Informe de Laboratorio N°2-2

Electrónica II
Informe de
Laboratorio N°2
Modelización de Sistemas Secuenciales
Sincrónicos
Integrantes:
 Guerrero, Rocío Belén

 Sequeira Ibarra, Noelia Agustina
Problemas
Desarrollo
La resolución de este laboratorio consta de dos partes principales. La primera
parte tiene por finalidad la implementación de un oscilador de frecuencia
variable en el rango de 0,5 a 200 [Hz], señal que se utilizará como pulso clock
para activar nuestra Máquina de estado finita. La segunda corresponde a la
síntesis del sistema secuencial sincrónico propiamente dicho. En primer lugar,
se modela la MEF, que representa el problema dado.
Luego, seleccionamos Flip Flops D como elemento de memoria del sistema

secuencial sincrónico, se procede a realizar la asignación de salidas y de
estados. A continuación, se redibuja la MEF con las nuevas asignaciones, se
realiza el esquema general de síntesis y se obtienen las funciones mínimas del
sistema combinatorio a implementar. Dicha implementación se realiza mediante
mapas de Karnaugh. Se realiza un análisis de los estados y, como producto
final del proceso, se obtiene el esquema general del circuito.
Primera Parte: Oscilador de frecuencia variable
El integrado 555 tiene la característica de poder funcionar como oscilador
aestable, es decir, que su señal de salida varía entre un estado alto y un estado
bajo periódicamente. Para ello, el fabricante brinda un diagrama de conexión y
ecuaciones para obtener los valores de resistencias y capacidad según la señal
que se desee generar.
Vamos a adoptar un capacitor de 10[𝜇𝑓] y en base a este valor vamos a

calcular las resistencias del circuito teniendo en cuenta las frecuencias
máximas y mínimas.
Considerando que en la frecuencia máxima de 200[Hz], nuestra resistencia

variable que será la R2 se encuentra en 0 y que a la frecuencia mínima de
0,5[Hz] la resistencia es máxima entonces:
𝑓ℎ = 1,44/ (𝑅1)𝐶 𝑓𝑙 = 1,44/ (𝑅1+2𝑅2)𝐶
Los valores resultantes son:
R1=720[Ω] adoptamos 1[Ω]
R2=143600[Ω] adoptamos 100[kΩ]
Cuando el potenciómetro se encuentra en el valor máximo, se obtiene un

periodo T=1.393[s] un th=700[ms] y un tl=693[ms] usando las formulas de la
configuración dada.
La frecuencia con que la señal de salida oscila, está dada por la fórmula:
𝑓 = 1,44/ (𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵)𝐶
Para lograr que la frecuencia sea de 1 [Hz], se adoptan los valores de C y 𝑅𝐴.
Para una 𝑓 = 1 ℎ𝑧, 𝐶 = 10. 10−6 , 𝑅𝐴 = 10. 103 se obtiene un valor de 𝑅𝐵 = 67.
103
Consideramos un potenciómetro de 100 [kΩ], la frecuencia oscilará entre 0,72 y

200 [Hz]. La compuerta AND para habilitar y deshabilitar los pulsos de clock.
Los pulsos generados por el 555 son visualizados mediante un led azul,
mientras que los que ingresan a los Flip Flop son visualizados por un led rojo.
Es decir que, cuando la señal se habilite mediante el switch, los LEDs verde y
rojo parpadearán indicando un “1” lógico para encendido y un “0” lógico para
apagado. La resistencia de 10 [kΩ] se coloca a fines de evitar cortocircuitar la
salida de la fuente de alimentación cuando se ingresa un “1” lógico (se habilitan
los pulsos) y de no dejar la entrada de la compuerta lógica sin conexión cuando
se ingresa un “0” lógico (se deshabilitan los pulsos). Todos los circuitos
integrados son alimentados con 𝑉𝑐𝑐 = 5 [𝑉]. Los pines de alimentación de los
integrados de las compuertas son el número 7 (GND, masa) y el número 14
(Vcc).
Segunda parte: Sistema secuencial sincrónico
Modelado de la Maquina de Estado Finito

A partir de la descripción del problema, se modela la máquina de estado finito
según Mealy, a continuación se detallan: alfabeto de entrada, alfabeto de salida
y conjunto de estados. Se tiene en cuenta a la hora del diseño que las salidas
de la MEF corresponderán a las entradas de un conversor de BCD a 7
segmentos para poder visualizar en forma decimal el resultado.
Diagrama de estados
Cuando se aplica una señal de reloj, el diagrama de estados muestra una
progresión de estados por los cuales el contador avanza.
0/00 1/01
00 01
0/00
0/01 1/10
0/10
11 10
1/11
1/11
Asignación de estados del contador

 2𝑛𝐹𝐹 ≥ {S} , {S}=4
 𝑛𝐹𝐹 = 2
{𝑆} Q1 Q0
0 0 0
1 0 1
2 1 0
3 1 1
Asignación de entrada y salida

 2𝑛𝑐𝑒 ≥ {x} , {x}=2
 𝑛𝑐𝑒 = 1
 2𝑛𝑐𝑠 ≥ {z} , {z}=4 {z} Z1 Z0
 𝑛𝑐𝑠 = 2 0 0 0
1 0 1
2 1 0
{𝐱} x
3 1 1
0 0
1 1
Dónde:
 S= número de personas en el remise

 X= sensor de la puerta
 Z= asientos vacíos
→ Alfabeto de salida: {𝑍} = {00,01,10,11}
→ Alfabeto de entrada: {𝑋} = {0,1}
→ Conjunto de estados: {𝑆} = {00, 01,10, 11}
Especificación del elemento de memoria

Se utiliza como elemento de memoria un Flip-Flop D, el cual es de tipo binario,
es decir, almacena solo 2 posibles valores (0 y 1). Se expresa la tabla de FF D
desde el punto de vista de transiciones, donde: Φ = 𝑋 = 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖a
y se especifican a continuación:
Tabla de Tabla de transición

funcionamiento
Esquema general de síntesis
clk
Q0 D0
<
Q0´
Q1 D0
<
Q1´
Sistema combinatorio Z1
Z0
x
Obtención de funciones mediante Mapas de Karnaugh

La síntesis de las diferentes funciones del sistema combinatorio se realiza
mediante mapas de Karnaugh, donde:
 C=Q1, A=Q0 , B=X y el orden de las funciones es D0,D1,Z1,Z0
Como se muestra a continuación:

Análisis de verificación
Una vez obtenidas las funciones, se procede a verificar que tanto las
transiciones entre los distintos estados como las correspondientes salidas sean
correctas mediante la tabla de verificación:
Q1 Q0 X D1 D0 Z1 Z0 Qu+1(1) Qu+1(0)
0 0 0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 0 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 1 1 0 0
0 1 1 1 0 0 1 1 0
1 0 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 1 1 0 0 1 1
1 1 0 1 0 0 1 1 0
1 1 1 1 1 0 0 1 1
Se observa que la tabla se corresponde con la MEF modelada, por lo que

todas las transiciones y salidas son correctas. También se verifica que ningún
estado estable transicione a uno sobrante.
Circuito final
A partir de las funciones obtenidas, construimos manualmente el siguiente
circuito final para nuestro problema:
Para poder simularlo, utilizamos la plataforma Tinkercad, donde usamos los

elementos disponibles en la misma para armar el circuito:
 Para la entrada usamos un pulsador 4 pines conectado a una compuerta

inversora 74HC04, para obtener la salida negada.
 Para implementar los dos flip-flop D usamos un integrado 74HC74,
donde conectamos las entradas D0 y D1, y obtenemos las salidas Q0,
Q0’, Q1 y Q1’. También conectamos ambos relojes al circuito de la Parte
1.
 Para las 5 compuertas AND que utilizamos para las D0 y D1, usamos dos
integrados 74HC08, donde cada uno contiene en su interior 4 AND de
dos entradas cada uno.
 Para las compuertas OR, usamos un integrado 74HC32 con 4
compuertas de dos entradas en su interior, por lo que tuvimos que
utilizar primero dos entradas cuya salida conectamos a la entrada
siguiente para poder agregar el término faltante.
 Para las 5 compuertas AND necesarias para las salidas Z0 y Z1,
nuevamente utilizamos dos integrados 74HC08 cuádruples.
 Para las dos compuertas OR que nos dan las salidas, también usamos
un integrado 74HC32.
 A las salidas Z0 y Z1 las conectamos a las entradas 1 y 2 de un
decodificador 7 segmentos CD4511 para poder implementar un display
de 7 segmentos.
Así llegamos al siguiente circuito en el simulador Tinkercad:

El circuito final conectado al circuito de la primera parte, que nos da los
pulsos para los relojes de los flip-flop, es el siguiente:
Conclusión
Al realizar este trabajo, pudimos asentar y poner en práctica los
conocimientos adquiridos durante el cursado de la materia, como la síntesis
de sistemas secuenciales sincrónicos, con todos los conocimientos que esto
implica (como mapas de Karnaugh, implementación de compuertas, lectura
de datasheet, etc.).
También aprendimos conceptos nuevos como el diseño e implementación

de un reloj mediante el oscilador aestable con un timmer 555.
Pudimos adquirir mayor destreza en el uso del simulador Tinkercad, el cuál

aprendimos a utilizar en el laboratorio anterior, ya que esta vez el circuito
tenía una complejidad mucho mayor, lo que hizo que seamos mucho más
detallistas en el armado del mismo. También se nos presentaron muchos
desafíos a la hora de hacer la simulación, pudimos solucionar la mayoría de
ellos, sin embargo no logramos realizar una simulación completa del
circuito. Debido a esto no pudimos avanzar con la implementación de
Arduino para evitar correr el riesgo de quemar algún componente.
Esperamos poder solucionar este inconveniente ya que así podríamos
cumplir con todos los objetivos de la materia y así traer a lo físico los todos
los conocimientos adquiridos.
También queremos destacar la importancia del trabajo en equipo, ya que

los desafíos que se nos presentaron nos hicieron razonar de manera
conjunta y debatir sobre todas las posibles soluciones para poder escoger la
más eficiente. Esto nos parece esencial para ser buenos profesionales el
día de mañana.
Links de interés
 Simulación del circuito en Tinkercad:
https://www.tinkercad.com/things/58J1ks1aI6W-mighty-habbi-
leelo/editel?tenant=circuits
 Datasheets:
Timmer 555: https://datasheet4u.com/datasheet-

pdf/Diodes/555/pdf.php?id=1390912
Flip-Flop D 74HC74: https://html.alldatasheet.com/html-

pdf/15659/PHILIPS/74HC74/245/1/74HC74.html
Inversor 74HC04: https://html.alldatasheet.com/html-

Compuerta AND 74HC08: https://html.alldatasheet.com/html-
Compuerta OR 74HC32: https://html.alldatasheet.com/html-

Decodificador CD4511: https://html.alldatasheet.com/html-

pdf/26905/TI/CD4511/20/1/CD4511.html

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Electrónica II

 Guerrero, Rocío Belén

Luego, seleccionamos Flip Flops D como elemento de memoria del sistema

Vamos a adoptar un capacitor de 10[𝜇𝑓] y en base a este valor vamos a

Considerando que en la frecuencia máxima de 200[Hz], nuestra resistencia

𝑓ℎ = 1,44/ (𝑅1)𝐶 𝑓𝑙 = 1,44/ (𝑅1+2𝑅2)𝐶

Los valores resultantes son:

R1=720[Ω] adoptamos 1[Ω]

R2=143600[Ω] adoptamos 100[kΩ]

Cuando el potenciómetro se encuentra en el valor máximo, se obtiene un

𝑓 = 1,44/ (𝑅𝐴 + 2𝑅𝐵)𝐶

Consideramos un potenciómetro de 100 [kΩ], la frecuencia oscilará entre 0,72 y

Segunda parte: Sistema secuencial sincrónico

Modelado de la Maquina de Estado Finito

Asignación de estados del contador

Asignación de entrada y salida

 S= número de personas en el remise

→ Alfabeto de salida: {𝑍} = {00,01,10,11}

→ Alfabeto de entrada: {𝑋} = {0,1}

→ Conjunto de estados: {𝑆} = {00, 01,10, 11}

Especificación del elemento de memoria

Tabla de Tabla de transición

Obtención de funciones mediante Mapas de Karnaugh

 C=Q1, A=Q0 , B=X y el orden de las funciones es D0,D1,Z1,Z0

Como se muestra a continuación:

Se observa que la tabla se corresponde con la MEF modelada, por lo que

Para poder simularlo, utilizamos la plataforma Tinkercad, donde usamos los

 Para la entrada usamos un pulsador 4 pines conectado a una compuerta

Así llegamos al siguiente circuito en el simulador Tinkercad:

También aprendimos conceptos nuevos como el diseño e implementación

Pudimos adquirir mayor destreza en el uso del simulador Tinkercad, el cuál

También queremos destacar la importancia del trabajo en equipo, ya que

Timmer 555: https://datasheet4u.com/datasheet-

Flip-Flop D 74HC74: https://html.alldatasheet.com/html-

Inversor 74HC04: https://html.alldatasheet.com/html-

Compuerta OR 74HC32: https://html.alldatasheet.com/html-

Decodificador CD4511: https://html.alldatasheet.com/html-

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