Unidad 2 Nota: Los ejercicios con la siguiente CIRCUITOS DIGITALES leyenda se presentan resueltos: οΏ. ο· Circuitos Combinacionales Guía de ejercicios elaborada y revisada por la Ing. Alejandra Di Gionantonio Simplificación de expresiones con diagramas de Karnaugh ο§ Minitérminos (Suma de Productos) οΏ Ejercicio 1: Dada la Salida P, expresarla en Miniterms o productos canónicos, realizar tabla, mapa, circuito y simplificar. π(π΄, π΅, πΆ) = ∑3(1,2,3,5,7). (Equivalente decimal de los términos canónicos de 3 variables) Ejercicio 2: Realizar la tabla, mapa, circuito y expresión simplificada: π(π΄, π΅, πΆ, π·) = π΄Μ . π΅Μ . πΆΜ . π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· οΏ Ejercicio 3: Minimizar la función en el diagrama siguiente y construir el circuito: Ejercicio 4: Minimizar la función en el diagrama siguiente y construir el circuito: 11 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 5: Realizar la tabla, mapa y expresión simplificada: π(π΄, π΅, πΆ, π·) = π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· Ejercicio 6: Expresar la Suma de productos. Hacer la tabla, el mapa y obtener la mínima expresión: π(π΄, π΅, πΆ, π·) = π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· Ejercicio 7: Buscar la SP solución mínima. Hacer la tabla, el mapa y obtener la mínima expresión: π(π΄, π΅, πΆ, π·) = π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· + π΄. π΅. πΆ. π· Ejercicio 8: Dada la Salida S, expresarla en Miniterms, realizar tabla, mapa, expresión simplificada y circuito. π = (1,3,5,7,9,11,13,15) ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 1: Dada la Salida S, expresarla en Miniterms o productos canónicos, realizar tabla, mapa, circuito y simplificar. π(π΄, π΅, πΆ) = ∑3(1,2,3,5,7). A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 S 0 1 1 1 0 1 0 1 π = πΆ + π΄. π΅ οΏ Ejercicio 3: Minimizar la función en el diagrama siguiente y construir el circuito: π = π΄. π· + π΄. π· + πΆ. π· ο§ Maxitérminos (Producto de Sumas) οΏ Ejercicio 9: Expresar la salida Q en Maxterms, realizar tabla, mapa y simplificar. π = (0,4,6). Ejercicio 10: Realizar la tabla, mapa y expresión simplificada: 12 πΉ = (0,1,2,5,8,9,10) U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 11: Simplificar la función como Maxterms o PS en el Mapa siguiente. Ejercicio 12: Realizar la tabla, mapa y expresión simplificada. π(π΄, π΅, πΆ, π·) = (π΄ + π΅ + πΆ + π·). (π΄ + π΅ + πΆ + π·). (π΄ + π΅ + πΆ + π·). (π΄ + π΅ + πΆ + π·). (π΄ + π΅ + πΆ + π·) ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 9: Expresar la salida S en Maxterms, realizar tabla, mapa y simplificar. π = (0,4,6). A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 ο§ S 0 1 1 1 0 1 0 1 π = (π΅ + πΆ). (π΄ + πΆ) Ejercicios Varios Ejercicio 13: Realizar tabla, mapa, expresión simplificada y circuito. π=∑4(0,2,4,6,8,9,11,15) π=π4(1,3,5,7,10,12,13,14) οΏ Ejercicio 14: Obtener la expresión lógica de las siguientes salidas P, Q, R, S. - La salida P (0,2,3,4,6,7,8,10,11,12,13,14,15) expresarla en minterms con el menor número de compuertas NOR. La salida Q (0,1,2,3,4,5,7,8,12,13) expresarla en minterms con el menor número de compuertas NAND. La salida R (1,5,9) expresarla en Maxterms con el menor número de compuertas NAND. La salida S (6,9,10,11,14,15) expresarla en Maxterms con el menor número de compuertas NOR 13 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 15: Realizar la tabla, mapa y expresión simplificada. P (1,3,5,7) en minterms Q (0,2,4,6) en maxterms R (0,1,2,3,4) resolver en maxterms con comp. NOR οΏ Ejercicio 16: Una función lógica S = f (A, B, C, D), está representada por la tabla que se muestra a continuación. Simplifíquela por mapas de Karnaugh. Secuencia decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A B C D S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 X 1 0 X 1 1 1 0 0 1 1 X 0 X Ejercicio 17: Una función lógica f (A,B,C,D) = S, está representada por la tabla que se muestra a continuación. Simplifíquela por mapas de Karnaugh. Secuencia decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A B C D S 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 X X 1 X 0 1 1 X 0 0 X 1 0 0 14 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 18: Una función lógica f (A,B,C,D) = S, está representada por la tabla que se muestra a continuación. Simplifíquela por Mapa de Karnaugh. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 14: Obtener la expresión lógica de las siguientes salidas P, Q, R, S. (Se resuelve únicamente salida Q) Salida Q con NAND 15 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Salida Q con NOR π = (π΅ + πΆ + π·) + (π΄ + π΅ + π·) + (π΄ + πΆ) (πππ ) οΏ Ejercicio 16: Una función lógica S = f (A, B, C, D), está representada por la tabla que se muestra a continuación. Simplifíquela por mapas de Karnaugh. π(π΄, π΅, πΆ, π·) = ∑4 π = π΄. πΆ + πΆ. π· + π΄. πΆ. π· + π΄. π΅ π(π΄, π΅, πΆ, π·) = ∏4 π = (π΄ + π΅ + πΆ). (π΄ + πΆ + π·). (π΄ + πΆ + π·) Circuitos Combinacionales ο§ Sumadores y Restadores Ejercicio 19: Construir un circuito semi sumador. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. οΏ Ejercicio 20: Construir un circuito sumador total. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. οΏ Ejercicio 21: Dibujar el diagrama en bloques de un sumador de 4 bits, utilizando sólo Sumadores Completos. Ejercicio 22: Construir un circuito semi restador. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. οΏ Ejercicio 23: Construir un circuito restador total. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. 16 U . T . N ο§ A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D SOLUCIONES οΏ Ejercicio 20: Construir un circuito sumador total. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. A 0 0 0 0 1 1 1 1 S = (A B) B Cin 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 s C0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 Cin οΏ Ejercicio 21: Dibujar el diagrama en bloques de un sumador de 4 bits, utilizando sólo Sumadores Completos. 17 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D οΏ Ejercicio 23: Construir un circuito restador total. Dar su tabla, mapas de Karnaugh e implementación. D Co π· = (π΄. π΅. πΆ) + (π΄. π΅. πΆ) + (π΄. π΅. πΆ) + (π΄. π΅. πΆ) D = (A B) πΆπ = (π΄. πΆ) + (π΄. π΅) + (π΅. πΆ) Cin Codificadores οΏ Ejercicio 24: Construir un circuito codificador de Decimal a BCD Aiken. Se pide: a) Construir la tabla de verdad b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. Ejercicio 25: Realizar un circuito codificador de Decimal a BCD exceso 3. Se pide: a) Construir la tabla de verdad b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. 18 2 U . T . N ο§ A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O SOLUCIONES οΏ Ejercicio 24: Construir un circuito codificador de Decimal a BCD Aiken. Se pide: a) Construir la tabla de verdad Variables de Entrada: T0, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 Variables de Salida: A, B, C, D b) Extraer la función de la tabla de verdad. A = T5 + T6 + T7 + T8 + T9 B = T4 + T6 + T7 + T8 + T9 C = T2 + T3 + T5 + T8 + T9 D = T1 + T3 + T5 + T7 + T9 c) Implementar con compuertas lógicas. T0 T1 A T2 T3 B T4 T5 C T6 T7 T8 D T9 19 2 0 1 8 U N I D A D 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Decodificadores οΏ Ejercicio 26: Diseñar un decodificador binario de 2 a 4 líneas con entrada de habilitación G (decodificador de 2 bits) a) Construir la tabla de verdad. b) Construir el circuito. Ejercicio 27: Diseñar un decodificador binario de 3 a 8 líneas sin entrada de habilitación (decodificador de 3 bits) a) Construir la tabla de verdad. b) Extraer las funciones de salida. c) Construir el circuito. οΏ Ejercicio 28: Implemente la función lógica del sumador completo con un decodificador y compuertas OR. Ejercicio 29: Implemente las funciones lógicas expresadas en los ejercicios propuestos en la sección de “Simplificación de expresiones con diagramas de Karnaugh” con decodificadores y compuertas OR. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 26: Diseñar un decodificador binario de 2 a 4 líneas con entrada de habilitación G (decodificador de 2 bits) οΏ Ejercicio 28: Implemente la función lógica del sumador completo con un decodificador y compuertas OR. A 0 0 0 0 1 1 1 1 B Cin 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 S 0 1 1 0 1 0 0 1 Co 0 0 0 1 0 1 1 1 D0 A D1 D2 B DECODIFICADOR D3 D4 D5 C D6 D7 20 S U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Decodificadores a Display de 7 segmentos οΏ Ejercicio 30: Diseñar un circuito Decodificador de BCD Exceso de tres a un display de segmentos que se activará de acuerdo al siguiente diseño. a) Construir la tabla de verdad. b) Simplificar por mapas K la Sumatoria de cada segmento. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. 0→A 1→B 2→C 3→D 4→E 5→F 6→G 7→H 8→L 9→P Ejercicio 31: Diseñe un decodificador de BCD natural a siete segmentos, que muestre números del 0 al 9. Tabla completa y mapas K para el segmento 1 y 4. Ejercicio 32: En un display de 7 segmentos se representan todos los símbolos del sistema de numeración hexadecimal (las letras en minúsculas). Construya la tabla completa y exprese la función lógica del circuito del segmento superior S2. οΏEjercicio 33: Construya un circuito que tenga como entradas 4 variables BCD Aiken y como salida la representación en un visualizador de 7 segmentos de los caracteres correspondientes al siguiente diseño: 2=A, 3=B, 5=C, 7=D, 8=E y 9=F. Nota: de la tabla completa y los segmentos S2 y S5. Ejercicio 34: Obtener la función lógica simplificada para el segmento G del visualizador BCD a 7 segmentos: El decodificador mostrará los números: 2,3,4,5,6,8 y 9 ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 30: Diseñar un circuito Decodificador de BCD Exceso de tres a un display de 7 segmentos que se activará de acuerdo al siguiente diseño. a) Construir la tabla de verdad. XS-3 Sec Dec 0 1 2 0 3 1 4 2 5 3 6 4 7 5 8 6 9 7 10 8 11 9 12 13 14 15 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 C D S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 0 0 X X X X X X X 0 1 X X X X X X X 1 0 X X X X X X X 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 X X X X X X X 1 0 X X X X X X X 1 1 X X X X X X X 21 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D Variables de Entrada: A, B, C, D Variables de Salida: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 Simplificar por mapas K la Sumatoria de cada segmento. π1 = π΄ + πΆ π2 = π΄. π΅ + πΆ. π· + π΅. π· = π΄. π΅ + π·(πΆ + π΅) π3 = π΄. π΅ + πΆ. π· + π΄. π· + π΄. πΆ. π· π4 = π΄. π΅ + π΄. π· π5 = 1 π6 = 1 π7 = πΆ. π· + π΅. π· + π΄. πΆ + π΄. πΆ. π· = π·. (πΆ + π΅) + π΄. πΆ + π΄. πΆ. π· 22 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E A C O M P U T A D O R A S - B C C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D D 2 1 S1 S2 S3 b) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. S6 S4 S7 S5 S7 οΏEjercicio 33: Construya un circuito que tenga como entradas 4 variables BCD Aiken y como salida la representación en un visualizador de 7 segmentos de los caracteres correspondientes al siguiente diseño: 2=A, 3=B, 5=C, 7=D, 8=E y 9=F. Nota: de la tabla completa y los segmentos S2 y S5. a) Construir la tabla de verdad. Aiken Sec Dec 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 7 8 9 10 5 11 6 12 7 13 8 14 9 15 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 C D S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X X X X X X X 1 0 X X X X X X X 1 1 X X X X X X X 0 0 X X X X X X X 0 1 X X X X X X X 1 0 X X X X X X X 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 23 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Multiplexores οΏ Ejercicio 35: Obtener la siguiente función con un multiplexor: π = ∑3(0,1,3,6,7) οΏ Ejercicio 36: Diseñar un circuito multiplexor de 2 variables de control. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. Ejercicio 37: Diseñar un circuito multiplexor de 4 variables de control. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. Ejercicio 38: Implemente las funciones lógicas expresadas en los ejercicios propuestos sección de “Simplificación de expresiones con diagramas de Karnaugh” con multiplexores. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 35: Obtener la siguiente función con un multiplexor: π = ∑3(0,1,3,6,7) D0 D1 D2 D3 F MUX D4 D5 D6 D7 A B C οΏ Ejercicio 36: Diseñar un circuito multiplexor de 2 variables de control. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. 24 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. Demultiplexores οΏ Ejercicio 39: Diseñar un circuito demultiplexor de 2 variables de control. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Extraer la función de la tabla de verdad. c) Implementar con compuertas lógicas. Ejercicio 40: Diseñar un circuito de-multiplexor de 3 variables de control. Se pide: d) Construir la tabla de verdad. e) Extraer la función de la tabla de verdad. f) Implementar con compuertas lógicas. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 39: Diseñar un circuito demultiplexor de 2 variables de control. Se pide: a) Construir la tabla de verdad: A1 A0 O0 O1 O2 O3 0 0 I 0 0 0 0 1 0 I 0 0 1 0 0 0 I 0 1 1 0 0 0 I b) Extraer la función de la tabla de verdad: π0 = π΄1. π΄0. πΌ π1 = π΄1. π΄0. πΌ π2 = π΄1. π΄0. πΌ π3 = π΄1. π΄0. πΌ 25 c) Implementar con compuertas lógicas: 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Generadores de Bits de Paridad οΏ Ejercicio 41: Construir un circuito Generador de Bit de Paridad Par para los números decimales (del 0 al 9), codificados en BCD Exceso de tres. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Simplificación por Mapas K. c) Implementar con compuertas lógicas. Ejercicio 42: Construir un circuito Generador de Bit de Paridad Impar para Código BCD-Aiken. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Simplificación por Mapas K. c) Implementar con compuertas lógicas. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 41: Construir un circuito Generador de Bit de Paridad Par para los números decimales (del 0 al 9), codificados en BCD Exceso de tres. Se pide: a) Construir la tabla de verdad: A B C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 D BPP 0 X 1 X 0 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 X 0 X 1 X b) Simplificación por Mapas K y c) Implementación: ∑ (π΄, π΅, πΆ, π·) = π΅. πΆ. π· + π΄. πΆ. π· + π΅. πΆ. π· + π΄. πΆ. π· = 4 = πΆ. π· (π΅ + π΄) + πΆ. π· (π΅ + π΄) = πΆπ· ο (π΅ + π΄) ∑ (π΄, π΅, πΆ, π·) = (π΄ + π΅). (πΆ + π·). (πΆ + π·). (π΄ + π΅) = 4 = (π΄ ο π΅). (πΆ ο π·) 26 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Comparador de Magnitud οΏ Ejercicio 43: Diseñar un circuito comparador de magnitud de 2 palabras de 1 bit. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Construir el circuito lógico. c) Extraer las funciones. Ejercicio 44: Diseñar un circuito comparador de magnitud de 2 palabras de 4 bits cada una. Se pide: a) Construir la tabla de verdad. b) Construir el circuito lógico. c) Extraer las funciones. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 43: Diseñar un circuito comparador de magnitud de 2 palabras de 1 bit. Se pide: a) Construir la tabla de verdad: A 0 0 1 1 b) Construir el circuito lógico y c) extraer las funciones: B A<B A=B A>B 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 π = (π΄ > π΅) = π΄. π΅ πΌ = (π΄ = π΅) = π΄. π΅ + π΄. π΅ = (π΄ ο π΅) π = (π΄ < π΅) = π΄. π΅ Solución de Problemas sencillos con Circuitos Combinacionales οΏ Ejercicio 45: Diseñar un circuito económico para una vivienda de 2 departamentos, que poseen un timbre cada uno y una sola campanilla, la que deberá accionarse cuando se oprima uno de los dos timbres o ambos: a) Construir la tabla de verdad correspondiente . b) Simplificar por Karnaugh. c) Implementar con compuertas la expresión más económica. Ejercicio 46: Diseñar un circuito con 3 llaves que accionarán la luz de una lámpara que debe encenderse cuando la llave 1 (A) esté accionada (1) o cuando la llave 2 y 3 (B, C) estén en distinto estado, es decir cuando una de ellas está accionada y la otra no, independientemente del valor de A. Ejercicio 47: Diseñar un circuito económico que active una alarma cuando en un depósito que tiene 4 portones (A, B, C, D) dos o más estén abiertos. Ejercicio 48: Una luz de aviso debe encenderse cuando la cuenta BCD alcance 1001 (9 en decimal). Construir la tabla y simplificar por mapas K. Implementar. 27 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 49: Diseñar un circuito lógico cuya salida sea 1 cuando aparezcan en las entradas los números decimales: 0, 2, 4, 6, 8. Utilizar un BCD de 4 entradas. Construir la tabla y simplificar por mapas K. Implementar. Ejercicio 50: Construir un circuito combinacional que detecte los números decimales impares o los múltiplos de 3, considerando que se ingresan del 0 al 9 codificados en BCD natural. Construir la tabla, simplificar por Karnaugh e implementar con compuertas la expresión más económica. Implementar con NOR. Ejercicio 51: Diseñar un circuito combinacional que acepte como entradas los números decimales codificados en BCD exceso 3 y que active como salida una señal auditiva para el número 3 y los múltiplos de 3. Construir la tabla y simplificar por mapas K. Implementar con NAND. Ejercicio 52: Construir un circuito combinacional que active una señal luminosa de acuerdo al siguiente diseño. 001 A 101 100 010 111 R V (Verde) B C V R V R R R (Rojo) V V R R V R Ejercicio 53: Diseñar un circuito lógico que acepte como entrada los números decimales y cuyas salidas activan un indicador luminoso cuando: - ROJO: el número esté comprendido entre 0 y 2 - AMARILLO: el número esté comprendido entre 3 y 6 - VERDE: el número esté comprendido entre 7 y 9 - NARANJA: números pares Construir la tabla de verdad de 4 variables. Implementar con lógica NOR. Ejercicio 54: Construir un circuito combinacional que acepte como entrada los números decimales del 0 al 9 codificados en BCD natural y como salidas 2 luces de colores ROJO y AMARILLO, las que se activan de acuerdo a las siguientes condiciones: - LUZ ROJA: si el número está comprendido entre 0 y 4 - LUZ AMARILLA: si el número está comprendido entre 5 y 9 inclusive Diseñar la tabla, simplificar por Karnaugh e implementar con lógica NAND οΏ Ejercicio 55: Diseñar un circuito combinacional cuya entrada sean los números decimales codificados en BCD Natural y cuya salidas sean tres luces de colores: rojo R, verde V y amarillo A, las que deberán encenderse de acuerdo a las siguientes condiciones: - Rojo: si el número es par y primo. - Verde: si el número es impar y no primo. - Amarillo: si el número es resultante de una potencia de 2. a) Construir la tabla de verdad. b) Simplificar con Mapas K. c) Implementar con compuertas lógicas. (Utilice condiciones sin cuidado) οΏ Ejercicio 56: Construir un circuito combinacional que permita activar una señal luminosa de acuerdo al siguiente diseño: 000 001 011 101 111 A x1 R B C x1 x2 x3 x2 x1 x3 28 x2 x1 x3 x2 x1 x3 x2 x1 x3 x2 x3 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 57: Un granjero llamado Juan (J) tiene un gran perro lobo (P), un cabrito (C) y varios repollos (R). El granjero posee un granero al Norte y un granero al Sur. Tiene que hacer faenas en ambos graneros, pero si deja al perro con el cabrito cuando él está ausente, el perro se comerá al cabrito; si deja al cabrito con los repollos, el cabrito se los comerá. Para evitar cualquier desastre, Juan nos pide que construyamos un pequeño computador portátil que tenga 4 conmutadores (J), (P), (C) y (R) llamando GSur=1 y GNorte=0. (Por ejemplo, si el perro está en el granjero Sur entonces P=1). La salida del computador está conectada a una lámpara que se encenderá siempre que haya peligro. Se pide: a) Diseñar el sistema combinacional indicando definición de variables de entrada y de salida. b) Tabla de verdad, Simplificación con mapas de Karnaugh (PS y SP). c) Implementación del circuito. Ejercicio 58: Los accionistas de una empresa son 4, los llamaremos A, B, C y D, y poseen los siguientes porcentajes de acciones: 40%, 30%, 20%, 10%. Las decisiones de asamblea se toman cuando los votos son más de la mitad, considerando que el valor del voto de cada accionista es proporcional al porcentaje de sus acciones. Diseñar un circuito económico para ser instalado en la mesa de asamblea la que debe constar de cuatro pulsadores , uno para cada accionista y una luz en el centro de la misma, que es la que indicará cuando el resultado de una votación sea positivo en cuanto a la toma de una decisión. Se pide: a) Construir la Tabla de Verdad y el diagrama en bloque, b) Simplificar por mapas K. c) Implementación con compuertas lógicas la expresión más económica. Ejercicio 59: Un laboratorio químico dispone de 4 sustancias: A, B, C y D, cuya mezcla puede ser pontecialmente muy peligrosa, por lo tanto es necesario contar con un circuito que indique cuándo la situación lo sea, mediante el encendido de una señal luminosa. Las situaciones peligrosas se dan cuando: A y D están juntas, solas A y B están juntas, y no están con C que las neutraliza. a) Confeccionar la Tabla de verdad. b) Simplificar por mapas K la expresión Sumatoria y la Productoria. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. Ejercicio 60: En una casa se desea tener controlado el consumo de energía eléctrica, para que en ningún momento éste exceda los 3,7 kw. En la casa se tienen dos enchufes de un 1 kw cada uno y dos de 1,5 kw cada uno. Diseñar un circuito económico que active una alarma cuando haya exceso de consumo. a) Confeccionar la Tabla de verdad. b) Simplificar por mapas K. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. Ejercicio 61: Un juego de azar consiste en lo siguiente: El jugador debe lanzar en forma aleatoria cuatro pelotitas de colores (Azul, Verde, Rojo y Amarillo), hacia un tubo de cristal, resultando premiado si caen en el tubo: - Las pelotitas Verde y Amarilla siempre que la azul no esté con ellas. - La Amarilla y la Roja únicamente. - La Azul y Verde únicamente. - Las cuatro pelotitas juntas. (Se prioriza el premio) En cualquier otro caso no recibirá premio, excepto cuando se presentan las dos condiciones (premio y no premio), en ese caso se priorizará la de Premio. 29 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Diseñar un circuito económico que indique, mediante una alarma con una señal auditiva, cuándo el jugador debe ser premiado. a) Construir la tabla correspondiente. b) Simplificar por medio de Mapas K, la Suma de Productos y el Producto de Sumas. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica obtenida. Ejercicio 62: En una estantería de una biblioteca se encuentran los siguientes libros: - "Electrónica General Integrada" - "Circuitos Digitales y Microprocesadores - "Fundamentos de Computadores Digitales" - "Arquitectura de Computadores Digitales" Si algún socio desea retirar alguno de ellos, deberá tener en cuenta las siguientes condiciones: - Podrá retirar "Electrónica Digital Integrada" o "Arquitectura de Computadores Digitales", pero no ambos. - Podrá retirar "Fundamentos de Computadores Digitales" o "Arquitectura de Computadores Digitales", pero no ambos. - Cualquier otro retiro está permitido Escribir una función lógica que active una señal auditiva cuando la selección de libros no esté permitida. Se pide: a) Construir la tabla de verdad planteando todas las posibilidades. b) Simplificación por mapas K. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica (Sumatoria o Productoria). Ejercicio 63: Diseñar un circuito de alarma, que controle cuatro aberturas de un depósito: un portón (A) y tres ventanales (B, C y D), que active una bocina de pánico (BP), cuando se abra una ventana y la puerta esté cerrada. a) Construir el diagrama en bloque y la tabla de verdad plasmando todas las posibilidades b) Simplificar con mapas K la sumatoria y la productoria. c) Implementar con compuertas la expresión más económica. d) Expresar cómo reacciona la alarma para las combinaciones 5, 9 y 13. οΏ Ejercicio 64: En la cadena de montaje de una planta de fabricación de coches se desea incorporar un circuito digital que sea capaz de controlar la apertura y cierre de dos compuertas (S1, S2) por donde han de pasar los vehículos. Las compuertas se controlan en función de tres parámetros característicos de los vehículos (C, S, P). Siendo: C: control de calidad del vehículo. S: indica si el vehículo ha sido soldado o no. P: indica si el vehículo está pintado o no. La compuerta S1 se debe abrir siempre que los vehículos estén soldados o pintados y además hayan pasado el control de calidad. La compuerta S2 se abre siempre que los vehículos no estén soldados, independientemente de cumplir el control de calidad. Se pide: a) Encuentre la tabla de verdad del circuito digital b) Simplifique mediante Karnaugh las dos funciones c) Implemente con compuertas NAND. Ejercicio 65: Una etapa de un proceso de manufactura depende del caudal Q, la presión P y la temperatura T del material. Por condiciones de seguridad se requiere una alarma A (bocina de pánico), que suene cuando el proceso se torne potencialmente peligroso. Las condiciones de peligro se dan cuando la presión P y el flujo Q son bajos o cuando la presión P y la temperatura T son altas. a) Construir la tabla de verdad. b) Plantear la ecuación lógica Suma de Productos canónicos. c) Simplificar con mapas K. d) Implementar el circuito simplificado con compuertas lógicas. 30 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 Ejercicio 66: Diseñar un circuito de control mediante tres llaves A, B, C que cumpla con las siguientes condiciones de funcionamiento: - Primero: si se accionan las tres llaves, el motor se enciende - Segundo: si se accionan dos llaves cualesquiera, el motor se activa, pero se enciende una lámpara se peligro. - Tercero: si se acciona sólo una llave, el motor no se activa, pero se enciende una lámpara de peligro. - Cuarto: si no se acciona ninguna llave, el motor y la lámpara no se activan. a) Construir la tabla de verdad. b) Simplificar con mapas K, c) Implementar el circuito económico con compuertas lógicas. Ejercicio 67: Diseñar un sistema de alarma que esté constituido por cuatro detectores denominados A, B, C y D, que debe activar un dispositivo auditivo de acuerdo a las siguientes condiciones: - Si se activan tres detectores. - Si se activan cuatro detectores. - El sistema debe ser indiferente si se activan sólo dos detectores. - El sistema nunca debe activarse si no se activa ningún detector o sólo uno. - Por razones de seguridad el sistema debe activarse si a = 0, b = 0, c = 0 y d = 1. a) Construir la tabla de verdad completa. b) Simplificar por medio de mapas de Karnaugh. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. Ejercicio 68: Se dispone de cuatro interruptores A, B, C y D, que cuando están abiertos suministran un “0” lógico y cuando están cerrados un “1” lógico. Con ellos se desea generar una señal S que cumpla las siguientes condiciones: - S será “1” cuando A esté cerrado estando B abierto. - S será “1” cuando D esté cerrado estando A y B abiertos. - S será “1” cuando A y B estén cerrados estando C y D abiertos. - S será “0” en cualquier otro caso. Se pide: a) Construir la tabla de verdad con todas las posibilidades. b) Simplificar con mapas de Karnaugh. c) Implementar con compuertas lógicas la expresión más económica. d) Implementar sólo con compuertas NAND. Ejercicio 69: La iluminación de una discoteca está constituida por la combinación de luces de tres colores (rojo, azul y verde). El sistema además, tiene una llave general E, que activa el funcionamiento. Las tres luces están controladas por cuatro conmutadores A, B, C y D de manera tal que: - La luz roja se enciende siempre que esté pulsado A, o si está pulsado B y no C. - La luz azul se enciende cuando no está pulsado B o cuando está pulsado D y no A. - La luz verde se enciende cuando no está pulsado C, o si no están pulsados A ni B, o si está pulsado D. Se pide: a) Construir la tabla de verdad que indique el funcionamiento del circuito. b) Dibujar el circuito para la luz verde utilizando sólo compuertas NOR. Ejercicio 70: Una máquina expendedora automática entrega un producto que vale $ 0,50, si recibe monedas se introducen en un monedero construido de modo que: 31 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 - Las ranuras A, B aceptan una moneda de $ 0,25 c/u - La ranura C acepta una moneda de $ 0,50 - La ranura D acepta una moneda de $1 Realizar el circuito lógico que indique cuándo las monedas insertadas son de valor suficiente para que la máquina expida el producto, y que devuelva una o varias monedas de vuelto. Se supone por simplicidad que no se introducirán monedas de $ 0,10 y $ 0,05, ni dos monedas en una misma ranura. Implementar con lógica NAND. Ejercicio 71: Se desea controlar dos motores M1 y M2 por medio de los contactos de tres interruptores A, B y C, de forma que se cumplan las siguientes condiciones: - Si A está cerrado y los otros dos no, se activa M1. - Si C está cerrado y los otros dos no, se activa M2. - Si los tres interruptores están cerrados se activan M1 y M2. Para el resto de condiciones los motores estarán parados. Se pide: a) Tabla de verdad b) Simplificar por Karnaugh. c) Implementar. ο§ SOLUCIONES οΏ Ejercicio 45: Diseñar un circuito económico para una vivienda de 2 departamentos, que poseen un timbre cada uno y una sola campanilla, la que deberá accionarse cuando se oprima uno de los dos timbres o ambos: a) Construir la tabla de verdad, b) Simplificar por Karnaugh c) Implementación: A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 S 0 1 1 1 ∑ (π΄, π΅) = π΅ + π΄ 2 ∏ (π΄, π΅) = (π΄ + π΅) 2 οΏ Ejercicio 55: Diseñar un circuito combinacional cuya entrada sean los números decimales codificados en BCD Natural y cuya salidas sean tres luces de colores: rojo R, verde V y amarillo A, las que deberán encenderse de acuerdo a las siguientes condiciones: - Rojo: si el número es par y primo. - Verde: si el número es impar y no primo. - Amarillo: si el número es resultante de una potencia de 2. Variables de Entrada: A, B, C, D Variables de Salida: F1 = R F2 = V F3 = Am 32 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 a) Construir la tabla de verdad, b) Simplificar por Karnaugh c) Implementación: 33 U N I D A D 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 οΏ Ejercicio 56: Construir un circuito combinacional que permita activar una señal luminosa de acuerdo al siguiente diseño: A x1 x2 x3 B C A B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 A B 000 001 011 101 111 x1 x1 x1 x1 x1 R C 0 1 0 1 0 1 0 1 X1 0 1 X 0 X 1 X 1 X2 0 0 X 1 X 0 X 1 x2 x3 X3 0 0 X 1 X 1 X 1 x2 x3 x2 x3 x2 x3 x2 x3 π1 = ∑ (π΄, π΅, πΆ) = π΅. πΆ + π΄ 3 π2 = ∑ (π΄, π΅, πΆ) = π΅ C 3 X1 X2 π3 = ∑ (π΄, π΅, πΆ) = π΄ + π΅ X3 3 οΏ Ejercicio 64: En la cadena de montaje de una planta de fabricación de coches se desea incorporar un circuito digital que sea capaz de controlar la apertura y cierre de dos compuertas (S1, S2) por donde han de pasar los vehículos. Las compuertas se controlan en función de tres parámetros característicos de los vehículos (C, S, P). Siendo: C: control de calidad del vehículo. S: indica si el vehículo ha sido soldado o no. P: indica si el vehículo está pintado o no. La compuerta S1 se debe abrir siempre que los vehículos estén soldados o pintados y además hayan pasado el control de calidad. La compuerta S2 se abre siempre que los vehículos no estén soldados, independientemente de cumplir el control de calidad. Se pide: a) Encuentre la tabla de verdad del circuito digital b) Simplifique mediante Karnaugh las dos funciones c) Implemente con compuertas NAND. A B 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 S1 0 0 0 0 0 1 1 1 S2 1 1 0 0 1 1 0 0 A= entrada C control de calidad del vehículo B= entrada S vehículo soldado o no C= entrada P vehículo pintado o no 34 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - π1 = ∑ (π΄, π΅, πΆ) = π΄. πΆ + π΄. π΅ 3 ππππ πππ ππ΄ππ·: π1 = π΄. πΆ . π΄. π΅ π2 = ∑ (π΄, π΅, πΆ) = π΅ 3 ππππ πππ ππ΄ππ·: π1 = π΅ 35 C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D 2 U . T . N A R Q U I T E C T U R A D E C O M P U T A D O R A S - C I C L O 2 0 1 8 U N I D A D Anexo Método de expresión NAND-NAND a) Para la sumatoria: Se niega dos veces la función completa (Ley de Involución) y se aplica la Ley de De Morgan Ejemplo: πΉ(π΄, π΅, πΆ) = π΄Μ . π΅ + π΅. πΆΜ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ π΄Μ . π΅ + π΅. πΆΜ Se niega 2 veces la función completa (Ley de Involución) Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = Μ Μ Μ Μ Μ π΄Μ . π΅ . Μ Μ Μ Μ Μ π΅. πΆΜ Se aplica De Morgan en la negación (NOT) más interna b) Para la productoria: Se niega dos veces cada término y dos veces la función completa (Ley de Involución) y se aplica la Ley de De Morgan Ejemplo: Μ Μ Μ + π΅) . (π΅ + Μ Μ Μ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ πΆ) ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ Μ Μ + π΅) . ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ (π΄ (π΅ + Μ Μ Μ πΆ) Se niega 2 veces cada término y dos veces la función completa ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ ΜΏ. π΅Μ ) . (π΅ Μ . πΆΜΏ ) πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ Se aplica De Morgan en la negación (NOT) más interna Método de expresión NOR-NOR a) Para la sumatoria: Se niega dos veces cada término y dos veces la función completa (Ley de Involución) y se aplica la Ley de De Morgan Ejemplo: πΉ(π΄, π΅, πΆ) = π΄Μ . π΅ + π΅. πΆΜ ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ Μ Μ . π΅) + ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ (π΄ (π΅. Μ Μ Μ πΆ) Se niega 2 veces cada término y dos veces la función completa ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ Μ ΜΏ + π΅Μ ) + (π΅ Μ + πΆΜΏ ) πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ Se aplica De Morgan en la negación (NOT) más interna b) Para la productoria: Se niega dos veces la función completa (Ley de Involución) y se aplica la Ley de De Morgan Ejemplo: Μ Μ Μ + π΅) . (π΅ + Μ Μ Μ πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ πΆ) ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ + π΅) . (π΅ + πΆΜ ) πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ ΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏΜΏ Μ + π΅) + (π΅ + πΆΜ ) πΉ(π΄, π΅, πΆ) = (π΄ Se niega 2 veces la función completa (Ley de Involución) Se aplica De Morgan en la negación (NOT) más interna 36 2