Máquina de estados: Cerradura con contraseña de Caja Fuerte

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Máquina de estados: Cerradura con contraseña de Caja Fuerte

Hancco Mamani, Jose Antonio. Autor, Calsina Morales, Angelo Williams. Autor,

jhanccoma@unsa.edu.pe , acalsinam@unsa.edu.pe

Universidad Nacional de San Agustín

Resumen – En el presente trabajo se realiza la elaboración de máquinas de estados para dos modelos diferentes de circuitos combinacionales, que simularan las funciones de un motor paso a paso y una cerradura de caja fuerte, explicando sus diferentes procesos de cambio de estado secuencial mediante la utilización de tablas de verdad y grafos de estado, mediante la implementación de dichos circuitos en el software Proteus, para el desarrollo del motor paso a paso, primero introducimos las entradas y salidas en dos tablas de verdad,  una para el funcionamiento del giro del motor y la otra para rectificar dicho  giro, por medio de mapas de Karnaugh simplificamos los dos circuitos de las tablas en subcircuitos y procedemos hacer el grafo de estado e implementamos la simulación, del mismo modos en caso de la cerradura de caja fuerte creamos dos tablas de verdad una para la validación de la combinación de valores para que la cerradura se habrá, y la otra para mostrar mediante un led el estado de la caja, se utiliza SOP y POS para la simplificación de la tabla y del mismo modo se realizar el diagrama de grafos y la simulación.

   Abstract - In the present work, the elaboration of state machines for two different combinational circuit models is carried out, which simulate the functions of a stepper motor and a safe lock, explaining their different processes of sequential state change by means of the Using truth tables and state graphs, by implementing these circuits in the Proteus software, for the development of the stepper motor, first we introduce the inputs and outputs in two truth tables, one for the operation of the motor rotation and the other to rectify said turn, by means of Karnaugh maps we simplify the two circuits of the tables in subcircuits and proceed to make the state graph and implement the simulation, in the same way in the case of the safe lock we create two tables of true one for the validation of the combination of values ​​so that the lock will have, and the other to show the state of d by means of a led In the box, SOP and POS are used to simplify the table and the graph diagram and simulation are carried out in the same way.

1. introducción

El siguiente diseño de los siguientes circuitos digitales puede realizarse empleando diferentes metodologías, pero se realizó mediante la implementación de máquinas de estados en donde se pueden especificar todas las operaciones y transferencias que existe de estado a estado que se suceden a lo largo de los diferentes ciclos de reloj.

En cierta medida se intenta demostrar y simular las conexiones concretas de los circuitos finales mediante la utilización del software Proteus y LabVIEW, para así poder brindar una mayor comprensión del objetivo final del trabajo. Sin embargo, aunque las posibilidades de estos circuitos son enormes, muchos métodos empleados habitualmente para describir estos comportamientos son, o demasiado sencillos y limitados, o demasiado complejos y poco intuitivos. Esto dificulta la comprensión por parte del lector. En este artículo se presenta una metodología de diseño basada en las máquinas de estado, mediante la utilización de circuitos combinacionales y tablas de verdad que son conceptos tratados en sistemas digitales que son utilizados en los diferentes circuitos para relacionar las señales de entrada y salida y su funcionamiento en cada determinado instante del proceso.

Se implementará el circuito en Proteus para la simulación del circuito utilizando componentes lógicos como compuertas lógicas se hará la retroalimentación también utilizando Latches y Flip Flops e indicadores como leds de este modo se podrá comparar el comportamiento de la simulación con las tablas de verdad y el grafo de estados, consiguiendo así una mayor comprensión con respecto al funcionamiento de una máquina de estados.  

1. Marco Teórico

1.  Circuito Lógico Secuencial

Un circuito lógico secuencial es aquel cuyas salidas no solo dependen de sus entradas actuales, sino también de su posición o estado actual, almacenada en elementos de memoria.

En la siguiente figura se presenta un diagrama a bloques de un circuito secuencial. Este consta de un circuito combinatorio y elementos de almacenamiento que juntos forman un sistema retroalimentado. Los elementos de almacenamiento son dispositivos que pueden almacenar información binaria en su interior (1’s y 0’s). La información binaria almacenada define el estado del circuito secuencial.

El circuito secuencial recibe información binaria de entradas externas, las cuales, junto con el estado presente almacenado en memoria, determinan el valor binario de las salidas, así como la condición para cambiar el estado del circuito.

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Fig. 1. Gráfico del Circuito Lógico Secuencial

1.  Latches y Flip Flops

Los elementos de almacenamiento que se emplean en circuitos secuenciales asíncronos reciben el nombre de biestables o latch (candados, seguros o cerrojos), los cuales son dispositivos de almacenamiento de un bit que puede cambiar su valor independiente de una señal de reloj. El candado SR es un circuito de dos compuertas NAND o dos compuertas NOR acopladas en cruz y cuyo funcionamiento está definido por una tabla de funciones:

[pic 2]

Fig. 2. Diagrama de elementos de un Latch

Tiene dos entradas rotulados S por inicialización y R por re inicialización. El candado SR tiene dos estados útiles. Cuando la salida Q = 1 y /Q = 0 se dice que está en el estado de inicialización. Cuando Q = 0 y /Q = 1, está en el estado de re inicialización. Las salidas Q y /Q son normalmente complementos mutuos. Un estado indefinido se presenta cuando ambas salidas son iguales a 1. Esto ocurre cuando ambas entradas son iguales a 0 al mismo tiempo.

• Biestable R-S con puerta NOR

El latch R-S (Reset-Set) con entrada activa a nivel alto es un tipo de dispositivo lógico biestable con dos salidas Q /Q (una la complementaria de la otra), compuesto de dos puertas NOR acopladas tal y como muestra. Se puede observar que la salida de cada puerta NOR se conecta a la entrada de la puerta opuesta.

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