Diseño de circuitos combinacionales básicos para un señalizador de juego - Prof. Toapanta, Ejercicios de Diseño de Sistemas Digitales

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SISTEMAS DIGITALES

Ing. María Antonella Vallejo Baldeon

DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA - ESPE

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE

DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

ASIGNATURA

Sistemas Digitales

NRC

Docente

Ing. María Antonella Vallejo Baldeon

Tema

Circuitos combinacionales básicos

Estudiante

Kevin Toapanta

Fecha de entrega

28 de noviembre del 202 3

especialmente útiles para circuitos con múltiples entradas y salidas. (Tocci, Ronald J. Moss,

Gregory L. Widmer, 2007)

Análisis mediante el uso de una tabla

El análisis de circuito lógico mediante el uso de una tabla de verdad implica la creación de

una tabla que enumera todas las combinaciones posibles de niveles lógicos de entrada y muestra

la salida correspondiente para cada combinación. (Tocci, Ronald J. Moss, Gregory L. Widmer,

Implementación de circuitos a partir de expresiones booleanas

Cuando la operación de un circuito se establece mediante una expresión booleana, es posible

representar gráficamente el circuito lógico directamente a partir de esa expresión. Por ejemplo, si

la expresión es x=ABC, se puede deducir que se necesita una compuerta AND de tres

entradas. Este mismo razonamiento se puede aplicar a circuitos mas complejos, facilitando la

creación de diagramas lógicos. (Tocci, Ronald J. Moss, Gregory L. Widmer, 2007)

Mapas de Karnaugh

El mapa de Karnaugh, también conocido como mapa K, es una herramienta grafica que

facilita la simplificación de ecuaciones lógicas o la conversión de una tabla de verdad en un

circuito lógico simplificado de ecuaciones lógicas o la conversión de una tabla de verdad en un

circuito lógico de manera organizada. Aunque es aplicable a problemas con cualquier numero de

variables de entrada, su utilidad practica se limita a cinco variables o seis variables. (Tocci,

Ronald J. Moss, Gregory L. Widmer, 2007)

4. Planteamiento del problema

Se tiene una máquina de apuestas, la cual dispone de un señalizador de juego que indica con

un led de color verde si el jugador gana, con un led de color rojo en caso de que el jugador pierda

y con un led de color amarillo si se le permite repetir la jugada. El juego consiste básicamente en

un acumulado de fichas que se incrementa o disminuye, según el valor entregado por un contador

aleatorio, el cual se pulsa para realizar una jugada. En la Tabla 1 se indican los porcentajes

ganados o perdidos.

Diseñar un circuito combinacional que represente el funcionamiento del señalizador de juego

y que encienda, según corresponda, los leds indicados. Los porcentajes ganados o perdidos no

deben ser representados en la salida del circuito digital. Combinaciones no contempladas no

encienden ningún led.

Tabla 1

Señales generadas por el contador aleatorio

Salidas:

P(H) = Resultado de la combinación actual del contador aleatorio (Pierde)

1 = activado (HIGH) 0 = desactivado (LOW)

G(H) = Resultado de la combinación actual del contador aleatorio (Gana)

1 = activado (HIGH) 0 = desactivado (LOW)

R(H) = Resultado de la combinación actual del contador aleatorio (Repite)

1 = activado (HIGH) 0 = desactivado (LOW)

Diagrama de bloque

Figura 1

Tabla de verdad

La tabla de verdad obtenida se realizó mediante el análisis de la Tabla 1, que detalla los

diversos estados y resultados de un contador aleatorio. Este contador, compuesto por 4 bits, “0”

si el circulo se encuentra en blanco y “1” si el circulo se encuentra en negro, por lo tanto, se

designa 4 variables una para cada bit. Los resultados posibles son tres: pierde, gana, repite por lo

que se requiere 3 variables para representador estos escenarios.

A B C D Gana Pierde Repite

Tabla 2

Mapas de Karnaugh

G = BD

0 0 0 0

0 1 1 0

0 1 1 0

0 0 0 0

0 1 1 0

0 0 0 0

0 0 0 0

1 1 1 1

Circuito Físico

Figura 3

7. Lista de elementos

U1 = 74LS04 (2/6)

U2 = 74LS08 (4/ 4 )

U3 = 74LS32 (1/4)

Dip switch 4 posiciones (4/4)

R1, R2, R 3 , R4 ( 330 Ω)

R6, R7, R8 ( 220 Ω)

D1 (led verde)

D2 (led rojo)

D3 (led amarillo)

8. Conclusiones

En conclusión, se consiguió desarrollar de manera efectiva un circuito combinacional

optimizado, aplicando y llevando a la práctica los conceptos fundamentales sobre variables

booleanas, tablas de verdad y mapas de Karnaugh

Tras el análisis, concluimos que se logró identificar de manera precisa las entradas y salidas

requeridas para la ejecución del circuito combinacional, esto garantizo una implementación

eficiente del diseño, haciendo uso de compuertas lógicas.

Finalmente, se llevaron acabo pruebas exhaustivas de todas las combinaciones posibles

presentes en tabla de verdad con la finalidad de verificar el correcto funcionamiento, tomando en

cuenta las combinaciones no previstas.

9. Recomendaciones

Realizar una correcta alimentación de voltaje a los diferentes circuitos integrados ya

que polarizaciones incorrectas dañan a los circuitos presentando datos incorrectos en las

salidas de nuestros circuitos.

Analizar con mayor detenimiento el diseño a implementar en la protoboard, las

simulaciones ayudan a realizar más pruebas en nuestro circuito con la finalidad de

encontrar erros y corregirlos inmediatamente.

Revisar y analizar las hojas técnicas de los diferentes integrados antes de la

implementación, de igual manera antes de suministrar energía a nuestro circuito

implementado verificar si los pines están correctamente conectados.

Anexos