Este documento describe el diseño de un circuito digital que simula una chapa de control. El circuito utiliza flip-flops JK y compuertas lógicas para detectar una secuencia específica de cuatro dígitos ingresados y activar una salida. El circuito fue implementado físicamente y simulado en software para verificar su funcionamiento correcto.

1. 1
Universidad de El Salvador
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Escuela de Ingeniería Eléctrica
Sistemas Digitales II
“Chapa digital simulada”
Catedrático: Ing. Salvador German
Instructor:
Estudiantes:
1 Hercules Lara Vladimir Ernesto HL09012
2 Gomez Alvarado Melvin GA12022
Ciudad universitaria Lunes 9 de noviembre de 2015

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INTRODUCCION
Este es un trabajo práctico, y está basado en los conocimientos adquiridos en clases,
en el cual se hace uso de Flip-Flops para detectar secuencias de datos y darle usos diversos,
para este caso se ha diseñado un circuito con FF-JK y compuertas básicas, que permiten
detectar una secuencia o combinación de cuatro pulsos para poder activar una chapa una
salida Z.
De forma paralela, el circuito es tratado como problema de diseño digital por lo cual el
método que se ha utilizado para su implementación es el de modo pulso, método por el
cual nos permite obtener las ecuaciones necesarias que alimentan los clock de cada Flip
Flop. Para esto se ha desarrollado todo el proceso analítico necesario del circuito,
incluyendo diagrama de estado, tablas de estada y los respectivos mapas k, hasta llegar a la
solución más adecuada del sistema por medio de ecuaciones lógicas.
En esta ocasión se han construido un circuito con IC de compuertas básicas y tres IC de Flip
Flop, los cuales nos permiten manipular un relé para controlar una luminaria la cual simula
ser la chapa, por medio de un teclado que controla las combinaciones de dígitos correctos
o incorrectos necesarios para el circuito.
El funcionamiento del circuito se da como una salida activa ‘Z’, cuando la combinación
directa de dígitos, es colocada en el circuito por lo que el relé es accionado mientras el
último pulso de la combinación es mantenido presionado.

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i
INDICE
Contenido. Pág.
Objetivos ------------------------------------------------------------------------------------------ 4
Marco Teórico ----------------------------------------------------------------------------------- 5-7
Filosofía del Diseño ---------------------------------------------------------------------------- 8
Implementación de la chapa de control digital ---------------------------------------- 9-15
Simulación en max plus de la chapa digital -------------------------------------------- 16 -18
Conclusiones ----------------------------------------------------------------------------------- 19
Anexos ------------------------------------------------------------------------------------------- 17

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OBJETIVOS
 Poner en práctica los conocimientos básicos, para diseñar un circuito electrónico
que sea capaz de seleccionar una combinación para activar una chapa.
 Demostrar que es posible analizar un circuito, de forma tal que el modo pulso se vea
involucrado
 Utilizar Flip flop´s y compuertas básicas IC que sean necesarias para implementar
el circuito físicamente.
 Demostrar que los FF-JK pueden funcionar como FF-T por medio de la señal de reloj.
 Utilizando un teclado enviar pulsos al circuito para complicar la combinación que
activa la chapa.
 Evitar los rebotes de los pulsadores del teclado, utilizando un IC 7414.

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MARCO TEÓRICO
 Flip-Flop SN74LS112
Este integrado esta compuesto por dos Filp – Flop´s JK, los cuales para nuesta
conveniencia los utilizamos como un Flip – Flop “T”, conectamos las ecuaciones lógicas
obtenidas a las entradas de rloj o “CK”.

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 Teclado matricial 4x3 de 7 pines.
Como se ve en la figura, el teclado cuenta con 7 pines de control. Por ejemplo cuando
aprietas la tecla numero 1 se conectan los pines 2 y 3, para la tecla 5 se conectan los pines
7 y 1.
 ¿Qué es un Relé?
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor
controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán,
se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos
eléctricos independientes.
Fue inventado por Joseph Henry en 1835.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de
entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como
tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva
señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.
Se les llamaba "relevadores"

7. 7

8. 8
FILOSOFIA DE DISEÑO
La creación de este dispositivo electrónico y su desarrollo, ha sido posible por los
conocimientos que se han obtenido durante la materia de Sistemas digitales II en el
presente ciclo, de modo que ahora podemos diseñar circuitos de manera eficiente y
utilizando la menor cantidad de compuertas posibles, logrando de este modo, circuitos
confiables funcionales y óptimos. Ya que existen diferentes métodos para aplicar la solución
de este circuito, en este caso nos hemos inclinado por la opción de modo pulso con el
método mealy.
El circuito tiene la capacidad de aceptar una sola vez la contraseña “7005” para activar la
chapa mientras se mantiene el pulso. Las contraseñas que se intenten introducir y posean
un digito malo jamás podrán activar el circuito, además una vez activado el circuito antes
de introducir la contraseña se debe presionar el botón de reset de lo contrario aunque se
digite bien la secuencia no activara el circuito.
Los flip flop utilizados son del tipo JK en el cual las entradas son colocadas a Vcc al igual que
los set y reset y la entrada del clock es usada como la de un flip flop T para que trabaje bien.
Otro factor importante en la construcción de este circuito, es que los demás números que
no pertenecen a la combinación correcta, simplemente son unidos de forma paralela al
estado X4 (Reset) para evitar que existan mayor cantidad de elementos en el circuito, pues
la finalidad es hacerlo lo más pequeño posible.
La salida del circuito pose un relé el cual es activado para mostrar que la combinación de
datos ha sido ingresada con éxito, pero si esta falla en pulso la salida jamás llega a ser

9. 9
activada, de forma que se debe resetear para introducir la combinación correcta que activa
el relé.
IMPLEMENTACIÓN DE CHAPA DIGITAL
* Diagrama de estado: X1, X2, X2 y X3, representa la combinación que activa la chapa.
* X4, representa cualquier otro número que se introduzca en la combinación que no sea correcto.
* El circuito permite que la secuencia de pulsos, “contraseña”, sea ingresado repetidas veces para
activar el circuito de forma continua.

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A partir del diagrama de estados, podemos trasladar los
datos que este arroja hacia lo que es la tabla de estados.
A partir de la tabla de estados, al asignar números binarios “grey reflejado” a cada letra, podemos
encontrar las tablas de los estados Y de las
cuales nos llevaran a las tablas de entrada de
Flip-flop`s T.
X1 X2 X3 X4
A B/0 E/0 E/0 A/0
B E/0 C/0 E/0 A/0
C E/0 D/0 E/0 A/0
D E/0 E/0 E/1 A/0
E E/0 E/0 E/0 A/0
E X X X X
G X X X X
H X X X X
Y1Y1Y1/z X1 X2 X3 X4
A 000 001/0 110/0 110/0 000/0
B 001 110/0 011/0 110/0 000/0
C 011 110/0 010/0 110/0 000/0
D 010 110/0 110/0 110/1 000/0
E 110 110/0 110/0 110/0 000/0
F 111 X X X X
G 101 X X X X
H 100 X X X X
T2 X1 X2 X3 X4
000 0 1 1 0
001 1 1 1 0
011 0 0 0 1
010 0 0 0 1
110 0 0 0 1
111 X X X X
101 X X X X
100 X X X X

11. 11
ECUACIONES DE LOS MAPAS K PARA LOS F-F JK Y SALIDA Z.
Tomando como mapas K las tablas de estados binarios de los Flip-Flop T podemos encontrar las
ecuaciones para los mismos.
Las ecuaciones han sido simplificadas lo más posible, para que el número de elementos
“compuertas IC”, sea la menor cantidad deseada.
𝑇1 = 𝑦3 𝑋1 + 𝑦̅1 𝑦2 𝑋1 + 𝑦̅1 𝑦̅3 𝑋2 + 𝑦̅1 𝑋3 + 𝑦1 𝑋4
𝑇2 = 𝑦̅2 𝑦3 𝑋1 + 𝑦̅2 𝑋2 + 𝑦̅2 𝑋3 + 𝑦2 𝑋4
𝑇2 = 𝑦̅2 𝑋1 + 𝑦3 𝑋1 + 𝑦2 𝑦3 𝑋2 + 𝑦3 𝑋3 + 𝑦3 𝑋4
𝑍 = 𝑦̅1 𝑦2 𝑦̅3 𝑋3
T1 X1 X2 X3 X4
000 0 1 1 0
001 1 0 1 0
011 1 0 1 0
010 1 1 1 0
110 0 0 0 1
111 X X X X
101 X X X X
100 X X X X
Z X1 X2 X3 X4
000 0 0 0 0
001 0 0 0 0
011 0 0 0 0
010 0 0 0 0
110 0 0 1 0
111 X X X X
101 X X X X
100 X X X X
T3 X1 X2 X3 X4
000 1 0 0 0
001 1 0 1 1
011 1 1 1 1
010 0 0 0 0
110 0 0 0 0
111 X X X X
101 X X X X
100 X X X X

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SIMULACIÓN DEL CIRCUITO EN TINA
La simulación del circuito en TINA, se ha desarrollado con las herramientas e integrados q ofrece
dicho programa, en nuestro caso se utilizo el Flip – Flop JK “SN74LS112” uno para cada ecuación
lógica las cuales se han conectado a las entradas de reloj para convertir dicho FF a uno “T”, las
entradas JK, Clear, Preset se han conectado a Vcc (5v). Además de completar el diagrama con
compuertas básicas AND y OR.
El circuito funciona de manera correcta, pues al ingresar la secuencia de dígitos “7168” el sensor
lógico, indica que la salida es activada con un nivel de voltaje que puede controlar un relé de 5v.
Vemos pues que el circuito puede controlar perfectamente cualquier dispositivo electrónico, si en
algún caso la contraseña falla en un número es imposible que el sensor digital encienda, de igual
forma la contraseña es válida solamente una vez y luego debe de resetearse el circuito para una
nueva ronda.
SIMULACION DEL CIRCUITO EN TINA

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Listado de elementos utilizados para el circuito fabricado.
El circuito fabricado contiene:
2-Integrados CD4075BE 1- Fuente de 5V DC
2- Integrados HD74LS11 28- Resistencias de 220Ω
2- Flip-flops JK SN74LS112AN Alambre UTP
1- Teclado de matricial 4x3 4- Breadboards
3- HD74LS08p 5-Leds
1- SN74LS21N 1- HD74LS32p
En la Imagen 2, se muestra el circuito físico del controlador de una chapa, implementado en
bredboard.

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Simulación del circuito programable en MAX PLUS
Código programado:
TITLE "CHAPA1593";
SUBDESIGN CHAPA1593
(
clk, reset, x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9 :INPUT;
z :OUTPUT;
)
VARIABLE
ss: MACHINE WITH STATES (s0,s1,s2,s3,s4,s5);
BEGIN
ss.clk = clk;
ss.reset = reset;
TABLE
%current current current next
state
state input output state%
ss, x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9 => z, ss;
s0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s0;
s0, 0,0,1,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s1;
s0, 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s0, 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,1,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;

19. 19
s0, 0,0,0,0,1,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,0,0,1,0,0,0,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,0,0,0,1,0,0,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,0,0,0,0,0,1,0 => 0, s5;
s0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,1 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s1;
s1, 0,0,1,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s1;
s1, 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s2;
s1, 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,1,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,1,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,1,0,0,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,0,1,0,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,0,0,0,1,0 => 0, s5;
s1, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,1 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s2;
s2, 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s2;
s2, 0,0,1,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s3;
s2, 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,1,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,1,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,0,1,0,0,0,0 => 0, s5;

20. 20
s2, 0,0,0,0,0,0,1,0,0,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,0,0,0,0,1,0 => 0, s5;
s2, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,1 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s3;
s3, 0,0,1,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s3;
s3, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,1 => 1, s4;
s3, 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,1,0,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,1,0,0,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,0,1,0,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,0,0,1,0,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0 => 0, s5;
s3, 0,0,0,0,0,0,0,0,1,0 => 0, s5;
s4, X,X,X,X,X,X,X,X,X,X => 1, s4;
s5, X,X,X,X,X,X,X,X,X,X => 0, s5;
END TABLE;

21. 21
END;
Simulación en max plus:
Pines del integrado:

22. 22
CONCLUSIONES
 El circuito para la creación de una chapa puede tomar diferentes caminos para su
creación, pero al final todos conducen a una misma solución del problema.
 El uso de FF es fundamental para poder crear este tipo de circuitos. Pues el uso alterno de
estos como FF asíncronos, dan paso a una gran combinación de posibles diseños de
problemas.
 Los pulso son generados por un teclado, pero es de tener cuidado con el rebote que se da
en el circuito, pudiendo así protegerlo con capacitores de 10μF para evitar este problema,
pues puede pasar que al introducir la contraseña el rebote la pierda.
 El modo pulso es una forma de desarrollar circuitos en la cual al llegar al momento de
obtener las ecuaciones de los FF´s, no se debe de olvidar que no se pueden agrupar 1´s
que pertenezcan a diferentes columnas, se debe hacer ecuaciones columna por columna
individualmente.
 La simulación en max plus resulto ser una herramienta de gran vaor en la medida que
reduce el tamaño en el cual se implementa un circuito a un solo integrado programado.