Instrumentación electrónica virtual - BOOLE

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<ul><li> 1. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 1 de 8 1. INTRODUCCIN El objetivo de esta prctica es dar a conocer dos herramientas software que nos permitirn analizar y simular circuitos electrnicos digitales. Los SW a usar sern: BOOLE.EXE. Este es un SW gratuito desarrollado por el profesor Javier Garca Zuba, de la Universidad de Deusto. En su funcionamiento combinacional (en el tema siguiente se estudiar el secuencial), permite extraer expresiones lgicas ptimas, en forma de SdP o bien PdS, a partir de TdVs o expresiones booleanas. Incluye un modo de aprendizaje para extraer expresiones lgicas de los MdK. Puede descargar el boole.exe desde el campus o desde: http://paginaspersonales.deusto.es/zubia/ PSPICE 9.1. Se presentarn las libreras de componentes digitales, puertas lgicas bsicas en esta primera prctica digital, y su simulacin y/o cronograma. 2. EJERCICIO DE APRENDIZAJE. A partir de la expresin dada, se realizar su anlisis mediante BOOLE y la simulacin con PSPICE. 2.1 Anlisis 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. Nmero de variables de entrada y salida y ponerle nombres (se pueden dejar las letras asignadas por defecto). = 3 )5,4,3,1,0(mF </li></ul> <p> 2. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 2 de 8 Rellenar TdV (Tabla de Verdad Manual). Para poner los valores en las casillas clicke sobre ellas y se irn alternando el 0, 1, X. Si le resulta til, los botones Ceros y Unos rellenan todas las casillas a esos valores y luego slo ha de rectificar las que considere. Dele a Salir tras rellenar la TdV y guarde el sistema. 2.1.2 Representacin 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. Fjese que el carcter delante de una variable equivale a la variable negada. Tanto desde la SdP como la PdS tienen la opcin 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 ++= 3. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 3 de 8 2.1.3 Cargar el sistema por Expresin Booleana Como ya sabemos, la expresin inicial se puede expresar de forma directa en SdP, aunque no es la expresin ptima. Para ello se debera hacer el MdK. Creamos un sistema combinacional nuevo de nombre Ejemplo 2. Se especifican las entradas (3) y las salidas (1). A continuacin se selecciona Expresin Boolena y se escribe la expresin anterior, teniendo en cuenta que para negar se usa el delante de la variable. Al hacer la SdP se obtiene la expresin 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( 4. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 4 de 8 Si se tiene la expresin en forma de sumatorio de minterms (Disyuntiva) o de productorio de maxterms (Conjuntiva), resulta muy cmodo introducir los datos en el sistema de esta forma. Slo se han de introducir las posiciones en las que se encuentran los 1 o los 0 en cada caso. Adems, tambin permite indicar dnde hay trminos dont care o X. 2.1.5 Cargar el sistema por Mapa de Karnaugh Creamos un sistema combinacional nuevo de nombre Ejemplo 3. Seleccionamos la opcin La forma de rellenar el MdK es muy similar a la de rellenar la TdV. Vigile cmo estn distribuidas las variables. 2.1.6 Modo Aprendizaje de Karnaugh El modo aprendizaje de Karnaugh nos 5. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 5 de 8 permite montar los grupos y evaluar si son correctos. 2.2 SIMULACIN CON PSPICE 9.1 2.2.1 Dibujar el circuito en el Schematics La familia 74XX contiene las puertas lgicas bsicas. 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 gener el BOOLE en su forma de SdP. Para encontrar los DSTM, busque por DigClock. Simulan las entradas. Configrelos con los siguientes valores: 6. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 6 de 8 Entrada A: Entrada B: Entrada C: Es recomendable que cada cable de conexin con las entradas y salidas lo identifique con su respectivo nombre. Para lanzar la simulacin, configure previamente el trasient son una duracin de 4seg. Cuando lance la simulacin, le saldr 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 simulacin le devuelve la TdV inicial. 7. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 7 de 8 2.3 EJERCICIO 1 Dada la funcin: Realice un informe en doc, con todo detalle, en el que se d respuestas a las siguientes preguntas. a. Determine las entradas y salidas del SISTEMA. Determine el mnimo nmero de bits en cada caso. b. Ingrese el sistema en el BOOLE usando el mtodo de Forma Normal Disyuntiva. c. Mediante el mtodo Modo Aprendizaje de Karnaugh determine los grupos necesarios para obtener la expresin como SdP. Adjunte imgenes 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 simulacin con el PSPICE. Adjunte imagen. Verifique que cumple con la TdV. += x dmZ )13,12,11,10,3()15,8,7,5( 4 8. ELECTRNICA XABIER PREZ TEMA7 Prctica 01 Pgina 8 de 8 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 estn 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 accin de mrito, presiona el pulsador correspondiente. Para evitar suspicacias, se otorgan puntos si al menos dos de los tres jueces han pulsado simultneamente al producirse la accin de mrito. El sistema propuesto considera las caractersticas explicadas, pero en vez de llevar la cuenta de los puntos, deber encender un indicador luminoso: si los jueces determinan que ha habido una accin de mrito, se encender el luminoso del boxeador que toque. Realice un informe en doc, con todo detalle, en el que se d respuestas a las siguientes preguntas. a. Determine las entradas y salidas del SISTEMA. Defina qu valores puede tomar cada entrada o salida. Determine el mnimo nmero de bits en cada caso, y una posible codificacin para cada entrada y salida. b. Implemente en el BOOLE la TdV del sistema descrito anteriormente. Anote la expresin SdP asociada para cada salida. Adjunte los circuitos respectivos. c. Localice en el BOOLE el MdK y adjuntlo 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 simulacin con el PSPICE. Adjunte imagen. Verifique que cumple con la TdV. J1 RA J2 RA J3 RA SISTEMA PUNTUACIN AR N bits M bits M bits </p>