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electronica digital lab VII, Resúmenes de Circuitos Digitales

Instituto Tecnológico de Santo DomingoCircuitos Digitales

esta es otra practica de lab de digital

Tipo: Resúmenes

2024/2025

Subido el 26/06/2025

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Electrónica Digital.
PRÁCTICA LAB IV
CIRCUITOS COMBINACIONALES
DEPARTAMENTO DE MECATRÓNICA.
Obed Hernández Castillo
Estudiantes:
Paul Antonio Martínez Fernández.
Matrícula: 2024-1267.
17, 6, 2025
I. INTRODUCCIÓN.
En esta practica vamos a estar realizando los
ejercicios 9 y 10, del PDF de LAB de
combinacionales dentro del cual será diseñado
teóricamente, el diseño de circuitos
fundamentales como sumadores, restadores y un
multiplicador de dos palabras de 4 bits. La
implementación del multiplicador en Verilog, a
su vez implementado físicamente con un FPGA
25k.
Palabras Clave: Circuitos Combinacionales, FPGA,
Verilog, Multiplicador, Sumador / Restador, K-maps,
Tabla de Verdad, Multisim, Displays de 7 Segmentos
y Lógica Booleana.
.
II. MARCO TEÓRICO.
1. Circuitos Combinacionales: Los circuitos
combinacionales son un tipo de circuito lógico
cuyas salidas dependen únicamente de las
entradas actuales en un momento dado. A
diferencia de los circuitos secuenciales, no poseen
memoria ni estados internos; por lo tanto, sus
salidas cambian instantáneamente en respuesta a
cualquier cambio en las entradas. La base de su
funcionamiento se fundamenta en las operaciones
del álgebra de Boole, donde las compuertas
lógicas (AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR y
XNOR) son los elementos constructivos
esenciales.
2. Aritmética Digital: Sumadores,
Restadores y Multiplicadores:
• Sumadores: Los sumadores son circuitos
combinacionales fundamentales diseñados
para realizar la operación de adición binaria.
• Restadores: La resta en sistemas digitales a
menudo se implementa utilizando el
complemento a dos. Un restador se puede
construir adaptando un sumador, invirtiendo
los bits del sustraendo y agregando un bit de
acarreo inicial, lo que permite que el mismo
hardware realice tanto sumas como restas.
• Multiplicadores: La multiplicación binaria
es una operación más compleja que puede ser
descompuesta en una serie de sumas y
desplazamientos. Un multiplicador de dos
palabras de 4 bits generará un producto de 8
bits.
III. MATERIALES Y PROGRAMAS:
1. Multisim
2. Gowin
3. Protoboard
4. FPGA-25k
5. Led 7 segmentos.
pf3
pf4
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¡Descarga electronica digital lab VII y más Resúmenes en PDF de Circuitos Digitales solo en Docsity!

Electrónica Digital.

PRÁCTICA LAB IV

CIRCUITOS COMBINACIONALES

DEPARTAMENTO DE MECATRÓNICA.

Obed Hernández Castillo Estudiantes: Paul Antonio Martínez Fernández. Matrícula: 2024 - 1267.

I. INTRODUCCIÓN.

En esta practica vamos a estar realizando los ejercicios 9 y 10, del PDF de LAB de combinacionales dentro del cual será diseñado teóricamente, el diseño de circuitos fundamentales como sumadores, restadores y un multiplicador de dos palabras de 4 bits. La implementación del multiplicador en Verilog, a su vez implementado físicamente con un FPGA 25k. Palabras Clave: Circuitos Combinacionales, FPGA, Verilog, Multiplicador, Sumador / Restador, K-maps, Tabla de Verdad, Multisim, Displays de 7 Segmentos y Lógica Booleana. . II. MARCO TEÓRICO.

  1. Circuitos Combinacionales: Los circuitos combinacionales son un tipo de circuito lógico cuyas salidas dependen únicamente de las entradas actuales en un momento dado. A diferencia de los circuitos secuenciales, no poseen memoria ni estados internos; por lo tanto, sus salidas cambian instantáneamente en respuesta a cualquier cambio en las entradas. La base de su funcionamiento se fundamenta en las operaciones del álgebra de Boole, donde las compuertas lógicas (AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR y XNOR) son los elementos constructivos esenciales.
    1. Aritmética Digital: Sumadores, Restadores y Multiplicadores:
  • Sumadores: Los sumadores son circuitos combinacionales fundamentales diseñados para realizar la operación de adición binaria.
  • Restadores: La resta en sistemas digitales a menudo se implementa utilizando el complemento a dos. Un restador se puede construir adaptando un sumador, invirtiendo los bits del sustraendo y agregando un bit de acarreo inicial, lo que permite que el mismo hardware realice tanto sumas como restas.
  • Multiplicadores: La multiplicación binaria es una operación más compleja que puede ser descompuesta en una serie de sumas y desplazamientos. Un multiplicador de dos palabras de 4 bits generará un producto de 8 bits. III. MATERIALES Y PROGRAMAS:
  1. Multisim
  2. Gowin
  3. Protoboard
  4. FPGA-25k
  5. Led 7 segmentos.

IV. DESARROLLO:

PROBLEMA 9:

  • Un Almacén cuenta con sensores de temperatura y de humedad y con una llave selectora de programa, con los siguientes significados físicos de sus valores lógicos:
  • T1= 1. Temperatura del Almacén ≤ admisible. Gh ,
  • T2= 1. Temperatura del Almacén ≤ temperatura ambiente.
  • H1= 1. Humedad del Almacén ≥ admisible.
  • H2= 1. Humedad ambiente ≥ 90%
  • P=1 Programa manual
  • P =0. Programa automático.
  • Lógica de encendido: Escribir la expresión algebraica de la función que maneja el ventilador (V), si se espera el siguiente comportamiento del mismo: Estará encendido (V=1) si la temperatura del Almacén es mayor a la admisible o mayor a la temperatura ambiente, en ambos casos, con una humedad ambiente < 90%, o si la humedad del Almacén es mayor o igual a la admisible, en cualquier caso. Todo esto, siempre y cuando esté seleccionado el programa automático. En caso de estar seleccionado el programa manual, debe permanecer encendido permanentemente.
  • Básicamente la función es la siguiente:
  1. Modo Manual: (P = 1) (siempre encendido)
  2. Modo automático: Si está en modo automático tiene la siguiente configuración:
  • El ventilador se activa si: T1= 0 T2= 0 H2=0 H1=1. Tabla de verdad ejercicio 9: K-map y función:

P T1 T2 H1 H2 V

Diagrama logico Multisim ejercicio 10: Explicación del circuito: Elaboré dicho circuito partiendo de la premisa de que cuando un sensor de uno de los semáforos se active, se ponga en verde, el anterior a este se debe poner rojo, y los demás se ponen en verde también. Cuando dos o más sensores se activan, se le da prioridad al sensor de menor número, a su vez, siguiendo la premisa anterior de que se apague el anterior al que se active y se enciendan los demás. Ahora realizaremos el:

Sumador, restador y multiplicador:

Mandato: El multiplicador de 4 bits debe implementar con el FPGA (No usar assign). El circuito debe sumar, restar y multiplicar y (TENIA QUE TENER) tres display que muestren su valor en decimal. Implemente en verilog (Estructural). Usar instanciaciones. Tabla de Verdad del Sumador. Lógica de realización: Decidí hacer este proyecto de forma modular parte por parte primero sntes de juntar:

  • Módulo 1: Diseño del Sumador La operación de suma es la base para las demás operaciones aritméticas.
  1. El Semisumador (Half-Adder) Tabla de Verdad: Entradas: A, B A B S Cout 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 Funciones Booleanas: S=A⊕B Cout=A⋅B Diagrama de funcion:
  2. El Sumador Completo (Full-Adder) Para sumar números de más de un bit.

Tabla de Verdad. Entradas: A, B, Cin Salidas: S (Suma), Cout (Acarreo de salida) A B Cin S Cout 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 Funcion Booleana: S= A⊕B⊕Cin Cout= (A⋅B)+(A⋅Cin)+(B⋅Cin) Diagrama Lógico: Según lo que necesitamos podemos deducir que: Para sumar dos números de 4 bits, se conectan 4 módulos de Sumador Completo en cadena o "cascada". El acarreo de salida (Cout) de un sumador se convierte en el acarreo de entrada (Cin) del siguiente, propagando el acarreo a través de los bits. Algo como esto: Se utilizan 4 bloques "FA", donde el Cout de FA0 se conecta al Cin de FA1, y así sucesivamente. El resultado final es una palabra de 4 bits (S0-S3) y un acarreo final (Cout del último FA). Modulo 2: Diseño restador. La fórmula es: A - B = A + (NOT B) + 1.

  • Realizar el restador es sumamente sencillo solo debemos de colocar una compuerta XOR para cada bit de la entrada B. Una señal de control (op) se conecta a la segunda entrada de cada XOR. Si op=1, los bits de B se invierten (B ⊕ 1 = NOT B). La misma señal op se conecta al Cin del primer Sumador Completo. Si op=1, esto introduce el +1 necesario para completar la operación de complemento a dos. Quedando algo asi: Acá tendríamos ambos, tanto el sumador como el restador en un mismo circuito, haciendo mas practico nuestro diseño, todo controlado por una única señal op. Modulo 3 : multiplicador:

Conclusión: El objetivo de esta práctica fue el diseño, implementación y verificación de una Unidad Aritmético-Lógica (ALU) de 4 bits en una plataforma FPGA, utilizando el lenguaje de descripción de hardware Verilog. El sistema desarrollado es capaz de realizar tres operaciones fundamentales sobre dos operandos de 4 bits: suma, resta y multiplicación, mostrando el resultado binario en un conjunto de 8 LEDs. Bibliografía: Libro titulado Introducción a verilog.