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| Figura 1. Montaje físico,proyecto caja fuerte. |
En la siguiente practica de laboratorio se realizo el diseño e implementación de un programa, que me asemejara una caja fuerte; con su respectiva clave de seguridad que va a ser de 4 dígitos, con la introducción de unos comparadores y maquinas de estado que me permitan cotejar la clave ingresada para poder abrir la caja fuerte y ademas realizar el cambio de clave por el usuario.
MARCO TEÓRICO.
Las máquinas de estado finito, más conocidas por su acrónimo en inglés FSM (Finite State Machine), se utilizan ampliamente en el diseño de circuitos digitales para describir el comportamiento de un sistema según el valor de sus entradas y de cómo van cambiando en el tiempo. Desde el punto de vista de las FSM, un sistema está compuesto de estados por los que va pasando el sistema, de señales de entrada que modifican esos estados y de señales de salida que pueden utilizarse para conocer el estado del sistema y actuar en consecuencia. Un ejemplo muy visual podría ser un semáforo, el cuál dispone de tres estados diferentes, uno para cada color. Las entradas del sistema las podría generar un temporizador que activa una señal cada cierto tiempo, indicando que hay que pasar al siguiente estado. Por último, las salidas del sistema podrían ser tres señales que indiquen qué lámpara, de las tres disponibles, tiene que encenderse. Para representar una máquina de estados se utilizan diagramas de estados como la imagen 2. [1].
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| Figura 2. Ejemplo de un diagrama de Estado. |
Cada círculo representa un estado. En este caso tenemos cuatro estados que se llaman S1, S2, S3 y S4. El estado S1 tiene una flecha que indica que es el estado el inicial, al que se entra tras un reset del sistema. El S4 tiene un doble círculo, que indica que es un estado final. Los estados están unidos por una flechas llamadas transiciones, que indican cómo evoluciona el sistema de un estado a otro según se activan las señales de entrada. En este caso concreto hay tres señales de entrada (a, b, c y d). Si estando en el estado S1 se activa la señal a, el sistema evolucionará al estado S2. Del mismo modo, si estando en el estado S2 se activa la señal b, el sistema evolucionará de nuevo al estado S1. En este caso no hay señales de salida. Si las hay pueden ponerse dentro del círculo o, para no sobrecargar el diagrama, se pueden definir fuera de éste, por ejemplo en una tabla. [1].
Maquina de Mealy:
La máquina de Mealy permanece en un cierto estado mientras no recibe ningún estímulo del exterior. Cuando recibe un símbolo del exterior (Perteneciente al conjunto de símbolos de entrada) realiza otras dos acciones en forma simultánea:
- Transita a otro estado (que puede ser el mismo en el que está pero igual se produce el transito) . De acuerdo con la función de transición f
- Emite un símbolo a la salida (símbolo que pertenece al conjunto de símbolos de salida). de acuerdo con la función de salida
Estas tres acciones: lectura de un símbolo desde exterior (cinta de Entrada), Transición de estado, y Grabado (Cinta de Salida), serán indivisibles dentro de un intervalo de tiempo.
METODOLOGÍA
Para empezar se utilizo un decodificador de nuestro teclado matricial como en las practicas anteriores para el ingreso de nuestros dígitos de la clave. Se empleo un comparador para garantizar que el digito ingresado este entre el 0 y el 9, ademas el indicador de seguridad si la puerta esta abierta o cerrada, seguidamente se utilizo un registro de desplazamiento mediante la creación de memorias con flipflops tal como se apredcia en la figura 3.
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| Figura 3. Registro de desplazamiento de 4 bits. |
Ahora la señal obtenida sera para guardar la contraseña y para guardar la contraseña que abre la caja fuerte, se realiza la comparación entre los dígitos y de ser correcta se abrirá la caja fuerte. se implementó a través de verilog.
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| Figura 4. Comparador de señales en verilog. |
Teniendo en cuenta la seguridad de la caja fuerte se realizo la detección de los intentos de abrir la caja, esto se realizo a través de un contador como se aprecia en la figura 5.
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| Figura 5. Contador de intentos consecutivos. |
Para finalizar realizamos el indicador de las salidas y nuestro proyecto estará completo, el cual se podrá observar en los siguientes TopDesing.
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| Figura 6. TopDesing caja fuerte. |
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| Figura 7. Multiplexor de 16 a 4. |
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| Figura 8. Visualización de selectores e indicadores LED. |
REFERENCIAS:
[1] Digilogic, Blog de electronica. Sistemas digitales e Internet de las cosas, consultado el 25 de octubre de 2019, [OnLine] Disponible en:
[2] Grupo de herramientas didacticas, Maquinas secuenciales, consultado el 25 de octubre de 2019, [OnLine] Disponible en: http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/sistemas/ssl/Marciszack/GHD/T-M-MaqSec.htm
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