ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ TEMA7 – Pràctica 01

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1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de esta práctica es dar a conocer dos herramientas software que nos permitirán analizar y simular circuitos electrónicos digitales. Los SW a usar serán: � BOOLE.EXE. Este es un SW gratuito desarrollado por el profesor Javier García

Zubía, de la Universidad de Deusto. En su funcionamiento combinacional (en el tema siguiente se estudiará el secuencial), permite extraer expresiones lógicas óptimas, en forma de SdP o bien PdS, a partir de TdV’s o expresiones booleanas. Incluye un modo de aprendizaje para extraer expresiones lógicas de los MdK. Puede descargar el boole.exe desde el campus o desde:

http://paginaspersonales.deusto.es/zubia/

� PSPICE 9.1. Se presentarán las librerías de componentes digitales, puertas lógicas básicas en esta primera práctica digital, y su simulación y/o cronograma.

2. EJERCICIO DE APRENDIZAJE. A partir de la expresión dada, se realizará su análisis mediante BOOLE y la simulación con PSPICE.

2.1 Análisis por Boole

2.1.1 Cargar el sistema por TdV Ejecute el BOOLE.EXE y seleccione Sistema Combinacional.

Los primeros pasos son: � Ponerle un nombre al ejercicio.

� Número de variables de entrada y salida y ponerle nombres (se pueden dejar

las letras asignadas por defecto).

∑=3

)5,4,3,1,0(mF

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� Rellenar TdV (Tabla de Verdad Manual). Para poner los valores en las casillas

clicke sobre ellas y se irán alternando el ‘0’, ‘1’, ‘X’. Si le resulta útil, los botones

Ceros y Unos rellenan todas las casillas a esos valores y luego sólo ha de

rectificar las que considere.

� Dele a Salir tras rellenar la TdV y guarde el sistema.

2.1.2 Representación del sistema.

� Desde la pantalla inicial seleccione SdP simplificada.

� Desde la pantalla inicial seleccione PdS simplificada.

En ambos casos aparecen las expresiones como Suma de Productos o como Productos de Sumas, respectivamente. Fíjese que el carácter ‘˜’ delante de una variable

equivale a la variable negada.

� Tanto desde la SdP como la PdS tienen la opción de consultar el circuito-

logigrama resultante en cada caso, y ver las expresiones con puertas NAND o

NOR y sus respectivos logigramas.

312 VVVFSdP ⋅+=

( ) ( )2132 VVVVFPdS +⋅+=

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2.1.3 Cargar el sistema por Expresión Booleana Como ya sabemos, la expresión inicial se puede expresar de forma directa en SdP, aunque no es la expresión óptima. Para ello se debería hacer el MdK.

� Creamos un sistema combinacional nuevo de nombre Ejemplo 2. � Se especifican las entradas (3) y las salidas (1).

� A continuación se selecciona Expresión Boolena y

se escribe la expresión anterior, teniendo en

cuenta que para negar se usa el ‘ – ‘ delante de

la variable. Al hacer la SdP se obtiene la expresión simplificada (ha de cuadrar

con la del ejercicio anterior, cambiando V1, V2, V3 por A,B,C respectivamente

2.1.4 Cargar el sistema por Forma Normal Disyuntiva/Conjuntiva

� Creamos un sistema combinacional nuevo de nombre Ejemplo 3.

CBACBACBACBACBAmF ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅==∑3

)5,4,3,1,0(

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� Si se tiene la expresión en forma de sumatorio de

minterms (Disyuntiva) o de productorio de

maxterms (Conjuntiva), resulta muy cómodo

introducir los datos en el sistema de esta forma.

Sólo se han de introducir las posiciones en las que se encuentran los ‘1’ o los ‘0’

en cada caso. Además, también permite indicar dónde hay términos ‘don’t care’ o

‘X’.

2.1.5 Cargar el sistema por Mapa de Karnaugh

� Creamos un sistema combinacional nuevo de nombre Ejemplo 3.

� Seleccionamos la opción

� La forma de rellenar el MdK es muy similar a la de rellenar la TdV. Vigile cómo están distribuidas las variables.

2.1.6 Modo Aprendizaje de Karnaugh El modo aprendizaje de Karnaugh nos

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permite montar los grupos y evaluar si son correctos.

2.2 SIMULACIÓN CON PSPICE 9.1

2.2.1 Dibujar el circuito en el Schematics

La familia 74XX contiene las puertas lógicas básicas. La 7404, por ejemplo, corresponde a la puerta inversora NOT.

7400 NAND 7402 NOR 7404 NOT 7408 AND 7432 OR 7486 XOR

Se trata ahora de dibujar con el PSPICE el circuito que generó el BOOLE en su forma de SdP.

� Para encontrar los DSTM,

busque por DigClock. Simulan las entradas. Configúrelos con los siguientes

valores:

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Entrada A: Entrada B: Entrada C:

� Es recomendable que cada cable de conexión con las entradas y salidas lo identifique con su respectivo nombre.

� Para lanzar la simulación,

configure previamente el trasient son una duración de 4µseg.

� Cuando lance la simulación, le saldrá en blanco: ha de seleccionar las variables

que desea visualizar. Vaya a Trace � Add Trace. Escoja A, B, C, F. Dele a OK.

Como puede comprobar, la simulación le devuelve la TdV inicial.

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2.3 EJERCICIO 1 Dada la función:

Realice un informe en doc, con todo detalle, en el que se dé respuestas a las siguientes preguntas.

a. Determine las entradas y salidas del SISTEMA. Determine el mínimo número de

bits en cada caso. b. Ingrese el sistema en el BOOLE usando el método de Forma Normal

Disyuntiva.

c. Mediante el método Modo Aprendizaje de Karnaugh determine los grupos necesarios para obtener la expresión como SdP. Adjunte imágenes del proceso.

d. Adjunte el circuito asociado a la SdP.

e. Implemente con PSPICE el sistema descrito por el BOOLE. Adjunte imagen.

f. Realice su simulación con el PSPICE. Adjunte imagen. Verifique que cumple con

la TdV.

∑∑ +=x

dmZ )13,12,11,10,3()15,8,7,5(4

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2.4 EJERCICIO 2

No todos los combates de boxeo acaban por KO. Para decidir el ganador cuando al final del combate los dos boxeadores están en pie, se han de recontar los puntos que los jueces han dado a cada uno. Habitualmente son tres los jueces por combate. Cada juez tiene dos pulsadores (uno rojo y otro azul) que identifican a cada boxeador. Cuando los jueces consideran que un boxeador ha hecho una acción de mérito, presiona el pulsador correspondiente. Para evitar suspicacias, se otorgan puntos si al menos dos de los tres jueces han pulsado simultáneamente al producirse la acción de mérito.

El sistema propuesto considera las características explicadas, pero en vez de llevar la cuenta de los puntos, deberá encender un indicador luminoso: si los jueces determinan que ha habido una acción de mérito, se encenderá el luminoso del boxeador que toque.

Realice un informe en doc, con todo detalle, en el que se dé respuestas a las siguientes preguntas. a. Determine las entradas y salidas del SISTEMA. Defina qué valores puede tomar

cada entrada o salida. Determine el mínimo número de bits en cada caso, y una posible codificación para cada entrada y salida.

b. Implemente en el BOOLE la TdV del sistema descrito anteriormente. Anote la

expresión SdP asociada para cada salida. Adjunte los circuitos respectivos.

c. Localice en el BOOLE el MdK y adjuntélo con las agrupaciones realizadas para las SdP de cada salida.

d. Implemente con PSPICE el sistema descrito por el BOOLE. Adjunte imagen.

e. Realice su simulación con el PSPICE. Adjunte imagen. Verifique que cumple con

la TdV.

J1

RA

J2

RA

J3

RA

SIS

TEM

A

PU

NT

UA

CIÓ

N

AR

N bits

M bits

M bits