SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES

MOMENTO II

SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES Y ANÁLISIS DE CERROJOS S-R, JK, T, D Y SUS APLICACIONES CON FLIP FLOPS.

OSCAR IVAN FIGUEROA CODIGO: 1.030.617.090

DYOMIN JAIRSINHO TORRES SUÁREZ CODIGO: 91472798

JHAIR ENRIQUE SANABRIA CODIGO : 13862412

JAIME ANDRES MAYA CODIGO:

GRUPO : 90178_11

CARLOS EMEL RUIZ

TUTOR

ESCUELA DE CIENCIA BASICAS, TEGNOLOGIA E INGENIERIA

UNIVERIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

3 DE OCTUBRE DE 2015

INTRODUCCION

El gran desarrollo experimentado por la Electrónica en los últimos años ha propiciado que la

mayoría delos equipos actuales funcionen con sistemas digitales. Un sistema digital se

caracteriza por utilizar señales discretas, es decir, señales que toman un número finito de

valores en cierto intervalo de tiempo. Todas las telecomunicaciones modernas (Internet,

telefonía móvil, etc.) están basadas en el uso de este tipo de sistemas, por lo que el estudio de

las mismas resulta de gran importancia para cualquier técnico que trabaje en este ámbito. Son

muchas las razones que han favorecido el uso extensivo de los sistemas digitales, entre ellas:

Mayor fiabilidad en el procesamiento y transmisión de la información frente a los

sistemas analógicos, ya que una pequeña variación de la señal no influirá en el sistema

digital en su valor. Sin embargo, en un circuito analógico, cualquier pequeño cambio que

se pueda producir en la señal propiciará la pérdida de información en la misma.

Disposición de un soporte matemático adecuado para su desarrollo, en concreto, el

álgebra de Boole.

Contar con una amplia distribución comercial gracias a sus diversas aplicaciones en

múltiples campos.

Podemos clasificar los circuitos digitales en dos grandes grupos:

Circuitos combinacionales:

se caracterizan porque las salidas únicamente dependen de lacombinación de las

entradas y no del estado anterior del circuito; por tanto, no tienen memoriay el

orden de la secuencia de entradas no es significativo.

Circuitos secuenciales:

se caracterizan porque las salidas dependen del estado anterior delcircuito,

además de la combinación de entradas, por lo que estos circuitos sí disponen

dememoria y el orden de la secuencia de entradas sí es significativo.

En este documento podrá encontrar una aplicación sencilla de un circuito digital secuencial comotambién los cálculos necesarios para controlar un motor DC en la salida del mismo, esto con el fin deprofundizar los conocimientos adquiridos de lógica combinacional e introducirnos a los circuitos de tiposecuencial.

OBJETIVOS

Reconocer las diferentes etapas de diseño para solucionar un problemareal, en el cual implementáremos el o los LATCH (SR, JK, D y TOOGLE)necesarios para dar dicha solución.

Poner en práctica la utilización del algebra de variables lógicas, tablas deverdad y mapas de K, teniendo en cuenta el estado actual y el estadosiguiente.

Adquirir destreza en la implementación y montaje del circuito utilizadoprogramas simuladores, que muestren el debido funcionamiento de este.

CONTENIDO

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Dar solución al siguiente problema: Usando una circuitería combinacional y circuitos secuenciales, se debe diseñar un pequeño vehículo impulsado por dos motores DC. El carro contará con dos sensores en la parte frontal que servirán para detectar el impacto del carro con un obstáculo. Una vez que uno de los sensores haya detectado el impacto del carro, éste deberá retroceder por un tiempo de cinco (5) segundos y reiniciar su marcha hacia adelante, este tiempo debe ser controlado usando un temporizador 555 en modo monoestable.

Diagrama de Bloques

Diagrama de bloquescomo los flip-flop pueden resolver el problema planteado

El flip flop JK, empleado consta de dos entradas como el flip flop RS, las que sonllamadas J y K El funcionamiento de este tipo de flip flop es similar a la del RScon entrada de reloj con la diferencia que el JK presenta lo que se denomina unmodo conmutable.

A partir de la tabla tenemos que si la J y K zona ambas de nivel bajo cuando elflanco de baja se presente, el estado de Q después del flanco (Qn + 1) es igual alestado de Q antes del flanco (Qn), el flip flop no cambia de estado.

En la segunda y tercera fila tenemos que si J=0 y K=1, la salida Q pasa a 0 y siJ=1 y K=0, la salida Q pasa a 1.

La última fila nos muestra una posibilidad, en la que las dos entrada en nivel altoes una condición valida. Si J y K son iguales a 1 el flip flop cambiara al estadoopuesto o conmutara, es decir que la salida Q después del flanco es elcomplemento de la salida de Q antes del flanco , es decir que si J y K sonambas de nivel alto cuando el flanco del reloj se presente, el Flip Flop se activarasi estaba Desactivado y se Desactiva si estaba activo.

La capacidad de conmutación del Flip Flop JK lo hace extremadamente útil ennumerosas Aplicaciones, especialmente en las cuales se necesita contar.

Multivibrador monoestable con circuito integrado 555

El multivibrador monoestable entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración).

El esquema de conexión y las formas de onda de la entrada y salida se muestran en los siguientes gráficos.

Ver que el tiempo en nivel alto de la salida de multivibrador monoestable depende del resistor R1 y el capacitor C1.

La fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida está en nivel alto) es:

T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)

Calculo del Retardo (5 seg)

Para el calculo del retardo empleamos la siguiente formula :

T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos)

Como sabemos que el tiempo debe ser de 5 seg, asumimos un valor de 100µF para el condensador y tenemos que:

T = 5 seg

C1 = 100µF

5 = 1.1 x R1 x 100µF

R1= 5 seg1.1∗100uF

=45.45k Ω

Tabla de verdad para cálculo de funciones lógicas digitales

DESCRIPCION - ENTRADAS

BITS DIRECCIÓN BITS PASO DESC OUT MOTORESQ1 (A) Q2 (B) Q3 (C

)Q4 (D

) M1 M2

Adelante 0 0 0 0 Avance 0 0Adelante 0 0 0 1 No es posible X XAdelante 0 0 1 0 No es posible X XAdelante 0 0 1 1 No es posible X X

Giro Derecha 0 1 0 0 Avance 0 0Giro Derecha 0 1 0 1 No es posible X XGiro Derecha 0 1 1 0 Retroceso 1 1Giro Derecha 0 1 1 1 Giro 0 1

Giro Izquierda

1 0 0 0 Avance 0 0

Giro Izquierda

1 0 0 1 No es posible X X

Giro Izquierda

1 0 1 0 Retroceso 1 1

Giro Izquierda

1 0 1 1 Giro 1 0

Giro Izquierda

1 1 0 0 Avance 0 0

Giro Izquierda

1 1 0 1 No es posible X X

Giro Izquierda

1 1 1 0 Retroceso 1 1

Giro Izquierda

1 1 1 1 Giro 1 0

Las funciones cuya descripción es “NO ES POSIBLE”, se toman como condiciones no importa las cualeslas podemos usar en el análisis del circuito para nuestra conveniencia y simplificar aún más los circuitos.Estas condiciones se dan debido a que el circuito planteado tiene una parte secuencial la cual no activa el siguiente evento sin haber sucedido el anterior. Las condiciones “NO IMPORTA” las representaremosen los mapas con un “?”.

Simplificación por Mapas de Karnough

Tabla para M1

Tabla para M2

A continuación se muestra el desarrollo de las funciones por el método de mapas de Karnough (porMINTÉRMINOS):

M1= (A+|D)( C )

M2= (|A+|D)( C )

Dónde:Q1(A): Sensor derechaQ2(B): Sensor IzquierdaQ3(C): Salida sumada de Q1+Q2Q4(D): Salida NE555

LISTADO DE MATERIALES

Componentes Electrónicos:

NE555N – Timer (1)

Switch (2)

Resistencias de 1k (2)

Resistencias de 100Ω (2)

Resistencia de 10kΩ

Resistencia 45.5 kΩ

74LS28 - INPUT NOR BUFFER (1)

7406 - HEX INVERTER BUFFERS/DRIVERS WITH OPEN-COLLECTOR HIGH-VOLTAGE OUTPUTS (2)

74LS73 - Dual J-K Flip-Flops(with Clear) (1)

L293D - Puente H con diodos

Condensadores 100µF, 0.01 µF

IMPLEMENTACION DEL CIRCUITO EN PROTEUS

Solución de la necesidad simulado en Proteus 7.7

LINKS DE EVIDENCIAS EN VIDEO:

Simulación en Proteus:

https://youtu.be/owsFnSOz1WQ

CONCLUSIONES

Durante la investigación para la realización del circuito pude encontrar otra configuración delcircuito integrado NE555N que fue clave para cumplir el objetivo planteado (Configuración deretardo a la conexión).

El desarrolla de diagramas de Karnaugh facilita la manera de analizar circuitos combinacionalescon varias entradas y salidas como también simplifica considerablemente el circuito final.

Los flip-flop permiten el almacenamiento de un solo bit, y de esta manerano se pierde la información. Cabe anotar que los flip-flop son volátiles, esdecir, que una vez se ha retirado la alimentación se pierde el datoalmacenado.

La utilización de los flip-flop facilita el proceso de control, ya que al retener la información de los detectores, permite que se evada al obstáculo en elmomento apropiado.

La utilización del puente H permitió cambiar la polaridad de los motores apartir de una fuente sencilla, y de esta manera obtener el movimiento haciaadelanta y hacia atrás del

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

(Electronica, 2015) (Unicrom, 2012) (Carletti, 2015)