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Circuito 010-ax-not

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Ficha: Elemento primitivo: NOT

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Descripción

En este circuito se define el funcionamiento de la puerta NOT, que es un elemento primitivo. Hasta ahora, los circuitos presentados sólo realizaban generación y transporte de bits, pero NO manipulación. Este es el primer circuito donde se realiza una manipulación de bits

El circuito mantiene encendido un LED. Al apretar el pulsador SW1, este LED se apaga. Al soltarlo, se enciende. Esto es debido a que la puerta NOT cambia el estado del bit recibido. Cuando entra un 0, saca un '1', y viceversa, si recibe un 1 devuelve un 0

Este es el funcionamiento del circuito:

Cuando arranca el circuito, el usuario no ha apretado el pulsador, por lo que SW1=0. La entrada de la puerta NOT recibe un 0 que se convierte en un 1 a su salida, lo que provoca que el LED se encienda

Cuando el usuario aprieta el botón, SW1=1. Por la entrada de la NOT llega 1 y genera 0 a su salida, por lo que el LED se apaga

La puerta NOT

La puerta NOT es un componente combinacional. Esto significa que su salida cambia en cuanto llega un nuevo valor por su entrada. NO tiene que esperar a ningún reloj externo, ni tampoco recuerda nada de lo que pasó en el pasado. Representa el concepto de operador (o función). A partir de una entrada genera una salida. Da igual lo que haya ocurrido en el pasado. La salida sólo depende de lo que llegue por su entrada

El comportamiento de este operador lo podemos definir así:

  • not(0) = 1
  • not(1) = 0

En el mundo de la lógica matemática, esta operación se representa mediante el símbolo ¬. Así por ejemplo, si la variable a representa un bit, entonces ¬a es su negado

  • ¬0 = 1
  • ¬1 = 0

PERO en la lógica Booleana de los circuitos la notación que utilizamos es $\overline{a}$

  • $\overline{0}=1$
  • $\overline{1}=0$

Puerta NOT en Icestudio

En Icestudio la puerta NOT se encuentra en la colección iceGates. Por ello la denotamos como icegates.not

Circuito LEDOFFBTN

El circuito abstracto LEDOFFBTN tiene una entrada y una salida. Por su entrada se conecta un pulsador y por su salida un LED. El comportamiento es el descrito en esta ficha: Apagar el LED al apretar el pulsador

El circuito ax-not es la primera implementación de LEDOFFBTN

Cronograma

En el cronograma de este circuito la señal de salida está situada en la parte superior (D0) y la señal de entrada (SW1) en la inferior. Durante los primeros 3 ciclos el pulsador NO está apretado, por lo que SW1 es 0, y su salida es 1. A partir del cuarto ciclo, el pulsador se ha apretado por lo que SW1 es 1 y por tanto la salida cambia a 0

Observamos que en todo momento la señal de salida D0 es justo la negada de SW1. Gráficamente el negado significa que la señal está volteada verticalmente (Vertical flip)

Tabla de verdad

Esta es la tabla de verdad de la puerta NOT, que describe completamente su funcionamiento

SW1 D0 Descripción
0 1 Boton no pulsado -> Led encendido
1 0 Botón pulsado -> Led apagado

Recursos

Este circuito consume 2 celdas de entrada/salida porque tiene 2 pines (uno de entrada y otro de salida). Utiliza en total 3 celdas lógicas para la implementación de la puerta NOT. Esto NO significa que cada puerta not ocupe 3 celdas. Significa que al menos necesitamos 3 celdas para implementar este circuito con una NOT y las conexiones a los pines de entrada/salida

Recurso Cantidad Máximo Descripcioin
LC 3 7680 Celdas lógicas
IO 2 256 Bloques de E/S

Conceptos nuevos

Conceptos nuevos que no estaban en los circuitos anteriores:

  • Puerta NOT. Elemento primitivo para manipular bits. Obtiene el negado de un bit
  • Icegates. Colección de icestudio con puertas lógicas. Entre ellas la puerta NOT
  • icegates.not. Bloque de Icestudio que implementa la puerta NOT
  • Circuito combinacional: Circuito que realiza una operación sobre sus bits de entrada, según llegan, sin tener en cuenta lo que ha ocurrido en el pasado. Son circuitos sin memoria. Sólo trabajan en el presente, haciendo la operación correspondiente

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