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MULTIPLEXOR BCD DE 7
SEGMENTOS
Dennys Alejandro – Endara
Valdiviezo
dennys.endara@unach.edu.ec,
Kevin David – Duchi
Caguana
kevin.duchi@unach.edu.ec
Franklin Adrián – Escobar
Méndez
franklin.escobar@unach.edu.ec.

Universidad Nacional de Chimborazo

Cátodo común: los cátodos de todos los LEDs están
unidos y deben ir conectados a tierra. Para prender un
Abstract
segmento se conecta a voltaje.
The focus of this lab report is the implementation of 7-segment
BCD, combining the Zybo card with the switches, buttons, push II. Desarrollo de contenidos
buttons to give results on the digitizer that has been assembled on A. PROGRAMA VIVADO
the breadboard. All the results obtained are reflected thanks to the
programming and the equations carried out in the laboratory with
the Vivado program.

RESUMEN
El presente informe de laboratorio tiene como objetivo
principal la implementación de BCD de 7 segmentos,
combinando con la tarjeta Zybo con los switches, botones,
pulsadores para de esa manera dar resultados en el
digitalizador que se ha armado en el protoboard. Todos los Figura 1 (VIVADO)
resultados obtenidos se ven reflejados gracias a la Vivado es un software de diseño de circuitos
programación y a las ecuaciones realizadas en el laboratorio integrados desarrollado por Xilinx, una empresa
con el programa Vivado. líder en tecnología de FPGA. Este software es
utilizado por ingenieros y diseñadores para crear y
KEYWORDS. – Zybo Z7, Digitalizador de 7 segmentos, programar circuitos digitales complejos en
Protoboard. dispositivos FPGA de Xilinx.
I. Introducción
Es un display de siete segmentos números en binario que van Vivado ofrece una amplia gama de herramientas de
desde el 0 al 9. Es un sencillo circuito que se puede encadenar diseño y verificación, incluyendo un editor de
con otros para mostrar los dígitos que sean necesarios. Esto es código, simulador de circuitos, generador de
lo que se llama un decodificador BCD de 4 bits para un bloques IP, depurador y analizador de rendimiento.
display de 7 leds, en este caso. que es un circuito que convierte También proporciona una interfaz gráfica de
las señales de entrada de 4 bits en una señal de salida de 7 bits. usuario intuitiva que facilita el diseño y la
Un decodificador es un circuito lógico que convierte un implementación de los proyectos.
código binario de entrada de n bits en m líneas de salida de
tal manera que exclusivamente una de esas líneas se activa Una de las características más destacadas de
(por uno o por cero) para una combinación de entrada. Vivado es su capacidad para optimizar el
rendimiento del circuito mediante la utilización de
Las de entrada son números en binario del 0 al 9. Mientras que técnicas avanzadas de síntesis y optimización. Esto
las de salida simplemente encienden o apagan los segmentos permite a los diseñadores crear circuitos más
para pintar el número que toque. eficientes y rápidos, lo que se traduce en un mejor
rendimiento del sistema final.
Cada una de las salidas digitales (a, b, c, d, e, f, g) se puede Como programar en vivado
representar en una tabla de verdad como se muestra en la Para programar en Vivado, sigue estos pasos:
siguiente tabla para el caso de un display de cátodo común.
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1. Abre Vivado y crea un nuevo proyecto. Además, la tarjeta Zybo cuenta con una amplia
2. Selecciona la placa o dispositivo que vas a utilizar. variedad de periféricos integrados, como puertos
3. Agrega los archivos de diseño y configuración USB, HDMI, Ethernet, audio y SD, lo que permite
necesarios. una fácil conectividad con otros dispositivos y
4. Haz clic en "Generate Bitstream" para generar el sistemas.
archivo de configuración. La tarjeta Zybo es ampliamente utilizada en la
5. Exporta el archivo de configuración a la placa o educación y la investigación en ingeniería electrónica
dispositivo. y ciencias de la computación. También es una opción
6. Verifica que el diseño esté funcionando correctamente. popular para proyectos de prototipado rápido y
desarrollo de productos en el sector empresarial.
Es importante tener conocimientos previos en lenguajes XDC VIVADO
de programación como VHDL o Verilog, ya que son los Sintetizado en modo fuera de contexto (OOC), el nivel
lenguajes utilizados para diseñar circuitos digitales en superior
Vivado. Además, es recomendable tener conocimientos la ejecución de síntesis infiere una caja negra para
en electrónica digital para entender cómo funcionan los estos módulos. Por lo tanto, las restricciones de síntesis
circuitos que se están diseñando. de nivel superior no serán
capaz de hacer referencia a objetos como pines, redes,
B. MULTIPLEXRO DE 2 A 1 celdas, etc., que son internos al módulo OOC. Si
algunas restricciones de nivel superior se refieren a
objetos dentro de cualquier módulo OOC, es posible
que deba dividir las restricciones en dos
archivos: un archivo XDC para Synthesis
(USED_IN_SYNTHESIS=TRUE /
USED_IN_IMPLEMENTATION=FALSE
D. DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

Figura 2 (multiplexor de 2 a 1)
Un multiplexor de 2 a 1 es un circuito digital que se utiliza para
seleccionar una de dos entradas y enviarla a la salida. Tiene
dos entradas de datos (A y B), una entrada de selección (S) y
una salida (Y). Dependiendo del valor de S, la señal de A o B
se transmitirá a la salida. Si S es 0, la señal de A se transmite a
la salida, y si S es 1, la señal de B se transmite a la salida. El Figura 4 (Display de 7
multiplexor se utiliza en aplicaciones donde se necesita segmentos)
seleccionar entre dos fuentes de datos, como en sistemas de En el Algebra de Boole esta es una suma. Esta
comunicaciones, procesamiento de señales y en la memoria de compuerta permite que con cualquiera de sus entradas
computadoras. que este en estado binario 1, su salida pasara a un estado
C. TARJETA ZYBO (7010) 1 también. No es necesario que todas sus entradas estén
accionadas para conseguir un estado 1 a la salida, pero
tampoco causa algún inconveniente. Para lograr un
estado 0 a la salida, todas sus entradas deben estar en el
mismo valor de 0. Se puede interpretar como dos
interruptores en paralelo, que sin importar cual se
accione, será posible el paso de la corriente.
Para polarizar un display cátodo común, siga estos
pasos:
Figura 3 (Zybo 7010) 1. Identifique la ubicación de los pines del display
La tarjeta Zybo es una plataforma de desarrollo de hardware cátodo común. Por lo general, los pines se encuentran
de código abierto desarrollada por Digilent en colaboración en la parte inferior del dispositivo y están numerados
con Xilinx. Esta tarjeta está diseñada para ser utilizada en de izquierda a derecha.
proyectos de electrónica y programación, especialmente en el 2. Conecte el pin 1 del display al polo negativo de
campo de la tecnología FPGA. una fuente de alimentación de corriente continua
La tarjeta Zybo está equipada con un procesador ARM (CC), y conecte un resistor de 220 ohmios al pin 2. El
Cortex-A9 de doble núcleo y una FPGA Zynq-7000 de otro extremo del resistor debe conectarse al polo
Xilinx, lo que la convierte en una plataforma muy versátil positivo de la fuente de alimentación.
para el desarrollo de sistemas embebidos y aplicaciones de 3. 3. Conecte el pin 3 a través de una resistencia
procesamiento de señales. de 1 kilohmio al polo positivo de la fuente de
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alimentación. architecture Behavioral of DisplayBCD is

4. Conecte el pin 4 a través de una resistencia de 1 begin
kilohmio al polo negativo de la fuente de alimentación. y0<=((NOT B AND NOT D)OR(B AND D)OR C OR
5. Conecte el pin 5 a través de una resistencia de 1 A);
kilohmio a un potenciómetro, y conecte el otro extremo del y1<=((NOT C AND NOT D) OR (C AND D) OR
potenciómetro al polo positivo de la fuente de alimentación. (NOT B));
6. Ajuste el potenciómetro para obtener el brillo deseado y2<= B OR D OR (NOT C);
en el display cátodo común. y3<=(NOT B AND C)OR(B AND NOT C AND
Es importante tener en cuenta que las especificaciones para D)OR(C AND NOT D)OR(NOT B AND NOT D);
polarizar un display cátodo común pueden variar según la Y4<=(C and not D)or(not B and not D);--CD'+B'D'
marca y modelo del dispositivo, por lo que es recomendable y5<=(not C and not D)or (B and not C)or(B and not
consultar el datasheet del fabricante para obtener información D)or A;
específica. y6<=(not B and C)or(B and not C)or(C and not D)or
A;
III. Procedimiento
Codigo del XDC
Procedimiento para empezar programar en VHDL
orientado a sistemas digitales
##Switches
1. Crear un proyecto: En Vivado, crea un nuevo proyecto y
LVCMOS33 } [get_ports { D }];
selecciona la placa de desarrollo y las características que
LVCMOS33 } [get_ports { C }];
necesitas para tu sistema digital.
LVCMOS33 } [get_ports { B }];
2. Crear un archivo VHDL: Crea un archivo VHDL en el
LVCMOS33 } [get_ports { A }];
proyecto y nómbralo según tu necesidad, luego escríbelo con
Tabla de BCD (7 segmentos)
un editor de texto o con ayuda de alguna herramienta especifica
de diseño de circuitos.
3. Diseñar el circuito: En el archivo VHDL, empieza a escribir
la descripción del circuito de tu sistema digital, utilizando los
componentes específicos de VHDL.
4. Simulación del circuito: Una vez que vinculaste nueva
funcionalidad a tú archivo VHDL, procede a simularla para ver
si todo funciona bien y si se cumplen los requisitos del sistema.
5. Implementación: Después de la simulación, implementa el
circuito en tu placa de desarrollo digital. Vivado sintetizará el
diseño VHDL, generará un mapa de bits y transferirá el diseño
a la placa de FPGA.
6. Prueba: Ahora que tu sistema digital está instalado en tu placa
de desarrollo, debes probarlo y verificar que funcione
correctamente.
7. Depuración: Si hay errores o defectos en el comportamiento
del sistema digital, depura el código VHDL para corregirlos.
8. Iteraciones: Repite los pasos anteriores de diseño,
simulación, implementación, pruebas y depuración. Esto
ayudará a mejorar la calidad del sistema digital implementado
poco a poco. Ecuaciones para la elaboración de la programación
Es importante mencionar que estos son pasos generales que te de las salidas
pueden servir como guía, pero siempre debes de manejar cada 1. B'D'+BD+C+A
situación en el momento ya que cada diseño tiene sus propias 2. C'D'+CD+B'
especificaciones y características específicas. 3. B+D+C'
Código de programación en VHDL 4. B'C+BC'D+CD'+B'D'
entity DisplayBCD is 5. CD'+B'D'
Port ( D : in STD_LOGIC; 6. C'D'+BC'+BD'+A
C : in STD_LOGIC; 7. B'C+BC'+CD'+A
B : in STD_LOGIC;
A : in STD_LOGIC;
y0 : out STD_LOGIC;--a o Ejercicio
y1 : out STD_LOGIC;--b
y2 : out STD_LOGIC;--c Circuito de conexión a 7 segmentos
y3 : out STD_LOGIC;--d
y4 : out STD_LOGIC;--e
y5 : out STD_LOGIC;--f
y6 : out STD_LOGIC);--g
end DisplayBCD;
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Simulación
Diagrama Lógico
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IV. Conclusiones
• La implementación del comparador de 4 bits en
VHDL es una tarea relativamente sencilla para
aquellos que tienen conocimientos básicos de
programación en VHDL y el uso de herramientas de
diseño digital como Vivado. La clave del éxito es
tener una comprensión clara de los requisitos y
objetivos del diseño, así como una sólida
comprensión de las puertas lógicas, los
multiplexores y otros componentes digitales
básicos.

• Una vez que se ha implementado el comparador en

VHDL, es importante probarlo de manera
exhaustiva utilizando diferentes configuraciones de
entrada. Esto permitirá verificar que el diseño
funciona correctamente y cumplir con las
especificaciones.

• La visualización del resultado del comparador en un

display de 7 segmentos es una forma útil de mostrar
el resultado de manera clara y fácil de entender. La
tarjeta Zybo 7010 es una excelente plataforma para
este tipo de diseños, ya que ofrece una amplia gama
de herramientas y recursos, incluyendo una
implementación FPGA y una variedad de entradas y
salidas digitales.

• En general, el diseño de un comparador de 4 bits en

VHDL y su visualización en un display de 7
segmentos se puede ver como un ejemplo de diseño
digital básico que se puede utilizar en una amplia
variedad de aplicaciones. La aplicación exacta
dependerá de las necesidades específicas del
usuario, pero las herramientas y técnicas utilizadas
en este proyecto pueden ser útiles en muchos otros
contextos.
V. Anexos
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VI. Biografías
Dennys Alejandro Endara Valdiviezo, tengo 19 años,
nací en la Ciudad de Riobamba el
16 de febrero del 2004, siempre me
ha gustado la rama de la electrónica,
mis estudios losrealicé en el colegio
Santo Tomás Apostol Riobamba
(Salesianos), actualmente estoy
estudiando Ingeniería
en
telecomunicaciones en la
Universidad Nacional de
Chimborazo (UNACH).

Franklin Adrián Escobar Méndez, tengo 23 años, nací en

la
ciudad de Riobamba el 08 de
noviembre de 1999, estudios
secundarios los realice en el
Colegio Andes Collage, tengo un
título en Ciencias, actualmente
me encuentro cursando el tercer
semestre de la Carrera de
Telecomunicaciones en la
Universidad Nacional de
Chimborazo.

Kevin David Duchi Caguana,

estudiante de la carrera de ingeniería en

Telecomunicaciones en la Universidad Nacional de
Chimborazo,nacido el 20 de noviembre del 2003 en la
ciudad de Riobamba, tengo una pación con laingeniería
en cualquier rama, misestudios los realice en la Unidad
Educativa Liceo Policial Chimborazo,
actualmete me encuentro cursando tercer semestre de
la carrera Ingeniería en Telecomunicaiones en la
Universidad Nacional de Chimborazo.
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VII. Bibliografía
[1] (accedido el 18 de abril de 2023).
[2] KAIZEN Instituto de Investigación. "Punta lógica
con voltímetro". Instituto de Investigación Kaizen –
Aprendokaizen
Online. https://www.aprendokaizen.online/punta-
logica-con-voltimetro/ (accedido el 18 de abril de
2023).
[3] "DIG-800: Entrenador de electrónica digital -
MONDRAGON LINGUA-ALECOP".
MONDRAGON LINGUA-
ALECOP. https://www.alecop.com/equipamiento-
didactico/areas/electrotecnia/equipos-didacticos-de-
electronica-basica-serie-800/equipo-didactico-de-
electronica-digital-dig-800/ (accedido el 18 de abril
de2023).
[4] Digilent. (s.f.). Zybo Z7: Zynq-7000 ARM/FPGA
SoC Development Board. Recuperado el 12 de
mayo de 2021
[5] Xilinx. (s.f.). Vivado Design Suite. Recuperado el
12 de mayo de 2021
[6] Chen, H., Li, X., & Wang, Y. (2017). A high-
frequency JFET amplifier design based on
LTspice. Journal of Physics: Conference Series,
841(1), 012031. doi: 10.1088/1742-
6596/841/1/012031
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