Laboratorio 7 - Sumador BCD Visualización dinámica
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Ingeniería
Ingeniería Electrónica
Laboratorio Fundamentos de Circuitos Digitales
Sumador BCD con visualización dinámica
Gerson Tovar
Código: 20162005461
En los circuitos lógicos, podemos crear combinaciones para todo tipo de aplicaciones. Así es posible satisfacer todas las necesidades que se presentan al resolver un problema.
El problema que se presenta a continuación consiste en crear un sumador BCD y mostrar el resultado de la suma en dos Displays 7 segmentos.
En las prácticas anteriores, hemos aprendido sobre sumadores de 1 bit, decodificadores para Display de 7 segmentos, comparadores, y para realizar la práctica añadiremos un multiplexor a los anteriores circuitos.
Multiplexor: Un multiplexor, en su versión más básica, es un circuito combinacional que posee varias entradas y una única salida. Es usado por su capcidad de dirigir información que proviene de distintas fuentes y agruparlas todas en una misma línea de destino común.
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| Símbolo lógico multiplexor. Imagen tomada del libro:Thomas L. Floyd. Fundamentos de circuitos digitales (1977). |
Materiales.
-Elementos dentro de la plataforma: Inputs, Outputs.
-Gates OR.
-Gates NOT.
-Gates AND.-Gates XOR.
-Gates NAND.
-Gates AND.
-Gates XNOR.
-Display de 7 segmentos.
Metodología.
Empezaremos creando un sumador de 4 bits que ya hemos visto anteriormente en una práctica.
Empezaremos creando un sumador de 4 bits que ya hemos visto anteriormente en una práctica.
Para ello, vamos a usar un sumador de 1 bit y a conectarlo con otros 3 sumadores de 1 bit.
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| Sumador 1 Bit. |
De ésta manera, el circuito para un sumador de 4 Bits es el siguiente:
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| Sumador 4 Bits. |
Luego realizamos un comparador de 5 Bits, y para ello partiremos de un comparador de 4 Bits que se crea a partir de dos comparadores de 2 Bits y añadiremos un compador de 1 Bit.
Para el comparador de 4 Bits, partimos del mapa de Karnaugh:
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| Mapa de Karnaugh G. |
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| Mapa de Karnaugh E. |
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| Mapa de Karnaugh L. |
Así, las ecuaciones del comparador son:
G = GL LM' + GM EM'
E = GL' LL' GM' LM'
L = GM' EL' GL' + GM' EM'
Luego las implementamos en el simulador:
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| Comparador de 4 Bits, a partir de comparadores de 2 Bits. |
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En la suma BCD, si un resultado es mayor que 9 será un error. Así que el comparador debe diseñarse corrigiendo este error. Para ello es necesario comparar la salida directamente con el número mayor, que es 9. A la suma BCD debe sumarse 6, así el resultado será correcto y se habrá corregido el error.
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| Comparador 5 Bits con error corregido. |
Luego realizamos el Multiplexor 8 a 4, y partiremos del esquema de un Multiplexor 2 a 1 visto en clase:
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| Multiplexor 2 a 1. |
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| Multiplexor 4 a 2. |
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| Multiplexor 8 a 4. |
Como el simulador no posee Display de 7 segmentos con pin común, tenemos que hacer un habilitador para los dos displays. Esto se hace tomando cada una de las entradas y salidas del Display, y conectandolás mediante una compuerta AND en donde una de sus entradas irá conectada a un pin de entrada que se llamrá Enable.
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| Enable Display. |
Luego haremos una activador One hot para dos Bits que son los acarreos del Multiplexor 8 a 4. Consiste en desactivar una línea, mientras la otra está activada.
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| One Hot 2 Bits. |
Por último, haremos el decodificador BCD. Para ello tomaremos su tabla de verdad, y realizaremos los mapas de Karnaugh para cada salida.
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| Tabla de verdad Decodificador BCD. |
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| Mapa de Karnaugh para segmento a. |
a = A+C+BD+B'D'
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| Mapa de Karnaugh para segmento b. |
b = B'+CD+C'D'
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| Mapa de Karnaugh para segmento c. |
c = C'+B+D
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| Mapa de Karnaugh para segmento d. |
d = A+BC'D+B'D'+B'C+CD'
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| Mapa de Karnaugh para segmento e. |
e = CD'+B'D'
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| Mapa de Karnaugh para segmento f. |
f = A+BD'+C'D'+BC'
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| Mapa de Karnaugh para segmento g. |
g = A+BC'+B'C+CD
Por último, montamos todo el circuito y nos queda de la siguiente manera:
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| Circuito completo en Circuitverse. |
Análisis de resultados.
-La implementación del circuito Enable hace más extenso el montaje, pero es una buena herramienta para evitar que ambos Displays muestren los mismos datos.
-El circuito resultante es un poco extenso, y por eso deben hacerse controles cada ciertas partes del circuito, para verificar que la salida sea correcta.
-El circuito resultante es un poco extenso, y por eso deben hacerse controles cada ciertas partes del circuito, para verificar que la salida sea correcta.
Conclusiones.
-El simulador presenta fallas cuando el contador de tiempo está mucho tiempo encendido. Esto se corrige cambiando a otra pestaña y regresando nuevamente.
-Los Multiplexores son circuitos muy eficaces para transportar la información por un mínimo de canales. No obstante, el simulador puede presentar algunos errores cuando se intenta editar un Subcircuito de Multiplexor.
Bibliografía.
-Thomas L. Floyd. Fundamentos de sistemas digitales.
-https://logicadigital136407814.wordpress.com/2018/05/31/5-visualizacion-dinamica-bcd-hexadecimal-1-display-7-segmentos/ |
| Click aquí para ver los circuitos. |
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