SISTEMAS DIGITAIS LETI, LEE Ano lectivo de 2013/2014 Trabalho 5 Circuitos Sequenciais Síncronos

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1 SISTEMAS DIGITAIS LETI, LEE Ano lectivo de 2013/2014 Trabalho 5 Circuitos Sequenciais Síncronos 1. Introdução Este trabalho foi concebido para que os alunos familiarizem com a utilização e projeto de Circuitos Sequenciais Síncronos. Neste trabalho será projetado e testado um controlador de semáforos de uma passagem de peões numa avenida de sentido único (em versão simplificada). Cada grupo deverá enviar até ao início da aula um pré-relatório contendo as secções indicadas no final deste enunciado e as respostas às perguntas colocadas ao longo do enunciado. No fim da aula deverão completar, alterar (se necessário) e reenviar o relatório. 2. Especificação do Controlador Pretende-se projetar um sistema de controlo de semáforos para uma passagem de peões numa avenida de sentido único, conforme ilustrado na figura. O sistema deverá cumprir as seguintes especificações: O sistema tem uma única entrada de controlo: o botão de atravessamento da passadeira. Existem 2 semáforos controlados por 5 saídas: 1 semáforo para os automóveis com 3 modos de funcionamento (verde, amarelo e encarnado) e 1 semáforo para os peões com 2 modos de funcionamento (verde e encarnado). Enquanto o botão de atravessamento não for ativado, o semáforo dos automóveis mantém-se a verde. O semáforo dos automóveis deve manter-se a verde durante pelo menos 3 ciclos de relógio.

2 No 1º flanco de relógio a seguir à ativação do botão de atravessamento (e desde que o sinal já esteja verde há mais de 2 ciclos de relógio), o semáforo dos automóveis deve passar a amarelo e no flanco seguinte deve passar a encarnado. O semáforo dos peões mantém-se a verde 1 ciclo de relógio, após o que passa a encarnado. Obviamente em nenhum instante pode ser permitido o atravessamento simultâneo de automóveis e peões. O sistema tem que garantir que não há funcionamento incorreto, nomeadamente nos casos em que o sistema vá parar a estados não desejados. É sempre boa ideia incluir uma entrada de (re)inicialização de uma máquina de estados, que permita inicializá-la num estado conhecido. Considere uma entrada adicional de Reset que, quando ativada, coloque o sistema num estado em que ambos os semáforos estão a encarnado. Para simular o botão de pedido de atravessamento utilize um interruptor da base. Afim de simplificar o projeto, após a ativação, considera-se que o interruptor deve ser colocado manualmente a posição 0 só quando o semáforo de automóveis estiver a amarelo. Uma especificação nunca é completa. Podem existir partes do comportamento do controlador que não estão indicadas explicitamente (ou que podem ser facilmente melhoradas). Nesses casos, tome as decisões que julgar mais razoáveis e justifique-as no relatório. 3. Projeto e Simulação (a realizar em casa) 3.1 Desenhe um diagrama de estados que realize a funcionalidade do controlador acima especificado. Justifique. 3.2 Utilizou uma máquina de Moore ou de Mealy? Justifique porque escolheu essa opção. Nota: se o número de estados final for superior a 8, tente esclarecer com os docentes da cadeira qual a falha de interpretação. 3.3 Projete o circuito utilizando Flip-Flops D. Use o número mínimo de Flip-Flops (síntese clássica). Indique a codificação de estados escolhida e justifique os passos do projeto. 3.4 Desenhe no simulador Circuit Maker student edition o esquema lógico do circuito que projetou e teste o funcionamento do circuito. 3.5 Faça um esquema elétrico baseado no circuito lógico (tornando visíveis os pinos de entrada, saída e a alimentação (+5V/GND)). Faça uma lista dos CIs necessários para montar o circuito. Para obter a lista de CIs use o ficheiro Trab2.BOM, que é gerado com o comando File\Bill of materials do Circuit Maker. 3.6 Projete o circuito utilizando a codificação One-Hot, i.e., utilizando 1 Flip-Flop por estado. Justifique as opções tomadas. Desenhe e teste o circuito projetado no Circuit Maker.

3 4. Simulação e Montagem (a realizar no laboratório) 4.1 Mostre ao docente ambos os circuitos a funcionar no simulador do Circuito Maker. 4.2 Monte o circuito projetado em 3.3 baseando-se no esquema eléctrico desenhado. Utilize 3 LEDs para visualizar o semáforo dos automóveis e 2 LEDs para visualizar o semáforo dos peões. 4.3 Mostre o circuito ao docente. 5. Pré- Relatório e Relatório O pré-relatório deve conter as secções seguintes, e tem que ser enviado por para o vosso docente de laboratório até pelo menos 1 hora antes do início da aula: 1) Introdução. 2) Descrição de como foram projetados ambos os circuitos. Deve descrever como chegou ao circuito apresentado partindo de uma folha em branco e utilizando os conhecimentos adquiridos sobre síntese de circuitos sequenciais síncronos. Deve incluir todo o tipo de informação que seja relevante (tabelas de verdade, mapas de Karnaugh, justificações, etc.). 3) Resposta à pergunta ) Diagramas lógicos dos circuitos projetados (obtidos através do Circuit Maker). 5) Esquema elétrico do circuito projectado em 3.3 indicando os pinos dos CIs e identificando-os pela ordem por que foram montados na placa (U1, U2, U3, etc). Não esquecer os pinos de alimentação e massa. 6) Lista de componentes usados. Use a funcionalidade File\Bill of materials do Circuit Maker para a obter. O relatório consistirá no pré-relatório mais as secções que se indicam de seguida, e deve ser enviado por até à meia-noite do dia em que se faz o trabalho. 6) Uma secção contendo a descrição de como decorreu o trabalho de laboratório incluindo dificuldades encontradas durante a execução do mesmo, detecção e correção de erros, etc. 7) Conclusões a retirar sobre a realização do trabalho. Atrasos no envio do pré-relatório implicam uma penalização de 50% no valor correspondente à preparação do trabalho (4 valores a menos na nota do trabalho). Atrasos no envio do relatório serão penalizados com 2 valores por cada hora de atraso (após a meia-noite do dia em que o trabalho foi realizado).

4 O pré-relatório e o relatório devem ser enviados em formato.pdf para o correspondente ao vosso docente de laboratório (para um deles, não para os dois!): Prof. João Paulo Carvalho - labsdtp@gmail.com Prof. Francisco Garcia - fmg@isr.ist.utl.pto assunto do deve ter o formato Lab#T$G%, em que: # corresponde ao número do trabalho (neste caso será 3). % corresponde ao número do grupo. $ corresponde ao número do turno de acordo com a seguinte tabela: Turno $ 3ª feira 9:00-10:30 1 3ª feira 14:00-15:30 2 4ª feira 10:00-11:30 3 5ª feira 8:30-10:00 4 5ª feira 11:30-13:00 5 5ª feira 13:30-15:00 6 O nome do ficheiro a enviar deve seguir a mesma convenção, acrescentando um p no final para o pré-relatório, e um r no caso do relatório: Lab#T$G%p Exemplo, relatório do 4º trabalho do grupo 6 do turno de 4ª feira às 10:00: Lab4T3G6r.pdf

5 4) Diagrama lógico do circuito obtido com o Circuit Maker. 5) Diagrama elétrico do circuito indicando os pinos dos CIs e identificando-os pela ordem por que foram montados na placa (U1, U2, U3, etc). Não esquecer os pinos de alimentação e massa. 6) Lista de componentes usados. Use a funcionalidade File\Bill of materials do Circuit Maker para a obter. Anexo: listagem de C.I. existentes no laboratório Flip-flops: Flip-Flops existentes no laboratório: Portas lógicas: Portas lógicas existentes no laboratório: