• El diseño de circuitos secuenciales parte de un problema lógico y el objetivo final es llegar a un circuito digital síncrono. Para ello hay que realizar los siguientes pasos de los que sólo la implementación final se desarrollará en esta introducción.
1. Describir el problema mediante un diagrama de estados o un método similar.
2. Minimizar el diagrama de estados. Las especificaciones del problema o la resolución del mismo pueden contener redundancias o situaciones no especificadas; se pueden aplicar métodos algorítmicos que minimicen el números de estados de una tabla.
3. «Asignación secundaria óptima“: asignar codificaciones binarias a los estados de la tabla que minimicen o, al menos reduzcan en lo posible la lógica combinacional del circuito (decodificadores del siguiente estado y de salida). En esta introducción se supone una asignación secundaria aleatoria.
4. Representación de la tabla de estados del problema y su conversión a nivel lógico (0s y 1s) por la codificación binaria de cada estado de la tabla.
5. Generación de los decodificadores de salida y de siguiente estado del circuito utilizando un tipo de flip-flops previamente determinado. De la tabla de estados codificados en binario se pueden conocer las transiciones entre yi e yi+ para cada variable de estado y para cada combinación de las entradas. A partir de la tabla de excitación o transición de cada flip-flop se pueden conocer los valores lógicos que deben aplicarse a las entradas de los flip-flops para cada valor de las variables de estado y de las entradas. Por último se pueden calcular las funciones lógicas minimizadas para cada entrada de cada flip-flop (decodificador del siguiente estado), y también para las salidas.
6. Construir el circuito con puertas lógicas y flip-flops.
Contadores
• Los contadores son unos circuitos específicos que realizan una cuenta o secuencia fija de salida, pasando de un elemento a otro de la cuenta en cada ciclo de reloj. Cuando la secuencia llega a su final el circuito vuelve a su comienzo al siguiente ciclo de reloj.
Una de las características principales del contador es el número de elementos de la cuenta. Así, se dice que un contador es módulo N o divide por N, haciendo referencia a que la frecuencia de la señal de reloj puede ser dividida por N utilizando el contador mediante una señal que se fija a 1 al llegar al final de la cuenta.
La estructura básica de un contador es un circuito secuencial síncrono (aunque también hay estructuras asíncronas) de tipo máquina de Moore formado por N flip-flops (la secuencia puede tener un máximo de 2N datos) disparados por flanco, donde las salidas de los flip-flops son las salidas del circuito (no hay decodificador de salida).
El siguiente circuito realiza una cuenta binaria ascendente de 4 bits (de 0 a 15 y vuelta a 0).
Existen muchos contadores en los catálogos de los dispositivos digitales comerciales. Los contadores 74LS168/74LS169 son un buen ejemplo de contadores síncronos de varias secuencias con señales de control. El contador 74’168 realiza cuentas en código NBCD (de 0 a 9 y vuelta a 0) ascendente/descendente, mientras que el 74’169 realiza la cuenta en binario de 4 bits.
El diseño de sistemas síncronos resulta en ocasiones un proceso largo. Se puede llegar a una solución más óptima utilizando el biestable adecuado, pero esto a priori no lo sabemos. De cualquier forma, con el biestable JK obtendremos las ecuaciones más simples, aunque serán el doble que las necesarias para un biestable D o T. (FUENTE: ficus.pntic.mec.)
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