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Diseñar un sistema de alarma a partir de la información suministrada por un sistema de
detección de temperatura que proporciona cuatro niveles (temperatura muy baja, baja,
alta y muy alta) codificados en binario (00, 01, 10, 11).
La señal de alarma debe activarse cuando se detecta el nivel de temperatura muy alta
(entradas 11), o si se detecta el nivel de temperatura alta (entradas 10) durante dos ciclos
seguidos de reloj y debe desaparecer cuando se detecta el nivel de temperatura muy baja
(entradas 00), o si se detecta el nivel de temperatura baja (entradas 01) durante dos ciclos
de reloj consecutivos.
El circuito debe ser diseñado siguiendo el esquema de un autómata de Moore.
Solución:
1) Diagrama de estados. Este es el diagrama de estados que yo obtendría. El significado
de los estados es el siguiente:
Estado S0: Estado inicial no hay alarma.
Se sale de este estado por que la
temperatura sea muy alta (va al S2) o
porque la temperatura sea alta (va al S1).
Estado S1: No hay alarma, pero se ha
producido la señal de temperatura alta. Si
se vuelve a repetir en el siguiente ciclo o
se produce la de temperatura muy alta
pasamos al S2. En cualquier otro caso
vuelve al S0
Estado S2: Se activa la alarma. Se sale
de este estado por que la temperatura
sea muy baja (va al S0) o porque la
temperatura sea baja (va al S3). En
cualquier otro caso se queda donde está.
Estado S3: La alarma sigue activa pero se puede desactivar. Si se vuelve a repetir la
entrada de temperatura baja en el siguiente ciclo o se produce la de temperatura muy baja
pasamos al S0. En cualquier otro caso volvemos al S2.
2) Tabla de estados siguientes y salida
Estado Actual
Estado Siguiente
Salida
XY = 00
XY = 01
XY = 10
XY = 11
S0
S0
S0
S1
S2
0
S1
S0
S0
S2
S2
0
S2
S0
S3
S2
S2
1
S3
S0
S0
S2
S2
1
3) Minimización de estados Empleamos la tabla de implicaciones que se rellena
inicialmente como aparece en la tabla siguiente. Después de comprobar los posibles
estados siguientes se ve que no hay estados equivalentes, por lo que los estados
definitivos son los inicialmente definidos
S1 S1 - S 2
S2
X
X
S3
X
X S0 - S 3
S0
S1
S2
4) Codificación de estados
Seguimos el método de mínimo cambio de bits. Una posible codificación que minimiza
este valor es la que aparece en la siguiente tabla.
Estado Código
S0
00
S1
01
S2
10
S3
11
5) Tabla de estados siguientes y salida codificada
Estado Actual
Estado Siguiente
XY = 00
XY = 01
Salida
XY = 10
XY = 11
Q1
Q0
Q'1
Q'0
Q'1
Q'0
Q'1
Q'0
Q'1
Q'0
S0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
S1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
S2
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
S3
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
6) Elección de los elementos de memoria y tabla de excitación de los mismos
Escogemos flip-flops D. Puesto que tenemos cuatro estados necesitamos dos elementos
de memoria (D1 y D0), es decir, dos variables de estado.
Estado Actual
Estado Siguiente
XY = 00
XY = 01
Salida
XY = 10
XY = 11
Q1
Q0
D1
D0
D1
D0
D1
D0
D1
D0
S0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
S1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
S2
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
S3
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
7) Ecuaciones de excitación de los biestables simplificadas
Los siguientes mapas de Karnaugh nos permiten obtener las ecuaciones de excitación.
Tendremos un total de tres ecuaciones. Dos para las entradas de los dos biestables y una
para la salida.
D 0 =Q1 Q 0 X Y Q1 Q0 X Y
D1= XY Q 0 X Q1 X Q1 Q0 Y
Z=Q1
8) Circuito
Circuito general en el que la señal de Clr es la señal de inicialización del circuito.
Circuito combinacional tanto para la salida como para la entrada de los biestables. El
circuito se ha implementado con puertas NAND. La salida Z coincide con la variable de
estado Q1.
9) Verificación – Simulación
Figura 1: Cronograma de funcionamiento del circuito. No están todas las posibles secuencias de transiciones, pero sí se reflejan las más
significativas.