Juan David Combita Murcia, 20181007017
Electrónica Digital
Grupo 743
Universidad Distrital Francisco José
I. Objetivos:
Objetivo general:
Realizar la visualización de los 4 últimos dígitos de su código en un display de 7 segmentos utilizando visualización dinámica.
Objetivos específicos:
1) Indicar las dimensiones de la memoria ROM que debe utilizar para guardar la información de su código en BCD.
2) Generar la memoria ROM del tamaño anterior para guarda la información necesaria.
3) Implementar el decodificador de BCD a 7 segmentos.
4) Lograr utilizando multiplexores y demultiplexores que se encienda un único segmento en cada cambio del contador.
II. Recursos:
1) Simulador CircuitVerse http://circuitverse.org/.
2) Link para iniciar a trabajar: https://circuitverse.org/users/25963/projects/108292.
III. Marco teórico:
La memoria ROM:
Una memoria ROM (Read Only Memory) por sus siglas en ingles, es un arreglo de un decodificador de M lineas a la entrada y un bloque de N x N donde se guardan los datos que se quieren almacenar en esta dirección, usualmente se refiere a la memoria como una memoria de 2^MxN bits. Una memoria de 2^MxN puede almacenar 2^M datos de N bits, y sus direcciones van desde 0 hasta 2^M - 1.
Como se puede observar en la figura 1, se encuentra el decodificador que es el que va a seleccionar cada una de las filas de la memoria para tomar el dato que se encuentre en esa tupla, lo que se encuentra al final es un buffer tristate que conecta o deja un estado de desconexion o alta impedancia:[1]
Figura 1: Esquema de una memoria ROM, tomado del ejemplo 6.11 del libro Fundamentos de logica digital con diseño en VHDL, Brown.
Decodificador:
Un decodificador es un dispositivo digital que permitirá cambiar un código de M lineas a un código de 2^M lineas, un ejemplo de este es el circuito es el implementado en la practica anterior para poder hacer que cuando el clock fuera 0, se activara una salida y cuando fuera 1, se activara la otra salida, este se conoce como decodificador One Hot (por lo que solo una salida se encuentra activa en cada instante).[1]
Demultiplexor:
Así como el multiplexor es el que se encarga de seleccionar una entrada (de las posibles 2^n
, donde n es la cantidad de selectores) y llevarla a la salida, el demultiplexor hace la tarea contraria a este, de tal manera que de una única linea se puede tomar un dato en un instante especifico de tiempo y llevarlo a una salida que sera seleccionada por el pin selector. Una de las aplicaciones mas conocidas de estos dispositivos es la multiplexacion por división en el tiempo de un canal de comunicaciones.
Por lo tanto el demultiplexor es un dispositivo que puede llevar el dato en la entrada a una de sus 2^n salidas, donde n es el numero de selectores de ́este, cumple la tarea inversa. Su tabla de verdad se puede apreciar en la tabla 1, y su ecuación se encuentra después de esta:[1]
Tabla 1: Tabla de verdad de un multiplexor 1 a 2 básico.
IV. Simulaciones y análisis de resultados:
Para la practica numero 8, se propone realizar un circuito que tenga una entrada de dos bits que permita ver los 4 últimos dígitos del código estudiantil en un display de 7 segmentos mediante visualización dinámica (manteniendo uno de los segmentos encendido a la vez, de tal manera que se aproveche la persistencia visual este efecto) haciendo uso de los elementos vistos en clase y adicionando la ROM, el Demux y el decodificador que necesite.
A partir de un circuito base de un contador de 3 bits, compartido por el docente, el cual servirá para obtener la visualización dinámica en el display de 7 segmentos.
Inicialmente, se realizo una memoria ROM 4x4, mediante un Demux 1 a 2 con enable, independiente mente que este siempre esta habilitado, con la siguiente ecuación:
Haciendo uso de este, se implemento una Decodificador 1 a 2, igualmente con enable, y así mismo, haciendo uso de dos decodificadores 1 a 2 se realizo el Decodificador 2 a 4. La memoria ROM 4x4, la cual guardara, dependiendo de los estados que insertemos, los últimos cuatro dígitos del código estudiantil personal, en mi caso 7017. Al introducir el binario 00, como valores de entrada, su salida sera el 0111 correspondiente al numero 7 decimal, y así sucesivamente con los posteriores dígitos.
Luego se realizo un Decodificador de BCD a 7 segmentos únicamente para los decimales 7, 0 y 1, que son los únicos que se verían reflejados en el 7 segmentos. Su tabla de verdad es la siguiente:
Para implementar la visualización dinámica, se hace uso de un Mux 8 a 1 el cual depende del contador, en cada instante de tiempo, el cual al ser lo suficientemente rapido, aparenta que todas sus entradas se reflejan en la correspondiente salida del Mux.
Para realizar un Mux 8 a 1 se hace uso de 7 Mux 2 a 1, los cuales fueron elaborador en la practica anterior. Estos se conectan consecutivamente para ir obteniendo cada una de sus entradas en función de los 3 selectores que corresponden a un Mux 8 a 1.
Para ir seleccionando cada salida del Mux 8 a 1 e ilustrarla en un display de 7 segmentos, es necesario hacer uso de un Demux 1 a 8, el cual, al igual que el Mux 8 a 1, depende del contador, que va conectado a sus 3 selectores.
El Demux 8 a 1 se realiza a partir de 4 Demux 1 a 2, 4 compuertas OR y 2 inversores.
Finalmente se conecta el Demux al 7 segmentos. Este refleja los dígitos que guardamos en la memoria ROM, implementando la visualización dinámica. Ya que el contador tiene 8 posibles estados, le damos un valor máximo de 7, evitando un estado del cual no se esta haciendo uso.
Dicho todo lo anterior, el montaje finalizado, implementando subcircuitos, donde el proceso principal es el main, es el siguiente:
V. Conclusiones:
Entendiendo la visualización dinámica, podemos ver que el simulador no refleja lo que se esperaría, ya que a una frecuencia suficientemente alta, este debería aparentar una iluminación continua dependiendo de sus entradas. Esto se realiza para ahorrar energia, ya que prácticamente al no estar todos los leds del display encendidos al tiempo, dicho dispositivo consume menos energía.
VI. Vídeo:
Referencias:
[1] Guía practica 8.
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