ELECTRÓNICA DIGITAL Y...

ELECTRÓNICA DIGITAL Y MICROCONTROLADORES

Ph.D. Yeison Javier Montagut Ferizzola Ph.D. Robinson Torres Villa

Ing. Biomédica, EIA-CES Envigado, julio de 2011

OBJETIVO GENERAL Diseñar sistemas electrónicos digitales básicos apoyándose en sus principios y leyes, inculcando el sentido de responsabilidad, creatividad, pensamiento analítico y trabajo en equipo para el desarrollo de proyectos en el área de la ingeniería biomédica. METODOLOGÍA

•Clases magistrales •Laboratorios •Análisis •Diseño •Simulación

CONTENIDO •Sistemas digitales •Sistemas combinacionales de mayor integración •Sistemas secuenciales •Microcontroladores

PRÁCTICAS DE LABORATORIO OBJETIVO GENERAL

1. Compuertas digitales (2 horas)

Clasificar las diferentes compuertas digitales de

acuerdo a su respuesta lógica.

2. Sistema digital en FPGA (2 horas)

Implementar un sistema combinacional básico en

una FPGA

3. Sistema digital combinacional (2 horas)

Diseñar un sistema digital basado en lógica

combinacional.

4. Sistema digital secuencial (2 horas)

Diseñar un sistema digital basado en lógica

secuencial.

5. Microcontroladores (programación en lenguaje

ensamblador (2 horas)

Implementar una aplicación básica con

microcontroladores programados en lenguaje

ensamblador.

6.Sistema basado en microcontroladores (2

horas)

Implementar una aplicación completa de

microcontroladores (programación + hardware).

EVALUACIÓN •Parcial (20%) – Lunes 12 de septiembre. •Final (30%) - Martes 15 de noviembre. Tema: Todo. •Laboratorios (20%) -6- •Proyecto integrador (15%) •Exámenes cortos (5) y trabajos(15%)

Fechas claves: • Examen

• Parcial: lunes 12 de septiembre. • Final: Martes 15 de noviembre.

• Talleres • Taller parcial: Jueves 8 de septiembre • Taller final: Jueves 10 de noviembre

• Laboratorios: • L1: Lunes 25 de julio y lunes 1 de agosto. • L2: Lunes 8 y Martes 16 de agosto. • L3: Lunes 22 y Lunes 29 de agosto. • L4: Lunes 5 y Martes 6 de septiembre. • L5: Lunes 3 y Lunes 10 de octubre. • L6: Jueves 3 y Martes 8 de noviembre.

Fechas claves: • Quices:

• Q1: Jueves 4 de agosto. • Q2: Jueves 18 de agosto. • Q3: Jueves 1 de septiembre. • Q4: Jueves 6 de octubre. • Q5: Martes 1 de noviembre. • Trabajo experimental extra clase (jueves 10 de

noviembre)

• Asesorías (oficina 104c – sede las palmas): • Lunes: 08:00 – 10:00 • Martes: 08:00 – 10:00 • Jueves: 10:00 – 12:00

• Días sin clase:

• Jueves 28 de julio y Jueves 13 de octubre.

BIBLIOGRAFÍA

MARCOVITZ, Alan B. Diseño digital. 2 ed. México: McGraw-Hill, 2005. (621.395/M321). MANO, M. Diseño Digital. 3 ed. México: Prentice Hall, 2003. (621.395/M877). FLOYD, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales. 7 ed. Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall, 2000. (621.382/F645/7ed). ANGULO, José María y ANGULO, Ignacio. Microcontroladores PIC: la solución en un chip. 5 ed. México : McGraw-Hill, 2006. (004.24/C965m/5ed). VALDÉS, Fernando E. y PALLÁS, Ramón. Microcontroladores: fundamentos y aplicaciones con PIC. México: Alfaomega S.A. 2007. (004.24/V145). UYEMURA, John. Diseño de sistemas digitales. 6. ed. México: Prentice-Hall, 1997. MANO, Morris. y KIME, Charles. Fundamentos de diseño lógico y de computadores. México: Pearson, 1998. (621.39/M875/3ed). ANGULO, José María y ANGULO, Ignacio. Microcontroladores PIC: diseño práctico de aplicaciones. Primera parte: el PIC16F84. Lenguajes PBASIC y ensamblador. 3 ed. Madrid: McGraw-Hill, 2003. (004.24/A594). KIME, Charles R. y MORRIS, M. Fundamentos de diseño lógico y de computadores. 3 ed. Madrid : Pearson/Prentice Hall, 2005. (621.39/M875). BROWN, Stephen y VRANESIC, Zvonko. Fundamentals of digital logic with VHDL design. 3 ed. New York: McGraw-Hill, 2009. (621.395/B877/3ed). MORRIS, M. Diseño digital. 3 ed. México: Pearson/Prentice Hall, 2003. (621.395/M877). GARCÍA, Eduardo. Compilador C CCS y simulador Proteus para microcontroladores PIC. México: Alfaomega S.A. 2008. (005.45/G216).

CAPITULO 1: SISTEMAS DIGITALES

1.1 INTRODUCCIÓN: Mundo discreto

Forma natural de las señales. Tiene infinitos puntos: función continua

http://elizabethredmond.greenoptions.com/files/images/electric%20generator_0.jpg http://static.howstuffworks.com/gif/cd-sample0.gif

CAPITULO 1: SISTEMAS DIGITALES

1.1 INTRODUCCIÓN: Mundo discreto o muestreado

Tiene puntos finitos: Señal discontinua

http://nexus404.com/Blog/2007/04/18/animated-led-clock/ http://thestereobus.com/wp-content/uploads/2008/01/sampled_signal.png

Digitalización de una señal analógica

Cuantificador Codificador Muestreador 𝒇(𝒕) 𝒇(𝒏)

ADC

0111001

Digitalización de una señal analógica

http://rodrigocadiz.com/imc/html/img156.png

Muestreada (tiempo)

Analógica

Cuantificada (Amplitud)

Digital (Tiempo-ampitud)

Sistema de conversión A/D-D/A

http://images.apple.com/uk/pro/techniques/connectingguitar/images/image_connectingguitar2.jpg

Analógico Digital Analógico

Conversión A/D Conversión D/A

Sistema de conversión A/D-D/A

Filtro antialising

Conversor A/D

Procesamiento digital

Conversor D/A

Filtro anti-imagen

Salida analógica

Entrada analógica

Proceso de cuantización

http://www.webkinesia.com/games/images/

Resolución en amplitud

Proceso de muestreo

http://zone.ni.com/images/reference/en-XX/help/371361B-01/loc_eps_samples.gif

Resolución temporal

Teorema del muestreo

Teorema de Shanon-Nyquist: Para reproducir fielmente una señal

analógica se debe muestrear como mínimo al doble del máximo componente frecuencial de la señal

señalladefreccompMaxf

muestreodeFrecuenciaf

ff

s

m

sm

:

:

*2

El filtro antialising garantiza que la señal a muestrear tenga un rango definido de frecuencias

Representación de señales digitales

Estados lógicos: Los valores que toma una señal digital se construyen a

partir de una representación de dos estados lógicos

Apagado

Encendido

http://www.hispapanels.com/tienda/images/onoffon.jpg

http://www.opencockpits.com/catalog/images/onoff.jpg http://www.artistsvalley.com/images


Funciones lógicas: Es la relación que se establece entre dos variables

lógicas

Interruptor Bombilla

Apagado Apagado

Encendido Encendido

I B

Falso Falso

Verdadero Verdadero

I B

0 0

1 1

Tabla de verdad

Variables lógicas


Funciones lógicas de varias variables

SW1 SW2 L1

0 0

0 1

1 0

1 1

SW1

SW-SPST

SW2

SW-SPST

L1 12V

BAT1 9V


Funciones lógicas de varias variables

SW3 SW4 L2

0 0

0 1

1 0

1 1

SW3

SW-SPST

SW4

SW-SPST

L2 12V BAT2

9V

Compuertas lógicas

Son representaciones esquemáticas de funciones lógicas, tienen su propia tabla de verdad y permiten la formación de diagramas lógicos

http://lc.fie.umich.mx/~jfelix/LabDigI/Practicas/P4/Lab_Digital_I-4_html_m41e0209.png

Compuertas lógicas

Construcción circuital

http://i43.tinypic.com/2qa5ylc.jpg

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