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Orientación Universidad
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circuito combinacional 11, Resúmenes de Circuitos 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.
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pf4
pf5

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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.

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:
  2. Multisim
  3. Gowin
  4. Protoboard
  5. FPGA-25k
  6. 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: P T1 T2 H1 H2 V 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

S2= (P2+P1+P0)(P2’+P0’)(P2’+P1’)

S1=(P1’+P0’)(P3+P1+P0)(P2’+P1+P0) S0=(P1’+P0)(P3+P2+P0) 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. S P1-P0 P1-P0 P1-P0 P1-P P3-P2 00 01 11 10 00 0 1 0 1 01 0 1 0 1 11 0 1 0 1 10 1 1 0 1 S P1-P0 P1-P0 P1-P0 P1-P P3-P2 00 01 11 10 00 0 1 1 0 01 1 1 1 0 11 1 1 1 0 10 1 1 1 0

  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. ÇÇ 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:

Sección 4: Unión de las Operaciones: El Multiplexor (MUX): Para seleccionar qué operación (suma, resta o multiplicación) se enviará a la salida, se utiliza un multiplexor. Lógica: Entradas de Datos: A[3:0] (un bus de 4 bits) B[3:0] (un segundo bus de 4 bits) Entrada de Selección:  S combinaciones: (00,01,10). Salida:  Y[7:0] (un bus de salida de 8 bits) Tabla de control S1 S0 Código Salida Y seleccionada 0 0 0 SUMA 0 1 1 RESTA 1 0 10 MULTIPLICACION 1 1 11 (No usada) aÇ FINALMENTE: OBTENEMOS LO QUE ES NUESTRO CIRCUITO SUMADOR, RESTADOR Y MULTIPLICADOR: Diagrama lógico multisim simplificado y funcional: Diagrama de Sumador, restador y multiplicador. Codigo verilog estructurado, modulo por modulo: Código verilog estructural: https://drive.google.com/file/d/10F3Y9ZFUwz4T npL-mrFB4wffPqdir9Y3/view?usp=sharing 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.