diseño de sistemas secuenciales

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Diseño de Sistemas SecuencialesEl cambio es la única cosa en el universo que no cambia.

Helmuth Wilhem Científico alemán.

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Criterios de evaluaciónConcepto Puntos

Ex. Medio Termino 25

Actividades /6 15

Ex. Final 25

Proyecto Final 35

Suma 100

Proy. Adicionales /8 15

Valor agregado del Proyecto Final

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No Proyectos Vigentes Fecha limite

1 Alarma y Aviones

2 Multiplexor

3

Sumador de 2 números binarios de 8 Bits C/n (2 sn74283)

Comparador de 2 números binarios de 8 Bits C/n (2 sn7485)

4 Decodificador de BCD a 7 Segmentos, (0 a 9 )

y del 10 al 15 palabra de seis letras

5 Convertidores de código Jueves 2

6 Generación de la señal de sincronía Lunes 5

7 Diseño Secuencial ?

8 Contador

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LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES

29

FF2

30 1Día del trabajo

2PA5

3Diseño

Secuencial

6 PA6Diseño

Secuencial

7 8Diseño Secuencial

9 10Diseño

Secuencial

13 14 PA7 15Día del Maestro

16 17Diseño

Secuencial

20Diseño

Secuencial

21 PA8 22Diseño Secuencial

23 24Diseño

Secuencial

27 28 29EF M1

30EF M2

31EF M3

3EF M4

4 5 6 7

El examen final es a las 7 a. m. en la sala de informática

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Sistema Secuencial

Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida

no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino

también de la salida misma.

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Sistema Secuencial

Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino también de la salida misma.

En un semáforo de que depende decidir la luz que

sigue en encender ?

Cual es la luz que sigue

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Sistema Secuencial

Un Sistema Secuencial es aquel Sistema en donde los valores de salida no dependen únicamente de las combinaciones de entrada, sino también de la salida misma.

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clasificación

• Asíncrono: que no depende de una señal de sincronía

depende solo de un cambio de entrada.

• Síncrono en donde los cambios de estado dependen de

una señal de sincronía de los Flip Flops llamada reloj, Ck

o Clk.

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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones

Máquina de Moore la salida solo depende del estado presente.

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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones

Máquina de Moore la salida solo depende del estado presente.

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Modelos secuénciales síncronos y sus representaciones

Máquina de Mealy en el que la salida depende tanto de la entrada

como del estado presente.

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Cual es parte más difícil de la solución de un problema

Describirlo , Plantearlo, Identificarlo

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Diagrama de Transición

Grafos, Autómatas

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Tabla de Estados

EstadoPresente

Estado siguiente

X=0 X=1

Verde Verde Flecha

Flecha Flecha Ámbar

Ámbar Ámbar Rojo

Rojo Rojo Verde

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Un diagrama de transición se compone de:

Estados o Eventos:

Una condición o situación de un objeto, durante la cual satisface una condición, realiza una actividad o está esperando un evento.

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Un diagrama de transición se compone de:

Transición en el mismo estado:

Una entrada X cuyo estado próximo es el mismo que el anterior.

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Un diagrama de transición se compone de:

Transición entre dos estados:

Una relación entre estados que indica que un objeto que está en el primer

estado realizará una acción especificada y, entrará en el segundo estado

cuando un evento Y especificado ocurra y unas condiciones

especificadas sean satisfechas.

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Un diagrama de transición se compone de:

Entradas:

Combinaciones que establecen un

cambio de evento.

Salidas:

Valores combinacionales que

determinan un evento

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Metodología del Diseño Secuencial

1.- Especificar el Sistema (Diagrama de Transición).

2.- Determinar la cantidad de Flip Flops.

3.- Asignar los valores a los estados.

4.- Determinar las entradas y salidas.

a) Entrada de sincronía reloj.

b) Entradas combinacionales.

c) Salidas combinacionales.

d) Salidas registradas (FF’s).

5.- Construir una Tabla de Estados.

6.- Minimizar.

7.- Diagrama Esquemático.

8.- Implementación.

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Especificar el Sistema

Para especificar el

comportamiento del sistema

se puede hacer uso del

diagrama de transición, en

donde se indica la

secuencia deseada además

de las entradas, salidas y

estados.

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Determinar la cantidad de Flip Flops.

La cantidad de Flip Flops depende

de la cantidad de los Estados

utilizados en el diagrama de

transición, como lo indica la

siguiente tabla:

EstadosCantidad de Flip Flops

2 1

3 o 4 2

5 a 8 3

9 a 16 4

17 a 32 5

33 a 64 6

65 a 128 7

129 a 256 8

257 a 512 9

513 a 1024 10

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Asignar los valores a los estados.

La asignación de valores a

los estados pude ser al azar

y corresponden a las

combinaciones posibles que

pueden generar las salidas

Q’s de los Flip Flops.

EstadosSalidas FF’s

Q1 Q0

CI 0 0

Foco A 0 1

Foco B 1 0

Foco C 1 1Identificar cada estado

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Determinar las entradas y salidas

En esta parte se recomienda identificar las entradas y

salidas del sistema secuencial, usando un diagrama

de bloques como lo muestra la siguiente figura.

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Construir una Tabla de Estados

Entrada Estado

Presente Estado

Próximo Entradas de

Control Salidas

m

X Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R 0 Verde 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 Flecha 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0

2 Ámbar 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0

3 Rojo 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1

4 Verde 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

5 Flecha 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0

6 Ámbar 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0

7 Rojo 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

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Tabla de estados

EstadoPresente

Estado Siguiente

X=0 X=1

Verde Verde Flecha

Flecha Flecha Ámbar

Ámbar Ámbar Rojo

Rojo Rojo Verde

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Minimizar

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Diagrama Esquemático.

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Implementación

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Ejemplo 1

Diseñe un Sistema Secuencial síncrono que

represente la operación de un semáforo de

cuatro estados que se presentan en el

siguiente orden:

Verde, Flecha, Ámbar y Rojo

que cambie de estado con una señal

de transición positiva llamada Clk

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Especificar el Sistema

En este diagrama de transición se indica la secuencia del semáforo en donde los

cambios de estado se realizaran cada vez que le proporcionemos un pulso de

sincronía (Ck) a los Flip Flops.

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Determinar la cantidad de Flip Flops

Estados Cantidad de Flip Flops

2 1

3 o 4 2

5 a 8 3

9 a 16 4

17 a 32 5

Nuestro ejemplo esta compuesto de cuatro estados

Verde, Flecha, Ámbar y Rojo por lo que requeriremos

de dos Flip Flops y para identificarlos los llamaremos

Q1 y Q0.

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0

Verde

Flecha

Ámbar

Rojo

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0

Verde 0 0Flecha

Ámbar

Rojo

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar

Rojo

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo 1 1

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Asignar los valores a los estados

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0Verde 0 0Flecha 0 1Ámbar 1 0Rojo 1 1

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Determinar las entradas y salidas

Como se observa en la figura, el

sistema tiene una sola entrada

llamada Ck

Seis salidas de las cuales Verde,

Flecha, Ámbar y Rojo, son

Combinacionales.

Además de Q1 y Q0 son las

salidas de los Flip Flops o también

llamadas registradas (reg).

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde

Flecha

Ámbar

Rojo

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde

Flecha

Ámbar

Rojo

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde Flecha

Flecha

Ámbar

Rojo

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde Flecha

Flecha Ámbar

Ámbar

Rojo

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde Flecha

Flecha Ámbar

Ámbar Rojo

Rojo

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Construir una Tabla de Estados

EstadoPresente

EstadoSiguiente

Verde Flecha

Flecha Ámbar

Ámbar Rojo

Rojo Verde

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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R

0Verde 0 0

1Flecha 0 1

2Ámbar 1 0

3Rojo 1 1

0 1 1 0 0 0

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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1

2 Ámbar 1 0

3 Rojo 1 1

1 0 0 1 0 0

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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0

3 Rojo 1 1

1 1 0 0 1 0

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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

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La Tabla de estados con asignación de valores a los estados

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 ? 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Entradas de control

Qn Qn+1 R S J K T D

0 0 X 0 0 X 0 0

0 1 0 1 1 X 1 1

1 0 1 0 X 1 1 0

1 1 0 X X 0 0 1

Tabla de Excitación

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

110 110

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

101 101

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

110 110

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

101 101

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 ? 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 0 ? 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 ? 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 ? 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

0

000 000

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

110 110

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

0

011 011

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

1

101 101

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m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1

Qn Qn+1 T

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabla de Excitación

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Ecuaciones mínimas

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 Flecha 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1

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Ecuaciones mínimas

m

Entradas Salidas

Estado PresenteEntradas de

ControlSalidas

Q1 Q0 T1 T0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0

2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0

3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1

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Ecuaciones mínimas m

Entradas Salidas

Estado PresenteEntradas de

ControlSalidas

Q1 Q0 T1 T0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0

2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0

3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1

T1= Q0 T0= 1

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Ecuaciones mínimas m

Entradas Salidas

Estado PresenteEntradas de

ControlSalidas

Q1 Q0 T1 T0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 1 0 1 0 0

2Ámbar 1 0 0 1 0 0 1 0

3Rojo 1 1 1 1 0 0 0 1

T1= Q0

T0 = 1

Verde= Q1’ Q0’

Flecha= Q1’ Q0

Ambar= Q1 Q0’

Rojo= Q1 Q0

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ecuaciones mínimas Estado Presente Estado

SiguienteEntradas de

Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

1 1 0 0 1 1 0 0 0 1

T1= Q0

T0 = 1

Verde= Q1’ Q0’

Flecha= Q1’ Q0

Ambar= Q1 Q0’

Rojo= Q1 Q0

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Diagrama Esquemático

T1= Q0

T0 = 1

Verde= Q1’ Q0’

Flecha= Q1’ Q0

Ambar= Q1 Q0’

Rojo= Q1 Q0

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Para Flip Flop D

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 0 0 1 0 0

2 Ámbar 1 0 1 1 0 0 1 0

3 Rojo 1 1 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 D

0 0 0

0 1 1

1 0 0

1 1 1

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Para Flip Flop D

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0

2Ámbar 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0

3Rojo 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

Qn Qn+1 D

0 0 0

0 1 1

1 0 0

1 1 1

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Para Flip Flop D

m

Estado Presente EstadoSiguiente

Entradas de Control Salidas

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 D1 D0 V F A R

0Verde 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1Flecha 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0

2Ámbar 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0

3Rojo 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

0

1

1

0

1 1

0 0

D1 = Q1Q0 D0 = Q0’

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D1 = Q1Q0 D0 = Q0’

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Para Flip Flop JK Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0

0 0 0 0 1

1 0 1 1 0

2 1 0 1 1

3 1 1 0 0

Qn Qn+1 J K

0 0 0 X

0 1 1 X

1 0 X 1

1 1 X 0

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Para Flip Flop JK Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0

0 0 0 0 1 0 X 1 X

1 0 1 1 0 1 X X 1

2 1 0 1 1 X 0 1 X

3 1 1 0 0 X 1 X 1

Qn Qn+1 J K

0 0 0 X

0 1 1 X

1 0 X 1

1 1 X 0

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Para Flip Flop JK Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 J1 K1 J0 K0

0 0 0 0 1 0 X 1 X

1 0 1 1 0 1 X X 1

2 1 0 1 1 X 0 1 X

3 1 1 0 0 X 1 X 1

0

1

X

X

X

X

0

1

1 1

X X

X X

1 1

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0

1

X

X

X

X

0

1

1 1

X X

X X

1 1

J1=Q0 K1=Q0 J0=1 K0=1

J1=K1= Q0

J0=K0 = 1

Verde= Q1’ Q0’

Flecha= Q1’ Q0

Ambar= Q1 Q0’

Rojo= Q1 Q0

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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0

0 0 0 0 1

1 0 1 1 0

2 1 0 1 1

3 1 1 0 0

Qn Qn+1 R S

0 0 X 0

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 0 X

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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0

0 0 0 0 1 X 0 0 1

1 0 1 1 0 0 1 1 0

2 1 0 1 1 0 X 0 1

3 1 1 0 0 1 0 1 0

Qn Qn+1 R S

0 0 X 0

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 0 X

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Para Flip Flop RS Estado Presente Estado

PróximoEntradas de

Control

Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 R1 S1 R0 S0

0 0 0 0 1 X 0 0 1

1 0 1 1 0 0 1 1 0

2 1 0 1 1 0 X 0 1

3 1 1 0 0 1 0 1 0

x

0

0

1

0

1

X

0

0

1

0

1

1

0

1

0

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Para Flip Flop RS

x

0

0

1

0

1

X

0

0

1

0

1

1

0

1

0

R1= Q1 Q0 S1= Q1 Q0 R0= Q0 R0= Q0

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FF T T1= Q0 T0 = 1

FF D D1 = Q1Q0D0=Q0

’

FF JK J1=Q0 K1=Q0 J0=1 K0=1

FF RS R1=Q1 Q0 S1=Q1’ Q0 R0=Q0R0=Q0

’

Comparación

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Código en Abel-Hdl

1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas

2.- Sincronización

3.- Asignación de valores a los estados

4.- Diagrama de transición (State_Diagram, Truth Table)

5.- Simulación ( Test_vectors)

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Código en Abel-Hdl

Module sem

“Entrada

Ck pin 1;

“Salidas Combinacionales

Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;

“Salidas Registradas

Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;

1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas

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2.- Sincronización

"sincronizacion de los Flip Flops

Sinc=[Q1,Q0];Equations

Sinc.clk=Ck;

Ck

D0 Q0 Q1

Ck

D1

Ck

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3.- Asignación de valores a los estados

"Asignación de valores a los estadosdeclarationsVerde = [0,0];Flecha = [0,1];Ambar = [1,0];Rojo = [1,1];

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0

Verde 0 0

Flecha 0 1

Ámbar 1 0

Rojo 1 1

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4.- Diagrama de transición

"Diagrama de transición

State_Diagram Sinc

STATE Verde:

Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;

goto Flecha;

STATE Flecha:

Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;

goto Ambar;

STATE Ambar:

Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;

goto Rojo;

STATE Rojo:

Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;

goto Verde;

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Test_vectors([Ck]->[Q1,Q0,Ve, Fl, Am, Ro])[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];[.c.]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];END

5.-Simulación

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Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Metodología del Diseño Secuencial

1.- Especificar el Sistema (Diagrama de Transición).

2.- Determinar la cantidad de Flip Flops.

3.- Asignar los valores a los estados.

4.- Determinar las entradas y salidas.

a) Entrada de sincronía reloj.

b) Entradas combinacionales.

c) Salidas combinacionales.

d) Salidas registradas (FF’s).

5.- Construir una Tabla de Estados.

6.- Minimizar.

7.- Diagrama Esquemático.

8.- Implementación.

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Ejemplo 2

Diseñe un Sistema Secuencial síncrono que

represente la operación de un semáforo

de cuatro estados que se presentan en el

siguiente orden: Verde, Flecha, Ámbar

y Rojo, además incluya una Entrada

X de modo que:

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Ejemplo 2

Si X=1, el sistema deberá de permanecer en el mismo estado

Si X=0, el sistema deberá de cambiar al estado siguiente

X

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Diagrama de transición

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Asignar los valores a los estados

EstadosAsignación de valores

a los estados

Q1 Q0Verde 0 0

Flecha 0 1

Ámbar 1 0

Rojo 1 1

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Tabla de estados

EstadoPresente

Estado Siguiente

X=0 X=1

Verde Flecha Verde

Flecha Ámbar Flecha

Ámbar Rojo Ámbar

Rojo Verde Rojo

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Código en Abel-Hdl

Module sem

“Entrada

Ck, X pin 1,2;

“Salidas Combinacionales

Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;

“Salidas Registradas

Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;

1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas

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Sincronización

"sincronización de los Flip FlopsSinc=[Q1,Q0];EquationsSinc.clk=Ck;

Ck

D0 Q0 Q1

Ck

D1

Ck

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Asignación de valores a los estados

"Asignación de valores a los estadosdeclarations

Verde = [0,0];Flecha = [0,1];Ambar = [1,0];Rojo = [1,1];

Estados

Asignación de valores a los estados

Q1 Q0

Verde 0 0

Flecha 0 1

Ámbar 1 0

Rojo 1 1

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Diagrama de transición"Diagrama de transiciónState_Diagram SincSTATE Verde:Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;If !X then Flecha else Verde;STATE Flecha:Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;

If !X then Ambar;

If X then Flecha;STATE Ambar:Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;If !X then Rojo else Ambar;STATE Rojo:Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;If !X then Verde else Rojo;

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Test_vectors

([Ck,X]->[Q1,Q0,Ve, Fl, Am, Ro])

[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,1]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

[.c.,0]->[.x.,.x.,.x.,.x.,.x.,.x.];

END

Simulación

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Simulación

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Entrada Estado PresenteEstado

PróximoEntradas de Control Salidas

X Q1 Q0 Q1+1 Q0+1 T1 T0 V F A R

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0

0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0

1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0

1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0

1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1

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mEntrada Estado Presente

Entradas de Control

X Q1 Q0 T1 T0

0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0

2 0 1 0 0 0

3 0 1 1 0 0

4 1 0 0 0 1

5 1 0 1 1 1

6 1 1 0 0 1

7 1 1 1 1 1

X Q1

T1 00 01 11 10

Q

0

0 0 0 0 0

1 0 0 1 1

X Q1

T0 00 01 11 10

Q

0

0 0 0 1 1

1 0 0 1 1

T1 = X Q0

T0 = X

0 2 6 4

1 3 7 5

0 2 6 4

1 3 7 5

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T1 = X Q0T0 = X

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Código en Abel-Hdl

1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas

2.- Sincronización

3.- Asignación de valores a los estados

4.- Diagrama de transición (State_Diagram, Truth Table)

5.- Simulación ( Test_vectors)

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Metodología de Diseño Sistemas Secuenciales con el uso de HDL y su implementación en un PLD

1.- Especificar el sistema (Diagrama de transición)

2.- Determinar la cantidad de Flip Flops

3.- Asignar valores a los estados

4.- Diagrama de Bloque (entradas y salidas)

5.- Construir la tabla de estado siguiente

6.- Codificación en ABEL-HDL

a) entradas y salidas

b) Sincronización de los Flip Flops

c) Asignación de valores a los estados

d) definir la secuencia (state_diagram o Truth_table)

e) Simulación

7.- Implementación

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Ejemplo 3

X Y Acción

0 0 Cambiar al estado siguiente

0 1 Permanecer en el mismo estado

1 0 Avanzar dos estados

1 1 Retroceder un estado

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Ejemplo 3

X Y ACCION

0 0 Cambiar al estado siguiente

0 1 Permanecer en el mismo estado

1 0 Avanzar dos estados

1 1 Retroceder un estado

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ejemplo 3

X Y ACCION

0 0 Cambiar al estado siguiente

0 1 Permanecer en el mismo estado

1 0 Avanzar dos estados

1 1 Retroceder un estado

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ejemplo 3

X Y ACCION

0 0 Cambiar al estado siguiente

0 1 Permanecer en el mismo estado

1 0 Avanzar dos estados

1 1 Retroceder un estado

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ejemplo 3

X Y ACCION

0 0 Cambiar al estado siguiente

0 1 Permanecer en el mismo estado

1 0 Avanzar dos estados

1 1 Retroceder un estado

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Entradas y Salidas

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

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EstadoPresente

Estado siguiente

00 01 10 11

Verde

Flecha

Ámbar

Rojo

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

EstadoPresente

Estado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha

Flecha Ámbar

Ámbar Rojo

Rojo Verde

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

EstadoPresente

Estado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde

Flecha Ámbar Flecha

Ámbar Rojo Ámbar

Rojo Verde Rojo

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

EstadoPresente

Estado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar

Flecha Ámbar Flecha Rojo

Ámbar Rojo Ámbar Verde

Rojo Verde Rojo Flecha

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EstadoPresente

Estado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo

Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde

Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar

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EstadoPresente

Estado siguiente Salidas

00 01 10 11 V F A R

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo 1 0 0 0

Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde 0 1 0 0

Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha 0 0 1 0

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar 0 0 0 1

Tabla de estado siguiente

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

EstadoPresent

e

Estado siguiente Flip Flops Salidas

00 01 1011

Q1 Q0 V F A R

VerdeFlech

a VerdeÁmba

rRojo 0 0 1 0 0 0

FlechaÁmba

rFlech

a Rojo Verde 0 1 0 1 0 0

Ámbar RojoÁmba

r Verde Flecha 1 0 0 0 1 0

Rojo Verde RojoFlech

a Ámbar 1 1 0 0 0 1

Tabla de estado siguiente

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

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Código en Abel-Hdl

Module semxy

“Entradas

Ck,X,Y pin 1..3;

“Salidas Combinacionales

Ve, Fl, Am, Ro pin 19..16 istype ‘com’;

“Salidas Registradas

Q1,Q0 pin 15,14 istype ‘reg’;

1.- Diagrama de Bloques Entradas y Salidas

19181716

1514

11

1

2

3

VeFl

Am

Ro

Q1

Q0Ck

X

Y

GA

L16

V8

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Sincronización

"sincronizacion de los Flip FlopsFIME=[Q1,Q0];EquationsFIME.clk=Ck;

Ck

D0 Q0 Q1

Ck

D1

Ck

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Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Asignación de valores a los estados

"Asignacion de valores a los estadosdeclarationsVerde=[0,0];Flecha=[0,1];Ambar=[1,0];Rojo=[1,1];

EstadosAsignación de valores

a los estados

Q1 Q0

Verde 0 0

Flecha 0 1

Ámbar 1 0

Rojo 1 1

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

State_Diagram FIME

State Verde:

Ve=1; Fl=0; Am=0; Ro=0;

if !X&!Y then Flecha;

if !X &Y then Verde;

if X& !Y then Ambar;

if X&Y then Rojo;

E PEstado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo

Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde

Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

State Flecha:

Ve=0; Fl=1; Am=0; Ro=0;

if !X & !Y then Ambar;

if !X &Y then Flecha;

if X& !Y then Rojo;

if X&Y then Verde;

E PEstado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo

Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde

Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar

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State Ambar:

Ve=0; Fl=0; Am=1; Ro=0;

if !X & !Y then Rojo;

if !X &Y then Ambar;

if X& !Y then Verde;

if X&Y then Flecha;

E PEstado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo

Flecha Ámbar Flecha Rojo Verde

Ámbar Rojo Ámbar Verde Flecha

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar

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State Rojo:

Ve=0; Fl=0; Am=0; Ro=1;

if !X& !Y then Verde;

if !X &Y then Rojo;

if X& !Y then Flecha;

if X&Y then Ambar;

E PEstado siguiente

00 01 10 11

Verde Flecha Verde Ámbar Rojo

Flecha ÁmbarFlech

a Rojo Verde

Ámbar RojoÁmba

r Verde Flecha

Rojo Verde Rojo Flecha Ámbar

Mayo de 2013Sistemas DigitalesElectrónica Digital I

Universidad Autónoma de Nuevo LeónFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Simulación

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Elabore el código en ABEL-HDL

1.- entradas y salidas2.- Sincronización3.- Asignar valores a los estados4.- describir la secuencia por estados5.- Test_ Vectors

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