Implementar un flip-flop T con flip

Diseño de Circuitos Lógicos – Diseño Lógico
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 7
Ejercicio 1: Implementar un flip-flop T con flip-flop D
Ejercicio 2: Implementar un flip-flop T con flip-flop SR
Ejercicio 3: Implementar un flip-flop JK con flip-flop SR
Ejercicio 4: Implementar un flip-flop JK con preset (Entrada que pone a 1 la salida del ff) en
base a uno con clear (Entrada que pone a cero la salida del ff).
Ejercicio 5: Para el circuito de la figura determine si se producen aleatorios estáticos debidos a
los cambios de Y; para ello determine la función lógica que implementa. En caso de tener
aleatorios elimínelos modificando el circuito.
X
Y
Z
Y
Ejercicio 6: El producto final de una fábrica son barras metálicas cuya longitud ha de ser inferior
o igual a L. Para hacer la selección del producto se utiliza una cinta transportadora con una
puerta trampa y un par de sensores fotoeléctricos separados por una distancia L dispuestos a
ambos lados de la cinta. La salida del sensor será uno lógico se la barra está frente a él, caso
contrario será cero. La puerta trampa es comandada por una señal de control que en estado uno
hará que la trampa se abra descartando la barra que tiene sobre la cinta. Las barras se disponen
sobre la cinta de modo tal que nunca podrá entrar una en la zona de detección mientras se esté
comprobando la precedente. El problema consiste en diseñar un sistema secuencial cuyas
entradas sean las salidas de los detectores y cuya salida sea la señal de control de la trampa, el
cual deberá descartar las barras de una longitud superior a L.
Ejercicio 7: Dos estados Qa y Qb de un circuito digital se llaman equivalentes si para cualquier
secuencia de entrada, la secuencia de salida, producida por el circuito es idéntica si el estado
inicial es Qa oQb indistintamente. Cómo implementaría el circuito?
Q1
Q2
Q3
Q4
0
Q3,0
Q1,1
Q1,0
Q2,0
1
Q2,1
Q4,0
Q2,1
Q3,0
Ejercicio 8: obtener la tabla de estados para el siguiente comportamiento operando en el modo
pulso:
a- Hay dos entradas pulso p1 y p2 y cuatro salidas de nivel: z1, z2, z3 y z4.
b- El circuito se comporta como un contador, esto es, las salidas son niveles, los cuales
representan el equivalente de la cuenta presente. EL contador evoluciona de cero a trece en
decimal.
c- El circuito debe contar en forma ascendente cuando ocurre el pulso p1 y en forma
descendente cuando ocurre el p2.
d- Cuando el contador alcanza la cuenta trece, permanece en ese valor hasta que se requiera
una cuenta descendente.
e- Cuando el contador alcanza la cuenta cero, permanece en ese valor hasta que se requiera
una cuenta ascendente.
f- Los pulsos p1 y p2 no ocurren nunca simultáneamente.
g- Obtener el diagrama de estados y la implementación del circuito correspondiente.
Ejercicio 9: Analizar el circuito secuencial que se muestra y obtener primero las ecuaciones de
entrada de los ff, y luego la representación en diagrama de estados del circuito.
S
Q
S
CLK
C
Q
CLK
Q
C
Q
X
CLK
Ejercicio 10: Se debe diseñar un circuito secuencial en la modalidad reloj, que cuente con un
mecanismo externo de restauración que, cuando sea necesario, deberá restaurar el circuito al
estado q0. Determinar un diagrama de estados del circuito de tal manera que genere una salida
uno para un período de reloj que coincida sólo con la segunda entrada cero de una secuencia
que se compone exactamente de dos unos (no más de dos) seguidos por dos ceros. La salida
se mantendrá en cero luego de que haya sido uno durante un período de reloj, y el circuito
deberá ser restaurado externamente para que comience a funcionar nuevamente.
Ejercicio 11: Obtener la tabla de estados de un circuito operando en modo pulso con los
siguientes requerimientos:
a- Hay una entrada de nivel x, una entrada pulso p y una salida pulso z.
b- La entrada de nivel no cambiará durante la ocurrencia de un pulso de entrada.
c- Habrá un pulso de salida coincidente con la segunda ocurrencia de p que siga a un cambio
de nivel en x.
Ejercicio 12: Reducir el siguiente circuito:
A
B
C
D
E
F
G
00
A,00
-,A,00
A,00
-,-,A,00
01
E,01
C,10
C,10
-,E,01
G,10
-,-
11
-,B,00
-,-,F,00
F,00
-,-
10
A,01
D,11
-,D,11
-,G,11
G,11
Ejercicio 13: Diseñar un sistema secuencial que posea dos entradas pulso (no pueden estar
ambas en uno simultáneamente) X1 y X2, y una salida Z. A partir de un estado inicial en el cual
X1=X2=z=0, la salida z ha de tomar el valor uno si se aplican dos impulsos sucesivos a la
entrada X1 sin que se aplique ninguno a la entrada X2 . La salida volverá a cero cuando X2 pase
al estado uno.
Ejercicio 14: Existe un servicio de monoriel entre el aeropuerto A y la terminal de la ciudad B.
Hay dos móviles en el sistema pero solo un riel, excepto por un desvío en el punto medio del
recorrido. Los dos móviles parten al mismo tiempo de las dos terminales. El móvil B (MB) espera
siempre en el desvío, mientras que el móvil A pasa por la vía principal.
Las señales de luz L1 y L2, y los cambios de vía, S1 y S2 del desvío son comandados por un
circuito digital cuyas entradas son los estados de tres sensores X1, X2 y X3 cuyas salidas emiten
un pulso cuando el móvil pasa sobre ellos. Cuando MA y MB están en las estaciones las luces
están en rojo, S1 conectado a la línea principal y S2 al desvío.
Diseñe el circuito de control de las luces
L1 y cambios de vía para una operación correcta. Emplee ff
JK.
A
B
S1
X1
S2
X2
X3
L2
Ejercicio 15: El ciclo mayor de un sistema digital contiene tres subciclos, los cuales deben
completarse en cierto orden. Se desea diseñar un verificador de secuencia que recibirá pulsos
indicadores de la terminación de los tres subciclos A, B y C y un pulso indicador de la
terminación del ciclo mayor K. Los subciclos deben cumplirse en la secuencia A, B y C si no se
cumpliera dicha secuencia el verificador deberá indicarlo con un pulso de error a su salida. El
verificador será diseñado con ff JK y compuertas NAND, suponiendo que los pulsos son
sincrónicos con el reloj del sistema.
Ejercicio 16 Diseñe in circuito modo fundamental con los siguientes requerimientos:
a- Tiene dos entradas X1, X2, y una salida Z.
b- Las entradas no cambian simultáneamente.
c- La salida Z adquiere el valor cero siempre que X1 sea cero.
El primer cambio en X2 ocurrido mientras X1 es igual a uno hará que Z tome el valor no y lo
conserve hasta que X1 retorne a cero.
Ejercicio 17 Diseñe in circuito modo fundamental con los siguientes requerimientos:
a- Tiene dos entradas X1, X2, y una salida Z.
b- Las entradas no cambian simultáneamente.
c- Si X2 es igual a uno, el valor de Z es igual a X1, cuando X2 es igual a cero, la salida
permanece fija en su último valor antes de que X2 cambiara a cero
Ejercicio 18 Diseñe in circuito modo fundamental con los siguientes requerimientos:
a- Tiene dos entradas X1, X2, y una salida Z.
b- Las entradas no cambian simultáneamente.
c- La salida Z adquiere el valor uno siempre que X1 y X2 sean iguales a uno, pero solo si X1 se
hizo igual a uno antes que X2.
Ejercicio 19 Se debe diseñar un circuito modo fundamental que sirve para abrir una puerta por
combinación. Se tiene tres llaves: X1, X2 y X3 que sirven para fijar la combinación de apertura, la
cual debe seguir la siguiente secuencia (X1, X2, X3) 001, 101, 001, 011. Si se da esta secuencia
de entradas una salida Z se hará uno abriendo la puerta caso contrario no abrirá. Considere que
dos llaves no pueden cambiar simultáneamente. En caso de una secuencia de entradas una
salida Z se hará uno abriendo la puerta caso contrario no abrirá. Como haría (utilizando otra
salida) para que las teclas de entradas no sean reconocidas y el sistema quede trabado? Por
supuesto, deberá agregarse un circuito que permita reponer el funcionamiento de la cerradura
que no conforma la instancia de diseño que abarca este ejercicio.
Ejercicio 20 Se dispone de un disco, en el cual una mitad es opaca y la otra transparente,
conectado al eje de un motor. Dos haces de luz y fotocélulas se disponen sobre el disco a 90
grados. Cuando el haz de luz pasa a través de la parte transparente del disco, hace que la
fotocélula entregue el valor uno a su salida mientras que si el haz de luz es interceptado por la
parte opaca, la salida de la fotocélula será cero. Diseñe un circuito que indique si el disco está
girando en sentido horario (salida=0) ó antihorario, (salida=1). En caso de un cambio de sentido
de giro, la salida deberá cambiar lo más rápido posible.
Fotocélulas
Emisores
Vista Superior
Ejercicio 21: Diseñar e implementar un circuito funcionalmente completo que cumpla con los
siguientes requerimientos:
Se trata de un sistema de seguridad automática de ingreso de personas a una zona de acceso
irrestricto a la segunda puerta (manual) donde se revisa cada persona previo a su ingreso a la
zona restringida. El fin es permitir una sola persona en momento de la inspección.
En la entrada se visualizan dos luces, una roja y una verde (0=apagada y 1=encendida). Las
combinaciones de luces deben significar lo siguiente:
Luz Verde
0
0
1
Luz Roja
0
1
0
1
1
Descripción
Sistema deshabilitado
Sistema habilitado , prohibido el paso
Sistema habilitado, pasar
Sitema habilitado, paso inhabilitado
temporariamente
La última combinación puede atribuirse a
que, por ejemplo, el guardia inhabilitó la
puerta porque tuvo que salir. Puede
hacerlo mediante el interruptor H que
genera niveles H=0 inhabilitado y H=1
habilitado.
Además, en la entrada se encuentra el
pulsador B, que genera un pulso por
cada persona que lo apriete porque desea entrar.
La persona que entra pisa el sensor S, dando un nivel S=1 si se encuentra en el recinto de
inspección y dando un nivel S=0 si no hay nadie.
Se supone que puede entrar una sola persona a la zona de inspección y no puede haber
circulación en sentido contrario.
Se debe controlar con un nivel P la puerta de entrada tal que con P=1 se abre al máximo y con
P=0 se cierra totalmente.
Se supone que no puede haber simultaneidad en dos señales y el sistema se debe diseñar en
modo fundamental. No existen restricciones en el tipo de compuertas. El sistema debe ser
seguro (en cuanto al ingreso de personas) y confiable (en cuanto al diseño).
Ejercicio 23: Debe diseñarse un sistema digital que controle las diferentes instancias del
tratamiento de efluentes industriales. A un depósito arriban los efluentes de diferentes sectores
del proceso a través de una cañería colectora. Una vez que el volumen alcanza un máximo
preestablecido se activa un sensor de nivel (Sn) y se cierra la compuerta de acceso al depósito
(para impedir el ingreso de mas efluente crudo). A partir de ese momento comienza a
adicionarse cloro (mediante un señal digital que activa una válvula solenoide) para acondicionar
el pH del efluente a un valor permitido por las leyes de Medio Ambiente.
En el mismo reservorio en el que se desarrolla el proceso de tratamiento se halla instalado un
sensor de pH que se activa en cuanto detecta un valor aceptable. Además, debe verificarse que
la temperatura del efluente sea menor que un cierto valor (también legislado). Para esto se
encuentra instalado un sensor de temperatura que emite una señal digital cuando registra un
valor aceptable.
Una vez que se han verificado todas las condiciones, se abre la salida al medio exterior.
Debe diseñarse un sistema en modo fundamental que permita la implementación de esta
secuencia. El mismo deberá ser funcionalmente completo y deberá, además, indicarse una
implementación esquemática (en papel) del circuito diseñado.
Consideraciones Generales:
• Las salidas DEBEN ser niveles.
• En cuanto se abre la compuerta de salida, se vacía el recinto y el sistema está
preparado para comenzar una nueva instancia de tratamiento.
• El nivel de efluente puede descender sólo si se abre la compuerta de salida.
• El efluente SIEMPRE requiere agregado de cloro,
Efluente
Tanque
Cloro
Sector A
Sector B
Válvula
Solenoide
Sn: Sensor
de Nivel
Sector C
Medio Exterior
Depósito para
tratamiento de
Efluentes
Compuerta de
Acceso
Sensor de
Temperatura
Compuerta de
Salida
Sensor de
pH