Enunciado - Universidad Politécnica de Madrid

ELECTRÓNICA DIGITAL
(P2000)
DISEÑO FINAL
CRONÓMETRO
Departamento de Sistemas Electrónicos y de Control
Curso 2010/2011
Laboratorio de Electrónica Digital (Plan 2000)
Cronómetro
Diseño Final - 2010/2011
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INDICE
1
Descripción ................................................................................................. 3
2
Objetivos ..................................................................................................... 3
3
Otras consideraciones................................................................................. 4
4
Material entregado ...................................................................................... 4
5
Mejoras ....................................................................................................... 4
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Cronómetro
Diseño Final - 2010/2011
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1 DESCRIPCIÓN
Se desea diseñar un cronómetro con indicador de lapso de tiempo similar a los
habitualmente encontrados en relojes digitales de pulsera. El funcionamiento de este
cronómetro se define en los siguientes puntos:
•
Empleará el display de 7 segmentos para indicar minutos, segundos y
décimas de segundo.
•
Podrá cronometrar tiempos de hasta 9 minutos y 59.9 segundos (el
display indicará 9.59.9).
•
Los puntos separadores entre minutos y segundos y entre segundos y
décimas parpadearán cuando el cronometro esté corriendo, en caso
contrario permanecerán constantemente encendidos.
•
El pulsador S1 se empleará como control de marcha/paro.
•
El pulsador S2 se empleará para la visualización de lapsos.
•
El pulsador S3 se empleará como control de puesta a cero.
•
El pulsador S4 se empleará como reset asíncrono del sistema.
El control de lapsos funciona de la siguiente manera:
•
Al pulsar S2 con el cronómetro corriendo la lectura del display se
congela, aunque el cronometro sigue corriendo. Al pulsar de nuevo S2 el
display se “descongela” y muestra el tiempo del cronómetro. Cuando el
display permanece congelado se ilumina el LED marcado como D1.
•
El display podrá “descongelarse” estando el cronómetro parado y el
cronómetro podrá pararse estando el display congelado. Todo esto
permite cronometrar dos procesos de distinta duración pero que
comienzan en el mismo instante (se arranca el cronómetro, se congela al
terminar el primer proceso mostrando su duración, se para el cronómetro
al terminar el segundo proceso, se “descongela” mostrando su duración).
•
El cronómetro sólo podrá ponerse a cero estando parado y con el display
“descongelado”.
•
El display no podrá congelarse estando el cronómetro parado.
2 OBJETIVOS
Debe diseñar el circuito completo. Para ello:
•
Realice un diagrama de bloques de su estructura.
•
Diseñe y simule de forma convincente los bloques por separado.
•
Integre los bloques y simule el conjunto.
•
Vuelque el diseño sobre la tarjeta PRINCE y verifique su funcionamiento.
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3 OTRAS CONSIDERACIONES
El diseño debe realizarse siguiendo estrictamente las normas de diseño
síncrono.
Tenga en cuenta que los pulsadores de la placa PRINCE, debido a rebotes,
pueden generar varios pulsos seguidos cada vez que se actúa sobre ellos.
Debe considerar que en este diseño se miden tiempos mucho mayores que el
periodo de reloj. Por ello no será viable realizar simulaciones directas del circuito
completo, puesto que se requeriría un número muy elevado de ciclos de reloj y unos
tiempos de simulación y memoria en el ordenador excesivos. Será por ello necesario
realizar simulaciones escaladas, en las que se modificarán los contadores necesarios
del circuito (disminuyendo su módulo) con el fin de poder determinar, en unos pocos
ciclos de reloj, si el diseño realizado es correcto.
Para la calificación, se tendrá en cuenta no sólo la mayor o menor consecución
de los objetivos expuestos en el punto anterior, sino también la calidad de las
soluciones propuestas. En este sentido, puede ser posible que un diseño que funcione
obtenga una calificación menor que otro que no lo hace completamente pero que
contiene partes de calidad constatable.
Se evaluarán positivamente los esfuerzos realizados encaminados a minimizar
los recursos necesarios del FPGA así como a maximizar la frecuencia máxima de
funcionamiento del circuito.
Los alumnos que realicen este diseño deben hacerlo sin relación los unos con
los otros. Cualquier intercambio de información o esquemas conllevará el inmediato e
inapelable suspenso en la asignatura de todos los implicados, aunque el citado
intercambio de información o material haya sido debido a descuidos. La similitud
excesiva de esquemas generados por alumnos diferentes será interpretada como
prueba de intercambio indeseado de información.
4 MATERIAL ENTREGADO
Los alumnos disponen para la realización de este diseño del siguiente material:
•
Este documento (cronometro.pdf)
•
El diseño completo sintetizado y compilado para la configuración directa de la
placa PRINCE (ficheros .pof y .sof).
•
El manual de usuario de la tarjeta PRINCE
5 MEJORAS
Si lo desea puede optar por la realización de una o varias de las siguientes
mejoras:
•
Modo de puesta a cero/arranque rápido. Al pulsar la tecla F del teclado
hexadecimal durante 1 segundo el cronómetro pasa a marcar 0.01.0 y continúa
corriendo.
•
El cronómetro memoriza el valor máximo y mínimo de todas las medidas que
se realizan. Pulsando la tecla D del teclado hexadecimal (estando el
cronómetro parado y puesto a 0) se muestra este valor máximo o mínimo. Con
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un microswitch se selecciona si se desea ver el valor máximo o el mínimo.
Pulsando la tecla E del teclado hexadecimal se ponen a 0 estos valores
máximo y mínimo.
•
El cronómetro aprecia hasta centésimas de segundo. Pulsando la tecla C del
teclado hexadecimal el display muestra segundos, décimas y centésimas. Al
soltarla vuelve al modo normal.
•
Cualquier otra que considere de interés.
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