Tutorial de Simulación en Altera

EJERCICIO: 1  Se dispone de un circuito integrado 7400 (cuatro compuertas Nand), y se requiere implementar una compuerta XOR. ¿ Cómo se hace la implementación ?

SOLUCIÓN:  Por Algebra de Boole:   (A xor B)´ =  A´ B´  +  A B,   de donde se puede obtener:

      A  xor  B  =  (A´ B´)´. ( A B )´  ( Aplicando el Teorema de De Morgan)

Luego:  A xor  B =  ( A + B ) ( A´ +  B´) ( Producto de Sumas)

Luego:   A  xor  B = A ( A' + B' ) +  B( A' + B' ) = A (AB)' + B(AB)' 

Implementamos el circuito con compuertas NAND utilizando el Altera Max  plus II:

Vamos a    File ...New ...

Se abre una ventana con los cuatro tipos de archivo con que se puede trabajar en Altera:

Elegimos el archivo del Editor Gráfico, cuya extensión es. gdf.    Damos OK en esta ventana, maximizamos y llamamos la compuerta Nand del integrado 7400, buscando que el archivo gdf que vamos a generar se ubique y se pueda guardar después  en la carpeta apropiada:

Si damos OK aparece la Nand en el editor gráfico.Podemos copiarla y pegarla para implementar el siguiente circuito con 4 compuertas:

Luego colocamos las entradas y salidas:  Las llamamos en el Editor Gráfico como INPUT y OUTPUT respectivamente.Editamos los nombres de Pines para que las entradas sean A y B y la salida sea XOR:

Salvamos este archivo con el nombre de xor4nand.gdf en la carpeta previamente seleccionada para este proyecto.

Luego sigue algo muy importante: asociar el archivo gdf al proyecto respectivo con el mismo nombre.

Para saber si todo va bien vemos la ruta donde está el archivo gdf y el proyecto en la carpeta donde estamos trabajando:

Al estar seguros que todo está correcto, salvamos y compilamos.

Luego  vamos a proceder a efectuar la simulación.Para ello vamos a MAX PLUS II y luego a Waveform Editor.

En el editor de Formas de Onda vamos a File y End Time fijamos un tiempo de 4 segundos.Luego en Options establecemos el ancho de grilla (grid size)   de 1 segundo. Damos click en hoja completa en la barra de herramientas de dibujo (Izquierda)

Luego introducimos los Nodos (Entradas y salidas del circuito). Para ello vamos a Node y luego al formato estandarizado de nodos (Enter Nodes from SNF...).

Se abre una ventana para adicionar  los Nodos...

Se da incialmente Click en List y luego con la flecha --> se seleccionan los Nodos. Se dá OK.para que las entradas y salidas se transfieran al Editor de formas de onda:

Se pueden ordenar las ondas, colocar por ejemplo, A encima de la B,  y dibujar los "ceros" y "unos" binarios en cada entrada.

Procedemos a salvar este archivo y a efectuar la simulación:

Damos OK para guardar el archivo SCF con las formas de onda:

Se verifica que efectivamente el circuito lógico con las 4 nand del integrado 7400 cumplen con la tabla de verdad de una compuerta XOR.

Se pueden agrupar las entradas A y B, y fijar sus valores en Binario.  

Dando  Click en la pirámide amarilla podemos observar lo que se ha trabajado hasta el momento:

Si damos Click podemos ir al archivo que se desee. Por ejemplo, demos click en xorcon4nand.gdf.

Al aparecer nuevamente el circuito lógico con las 4 nand demos ahora Click en Crear símbolo por defecto y Crear archivo incluido por defecto para que Altera  realice el símbolo esquemático  para nuestro archivo gdf con las 4 nand.

Si cerramos todo, y volvemos al editor gráfico podemos ahora observar que aparece nuestro archivo gdf.

 Al dar doble click sobre el símbolo esquemático debe aparecer el circuito lógico con las cuatro nand.

EJERCICIO 2:  Se dispone de 3 circuitos integrados 74LS00 y se requiere implementar un circuito que convierta de Binario a Código GRAY para 4 bits. ¿Se puede efectuar dicha implementación ?

Solución:  Elaboramos una tabla de verdad con entradas en Binario  y Salidas en Código Gray:

                       

Elaborando Mapas de Karnaugh podemos llegar a las siguientes ecuaciones booleanas:

               G3 =  B3

               G2 =  B3 xor B2

               G1 =  B2 xor B1

               G0 =  B1 xor B0

Vamos ahora a Altera y en la misma carpeta del anterior ejercicio, creamos un nuevo archivo gráfico que salvamos con el nombre de conversor.gdf.

Lo compilamos y luego procedemos a efectuar la simulación, fijando el fin de tiempo en 16 segundos, y el tamaño de grilla en 1 segundo.

Agrupamos tanto Entradas como Salidas.

Por medio del contador (izquierda) fijamos en binario en las Entradas los valores desde 0000 hasta 1111.

Procedemos finalmente a Salvar y Simular:

Podemos comprobar por la Simulación que el circuito implementado obedece fielmente la tabla de verdad.

Luego si es posible con  los tres integrados 74LS00 implementar el circuito que convierta de binario a código Gray.  ¡Esa es la importancia de la Simulación. Saber si la implementación que se pretende efectuar verdaderamente va a funcionar !