TALLER #1: DISPLAY DE 7 SEGMENTOS Y COMPUERTAS LÓGICAS

Con este documento realizaremos dos ejercicios como introducción a la configuración de Hardware utilizando como ayuda una Tarjeta Basys 2 (Img. 1) para ponerlos en práctica, ya que esta tarjeta cuenta con segmentos de display y bombillos led:

Img. 1: Tarjeta Basys 2

Ejercicio 1:
Entenderemos como funciona un display de 7 segmentos y como configurarlo para visualizar los números del 0 al 9 y las letras de la A hasta la F (según numeración Hexadecimal).

Utilizaremos un display de 7 segmentos de cátodo común (Img. 2)

Img. 2: Display 7 segmentos

Los pines que podemos ver que se encuentran sin letra asignada, son los comunes, es decir si es de ánodo común se conecta a vcc (normalmente 5 voltios), y si es de cátodo común se conecta a tierra o GND.

Para llevar a cabo este proyecto tenemos que seguir unos pasos que son:

1. Realizar la Tabla de Verdad para cada número.

La tabla de verdad se construye de la siguiente manera:

- Se identifica el número de entradas que se necesitan para representar los caracteres, en este caso necesitamos de 4 entradas para obtener 16 posibles combinaciones que representan los números del 1 al 9 y las letras de la A a la F.

- Se realizan las posibles combinaciones que se pueden hacer en las entradas (tabla 1). Si detallamos, las posibles combinaciones nos van mostrando los Números Decimales escritos en Número Binario (Tabla 2).

Tabla 1: Tabla de verdad.

Tabla 2. Tabla de conversión.

- En la tabla en la sección de salidas, se le asigna una letra a cada segmento del display (Img. 3).

Img 3. Asignación de Nombres

-Ahora en el segmento de salidas, se empieza a codificar los segmentos (Img. 4). En caso de que el segmento necesite encenderse se pondrá el número 1 (encendido en binario), y por el contrario cuando se encuentren apagados se pondrá el número 0 (apagado en binario).

Img. 4: Ejemplo de Display finalziado

- Una vez se tenga la tabla definida, con ayuda del programa BOOLE (Img. 5)se programa el documento que nos ayudará a programar la BASYS integrando el convertidor alfa-numérico en la aplicación llamada XILINIX.

- Abierto el Boole, se inicia configurando una Tabla Combinacional, En las propiedades del sistema se configuran los pines de entrada (4) y los de salida (7).

- En las operaciones iniciaremos con la Opción "Manual Truth Table", automáticamente el programa realiza las combinaciones en el "Input" o Entradas, Nuestro trabajo será agregar nuestro diseño de salidas que realizamos en la Tabla1.

Img. 5: Programa Boole

. 

-Una vez finalizado el proceso generamos el código VHDL, el cuál nos indicará una carpeta para guardar el archivo.

-En la interfaz del XILINIX (Img. 6) cargamos el archivo anteriormente creado, al abrirlo iremos al diseño del programa y crearemos El símbolo esquemático.

Img 6. Xilinix

- Añadimos el símbolo anteriormente creado (Img. 7), nombramos tanto entradas como salidas para poder configurar la BASYS 2.

Img. 7: Matriz Generada

- Para la configuración de la Basys, hay un archivo por defecto que tiene extensión (.UCF), que se cargará en XILINIX para poder configurar los Display de la Basys y las entradas que usaremos (Img. 8).

Img.8: Configuración de Basys 2.

Ejercicio 2:

Utilizaremos los led's de la Basys 2 (Img. 1), para evidenciar el funcionamiento de las compuertas lógicas.

Dentro del programa XILINIX crearemos el esquema de todas las compuertas lógicas conectadas a un mismo grupo de entradas, que en nuestro caso será de 2 entradas.

Img. 9: Compuertas Lógicas

Al igual que en el primer ejercicio nombramos entradas y salidas, cabe resaltar que deben ser diferentes a los nombres del anterior ejercicio para no cruzar información en la configuración de la Basys.

- Procedemos a configurar las entradas en el archivo (UCF). y las salidas las asignaremos a los led's de la tarjeta (Img. 10).

Img. 10: Configuración de Leds en el UCF.

- Como paso final se procede a generar el documento del programa final el cual genera un archivo . bin el cual se cargará a la basys con el programa Adept (Img. 11).

Y como resultado, tenemos la Basys configurada y podemos hacer las combinaciones con los pines que configuramos anteriormente.

Trabajo realizado por:

Kevin Andrés Granados Daza y José Daniel Prado Bautista.