitos Digitales y Microprocesadores. Editorial Calypso. Mexico DF. (1998)

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