Pf HernandezMartinez

MAQUINA DE ESTADOS MOORE
Simulación del proceso de cobro de una maquina
dispensadora.
Arroyo Martinez Rubén Aarón
Hernández Martinez Alejandro
Zanella Montiel Marco Samuel
Diciembre 2015
ELECTRÓNICA FINAL
Proyecto final
Máquina de Moore
Es un autómata de estados finitos, es decir, una máquina automática
programable capaz de realizar determinadas operaciones de manera
autónoma, donde las salidas están determinadas por el estado presente
únicamente sin depender necesariamente de la entrada.
Es indispensable el uso de un diagrama de estados para una mejor
visualización y entendimiento del sistema para su realización y/o
manipulación.
Proyecto final
Mediante los conocimientos obtenidos a lo largo del curso de Electrónica
Digital implementaremos en una tarjeta FPGA el desarrollo una máquina de
estados Moore capaz de simular la operación de cobro de una dispensadora
de café con precio de nueve pesos, la cual aceptara monedas de un peso,
dos, cinco y diez pesos.
Al ingreso de cada moneda, un exhibidor (Display 1) de la tarjeta desplegara
la cantidad acumulada hasta la entrega de producto a partir de esto
mostrara el cambio, con ayuda de un segundo exhibidor (Display 2)
mostraremos la salida del producto representada con la letra “P”.
La introducción de las monedas se llevara a cabo con el uso de tres
PushButton Switches y un Slide Switch.
Diagrama de estados
(Especificaciones siguiente hoja)
Especificaciones:
= 0000 Moneda de “cero pesos”.
= 0001 Moneda de un peso.
= 0010 Moneda de dos pesos.
= 0100 Moneda de cinco pesos.
= 1000 Moneda de diez pesos.
Las líneas punteadas para mejor visualización del diagrama fueron obviadas
tal* y como se indica:
= La entrada de 0000 a partir del estado “s9” hasta el estado “s18”
provocara ir al estado “s0”.
= La entrada de 0001 a partir del estado “s9” hasta el estado “s18”
provocara ir al estado “s1”.
= La entrada de 0010 a partir del estado “s9” hasta el estado “s18”
provocara ir al estado “s2”.
= La entrada de 0100 a partir del estado “s9” hasta el estado “s18”
provocara ir al estado “s5”.
= La entrada de 1000 a partir del estado “s9” hasta el estado “s18”
provocara ir al estado “s10”.
si
c-p
si = Estado presente.
c = cambio (Ej. $2  0010).
p = producto.
Diagrama de entidad global
Entidades:
Divisor de frecuencias.
Receptor de pulsos asíncronos.
Final (Estados).
BCD (Convertidor a siete segmentos).
CLK
RST
CLK
CLK_OUT
Divisor
A
X
Y
CLK
RST
Pulsos
A
B
X
Y
CLK
RST
Pulsos
B
C
D
X
Y
CLK
RST
Pulsos
X
Y
CLK
RST
Pulsos
X
H
BCD
Display 1
S
CLK
C
RST
F
X
H
BCD
D
FINAL
Display 2
Código: Divisor de frecuencias
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity divisor is port (
clk : in STD_LOGIC;
rst : in STD_LOGIC;
clk_out: out STD_LOGIC);
end divisor;
architecture Behavioral of divisor is
signal temporal: std_logic := '0';
signal counter : integer range 0 to 14999999:= 0;
begin
frequency_divider: process (rst, clk) begin
if (rst = '1') then
temporal <= '0';
counter <= 0;
elsif rising_edge(clk) then
if (counter = 14999999) then
temporal <= NOT(temporal);
counter <= 0;
else
counter <= counter + 1;
end if;
end if;
end process;
clk_out <= temporal;
end Behavioral;
Código: Receptor de pulsos asíncronos
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity pulsos is port (
x1:
in std_logic;
clk: in std_logic;
rst: in std_logic;
y:
out std_logic
);
end pulsos;
architecture Behavioral of pulsos is
signal
signal
signal
signal
x: std_logic;
temporal: std_logic := '0';
pulse1: std_logic := '0';
counter : integer range 0 to 1 := 0;
begin
x <= not (x1);
counter1: process (pulse1, clk, temporal)
begin
if (x= '1' AND pulse1 = '0' AND temporal = '0') then
temporal <= '1';
pulse1 <= '1';
elsif (rising_edge(clk) AND temporal = '1') then
if (counter = 1) then
temporal <= '0';
counter <= 0;
else
counter <= counter + 1;
pulse1 <= '0';
end if;
end if;
end process;
y <= pulse1;
end Behavioral;
Código: Final (Estados)
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity final is port
(
clk: in std_logic;
rst: in std_logic;
a:
in std_logic;
b:
in std_logic;
c:
in std_logic;
d:
in std_logic;
f:
out std_logic_vector (3 downto 0); -- f = display 2 (salida de
producto)
s:
out std_logic_vector (3 downto 0));
-- s = display
1 (0-8 $
cantidad acumulada 9-18 $ cambio )
end final;
architecture armpfinal of final is
type state_type is
(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12,s13,s14,s15,s16,s17,s18);
signal Qp, Qs: state_type;
begin
comb: process(Qp,a,b,c,d)
begin case Qp is
when s0 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0000"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s1 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s3;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s6;
else -- $10 pesos
Qs <= s11;
end if;
s <= "0001"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s2 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s3;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s4;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s7;
else -- $10 pesos
Qs <= s12;
end if;
s <= "0010"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s3 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s3;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s4;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s5;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s8;
else -- $10 pesos
Qs <= s13;
end if;
s <= "0011"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s4 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s4;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s5;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s6;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s9;
else -- $10 pesos
Qs <= s14;
end if;
s <= "0100"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s5 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s5;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s6;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s7;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s10;
else -- $10 pesos
Qs <= s15;
end if;
s <= "0101"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s6 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s6;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s7;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s8;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s11;
else -- $10 pesos
Qs <= s16;
end if;
s <= "0110"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s7 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s7;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s8;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s9;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s12;
else -- $10 pesos
Qs <= s17;
end if;
s <= "0111"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s8 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s8;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s9;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s10;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s13;
else -- $10 pesos
Qs <= s18;
end if;
s <= "1000"; -- Cantidad acumulada
f <= "0000"; -- Salida de producto
when s9 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0 pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0000";
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s10 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0001"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s11 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0010"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s12 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0011"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s13 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0100"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s14 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0101"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s15 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0110"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s16 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "0111"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when s17 => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "1000"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
when others => if (a='0') and (b='0') and (c='0') and (d='0')then -- $0
pesos
Qs <= s0;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='0') and (d='1')then -- $1 peso
Qs <= s1;
elsif (a='0')and (b='0') and (c='1') and (d='0')then -- $2 pesos
Qs <= s2;
elsif (a='0')and (b='1') and (c='0') and (d='0')then -- $5 pesos
Qs <= s5;
else -- $10 pesos
Qs <= s10;
end if;
s <= "1001"; -- Cambio $$$
f <= "1111"; -- Salida de producto
end case;
end process comb;
sec: process(rst, clk)
begin
if (rst = '1') then Qp <= s0;
elsif (clk'event and clk='1') then Qp <= Qs;
end if;
end process sec;
end armpfinal;
Código: BCD (Convertidor a siete segmentos)
library IEEE;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity bcd is port(
x : in std_logic_vector(3 downto 0);
h : out std_logic_vector(6 downto 0));
end bcd;
architecture SIMPLE1 of bcd is
signal display0: std_logic_vector (6 downto 0);
begin bcd:
process(x,display0)
begin
case x is
when "0000" => display0 <= "1111110";
when "0001" => display0 <= "0110000";
when "0010" => display0 <= "1101101";
when "0011" => display0 <= "1111001";
when "0100" => display0 <= "0110011";
when "0101" => display0 <= "1011011";
when "0110" => display0 <= "1011111";
when "0111" => display0 <= "1110000";
when "1000" => display0 <= "1111111";
when "1001" => display0 <= "1110011";
when "1010" => display0 <= "1110111";
when "1011" => display0 <= "0011111";
when "1100" => display0 <= "1001110";
when "1101" => display0 <= "0111101";
when "1110" => display0 <= "1001111";
when "1111" => display0 <= "1100111";
when others => display0 <= "1000111";
end case;
h <= not(display0);
end process;
end SIMPLE1;
-- desplegara la "P".
Capturas de pantalla de simulación en Active
Divisor de frecuencias (Simulación realizada con el valor del programa inicial
de counter 0 a 124999).
Receptor de pulsos asíncronos (Simulación realizada con el valor del
programa inicial de counter 0 a 10).
Final (Estados).
BCD (Convertidor a siete segmentos).
Conclusiones finales
Arroyo Martinez Rubén Aarón:
Son diversas las experiencias y nuevos conocimientos descubiertos en este
trabajo final, aplicamos lo visto durante el curso. Al enfrentarnos con las
especificaciones del diseño fue necesario pensar cómo transformarlas en
una máquina de estados, haciendo diagramas y tablas ya que estos nos
facilitaron la escritura del código. Lo siguiente fue hacer las simulaciones y
buscar posibles problemas en la máquina para solucionarlos y poder
implementar el programa en la tarjeta FPGA
Hernández Martinez Alejandro
Este proyecto final me ayudo a reafirmar conocimientos adquiridos durante
el curso de electrónica digital, hubo partes de poca dificultad como el
desarrollo del diagrama de estados y elaboración del código, otras no tanto
como el entendimiento de los códigos anexos que fueron asimilados con
mejor claridad en la parte simuladora del software Active, aprendí parte del
uso de una tarjeta FPGA, hubo complicaciones, claro, pero fueron resueltas,
en conclusión me pareció un buen proyecto que generaliza la materia.
Zanella Montiel Marco Samuel
El proyecto me pareció muy interesante, ya que aplicamos todos los
conocimientos vistos en clase. Mis compañeros y yo aprendimos a
programar y a como simular en una tarjeta FPGA, en lo personal la práctica
me gustó mucho aunque fue un poco difícil.