Examen mejorami sem20152016
- 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÓN SISTEMAS DlGITALES I EXAMEN DE TERCERA EVALUACIÓN I SEMESTRE 2015-2016 23/09/2015 Nombre: …………………………………………………………………. Paralelo: ……. PROBLEMA # 1 (35 %) Diseñe el circuito de control de un sistema digital para el manejo del inventario y entrega de electrodomésticos en un almacén de ventas al por mayor. El circuito de control recibe y genera las siguientes señales de entrada y salida: ELECTRODOMÉSTICO (abreviado como ELECT): conjunto de señales (3 bits), provenientes del teclado, que identifica el electrodoméstico requerido por el cliente, de acuerdo al código que se indica en la Tabla 1 (Por ejemplo, para la licuadora, el código es 100). CANTIDAD (abreviado como Q): conjunto de señales (4 bits), provenientes del teclado que representa, en binario, el número de unidades de electrodomésticos requeridas por el cliente. INVENTARIO (abreviado como INV): conjunto de señales (6 bits), provenientes del dispositivo de manejo del inventario que indica cuántos electrodomésticos del tipo escogido existen en stock. El máximo número de electrodomésticos de cada tipo es 60. El circuito de control emite tres conjuntos de señales: un conjunto de señales (C de 2 bits) ingresa a la pantalla del cliente, para mostrarle el mensaje respectivo, según la Tabla 2 (por ejemplo, si C= 10, el mensaje a mostrar al cliente es “Esperando”); un segundo conjunto de señales (EE de 2 bits) que ingresa a la pantalla del despachador para indicar, a la persona que entrega, qué acción debe realizar, según la Tabla 3 (por ejemplo, si EE = 10, el mensaje a mostrar es “Esperando”); y el tercer conjunto de señales (N de 3 bits) que ingresa a la pantalla de entrega y sirve para indicarle al despachador la cantidad, en binario, de unidades a entregar al cliente (por ejemplo, si N = 100, se entregará 4 unidades del electrodoméstico escogido); si N = 000, no se entregará ningún electrodoméstico, lo que se debe a que el cliente no ha seleccionado aún el electrodoméstico requerido. El circuito de control recibe también un conjunto de señales (INV de 6 bits) que proviene del dispositivo que maneja el inventario e indica, en binario, cuántos electrodomésticos del tipo escogido quedan en stock, luego de la entrega realizada (por ejemplo, si INV = 010111, la cantidad de electrodomésticos del tipo escogido que quedan en el inventario es 23). Si INV = 000000, esto indica que no hay electrodomésticos del tipo escogido en el inventario. ELECTRODOMÉSTICO Código del electrodoméstico ELECT Número de electrodomésticos a solicitados Q Número de electrodomésticos a mostrar en la pantalla N Valor decimal del número de electrodoméstico s solicitados Licuadora 100 001 001 1 Cocina 010 010 010 2 Refrigeradora 111 011 011 3 Lavadora 011 100 100 4 101 101 5 110 110 6 111 111 7 Tabla 1.
- 2. Códigos de los mensajes para las pantallas C (Código) Mensaje 10 Esperando 01 Inventario vacío 11 Entregando unidades Tabla 2. Tabla 3. El sistema digital funciona de acuerdo a los siguientes requerimientos: Para iniciar, el cliente debe escoger por teclado el electrodoméstico que desea comprar y la cantidad de unidades que requiere, de acuerdo a la Tabla 1. Si el cliente no escoge el electrodoméstico, aunque sí haya digitado en el teclado el número de electrodomésticos (esto es, los bits del código del electrodoméstico están en cero ELECT = 000), las dos pantallas deben mostrar el mensaje “Esperando” (esto es, C = 10 y EE = 10). Si la cantidad de unidades en el inventario es cero (INV = 000000), la pantalla del cliente muestra “Inventario vacío” (esto es, C = 01), y la pantalla del despachador muestra el mensaje “Esperando”. Para hacer la entrega, el circuito de control verifica lo siguiente: 1) el cliente seleccionó un tipo de electrodoméstico; 2) el cliente escogió la cantidad requerida; 3) el inventario no está vacío; y 4) el inventario tiene la cantidad suficiente del tipo de electrodoméstico a entregar. Luego de esta verificación, el circuito de control genera el conjunto de señales EE para que la pantalla del despachador muestre el mensaje “Entregar unidades” (esto es, EE = 11) y emite además el conjunto de señales C para que la pantalla del cliente muestre el mensaje “Entregando unidades” (esto es, C = 11). Circuito Digital de control Presente: a) El diagrama de bloques del circuito de control indicando cada una de las señales que se interconectan entre los diferentes bloques del sistema digital. (13%) b) Implementación de cada bloque del circuito de control usando componentes MSI y puertas adicionales, detalle cada conexión y cada circuito utilizado. (22%). EE (Código) Mensaje 10 Esperando 11 Entregar unidades Pantalla/Cliente E N C Q 3 4 2 3 2 Pantalla/Entrega EE Teclado Dispositivo e manejo del inventario 6 INV
- 3. PROBLEMA # 2 (35%) Diseñe un flip-flop tipo L-T que tenga dos entradas asincrónicas, una para el “Reset” y otra para el “Preset”. El flip-flop se activa por nivel bajo y su funcionamiento es como sigue: - Cuando la señal de reset está presente (Reset.L= L), el flip-flop se fija a “0” (Qn+1 = 0); por el contrario, si el Preset está presente, el flip-flop se fija a “1” (Qn+1 = 1); - Para el funcionamiento sincrónico, el nivel bajo de reloj habilita el cambio en la salida Q del flip-flop, dependiendo de las señales L y T, siendo L de lógica positiva (L.H) y T de lógica negativa (T.L); - Si L y T son falsas (L.H = L y T.L = H), el flip-flop mantiene el estado (esto es, si Qn = 0, entonces Qn+1 = 0, o si Qn = 1, entonces Qn+1 = 1); - Si L = 1 y T = 0, el flip-flop se fija a “1” (Qn+1 = 1); - Si L = 0 y T = 1, el flip-flop cambia de estado (esto es si Qn = 0, entonces Qn+1 = 1 o si Qn = 1, entonces Qn+1 = 0); - Si L = 1 y T = 1, el flip-flop cambia de estado (esto es si Qn = 0, entonces Qn+1 = 1 o si Qn = 1, entonces Qn+1 = 0); Una vez diseñado el flip-flop L-T, conviértalo a uno tipo J-K. Presente lo siguiente: a) La tabla característica y la de excitación del flip-flop L-T (8%) (Sugerencia: al responder esta pregunta, ignore las entradas asincrónicas de RESET y PRESET); b) La implementación del flip-flop L-T, usando como elemento básico de almacenamiento una celda binaria de puertas NAND (9%). c) La tabla de verdad para convertir el flip-flop L-T en J-K (9%); d) La implementación del flip-flop J-K, con base en el flip-flop L-T (9%). RESET PRESET CLK L T Qn+1 1 0 Ø Ø Ø 0 0 1 Ø Ø Ø 1 0 0 0 Ø Ø Qn 0 0 1 0 0 Qn 0 0 1 0 1 Qn 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Qn Flip-Flop L-T QL T Q RESET PRESETCLK
- 4. PROBLEMA # 2 (30%) Diseñe un circuito de control de un sistema digital que gobierne el funcionamiento de un despachador de productos. La operación del sistema comienza cuando START.H=H, lo que hace que el circuito emita la señal LISTO.H (LISTO.H = H), iniciando así una venta. El usuario debe escoger en un teclado el producto (P) y la cantidad (Q) que desea. P es un conjunto de señales (3 bits) y representa el código del producto elegido, según lo indicado en la tabla a continuación. Q es un conjunto de señales (4 bits) e indica la cantidad de producto requerida. Una vez escogida la cantidad, el sistema verifica si el producto hay en el inventario. La cantidad de cada producto en el inventario es como se indica en la tabla. Si Q es menor o igual al valor en el inventario, el sistema activa la señal DESP.H (esto es DESP.H = H) con la cual se despacha el producto pedido; caso contrario, el sistema activa la señal FAL.H (esto es FAL.H = H) que indica que faltan unidades del producto pedido y muestra la cantidad, en binario, faltante en el inventario, por medio del conjunto de señales FALTU.H (4 bits). Luego, el usuario debe especificar, por medio de la entrada YES.H (esto es YES.H = H), si desea la cantidad existente del producto en el inventario; o, en su defecto, mediante la entrada NO.H (esto es NO.H = H) que no desea hacer la compra. Si se eligió YES.H el circuito de control debe activar DESP.H (esto es DESP.H = H) y despachar la cantidad solicitada. Por el contrario, si se eligió NO.H (esto es NO.H = H), el sistema no hace ninguna entrega, desactivando la señal DESP.H (esto es DESP.H = L). Cuando START.H = L, el circuito de control hace que se mantengan todas las salidas desactivadas (todas en valor L). Presente lo siguiente: a) Escriba el código VHDL del circuito de control mediante la descripción RTL (8%). b) Escriba el código VHDL de un circuito secuencial que cargue y retenga la información de las salidas del circuito de control. Este circuito secuencial es disparado por flanco positivo del reloj y tiene una entrada de “clear” asincrónico que sirve para encerar todas las salidas del circuito de control). Las 9 salidas del circuito de control deben mostrarse en este circuito secuencial, como una única salida de 9 bits, siendo éstas: LISTO (1 bit), DESP (1 bit), FAL (1 bit), FALTU (4 bits), YES (1 bit), NO (1 bit) (7%). c) Escriba en VHDL un paquete llamado DESPACHADOR_paq del circuito de control del literal a) y un paquete llamado MAQSEC_paq del circuito del literal b) (7%) d) Implemente el sistema digital, en VHDL, con una descripción estructural o lógica, utilizando los paquetes del literal c) (8%). PRODUCTO P INVENTARIO A 010 10 B 110 8 C 111 5 D 101 14