Instituto Tecnológico de Querétaro Departamento de ... de... · PRÁCTICA No.9 CONTADOR DE 0 A 99...

Instituto Tecnológico de Querétaro

Departamento de Ingeniería Eléctrica

y Electrónica

Guía de Prácticas de Laboratorio

Materia: Diseño Digital

Laboratorio de Ingeniería Electrónica

Santiago de Querétaro, Qro. Septiembre 2012

Elaboró

Ing. Juan Felipe Benítez Hernández

Editora

Anayeli Sánchez Montoya

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Av. Tecnológico S/N, Esq. M. Escobedo, Col. Centro,

CP.76000 Tel: 2274400 ext. 4418

CONTENIDO PRÁCTICA No.1 IMPLEMENTACIÓN DE UNA FUNCIÓN CON COMPUERTAS

BÁSICAS ............................................................................................................................... 5

1. OBJETIVO .................................................................................................................. 5

2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 5

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 5

4. EQUIPO Y MATERIALES ........................................................................................ 5

5. METODOLOGÍA ........................................................................................................ 5

PRÁCTICA No.2 FUNCIONES DIGITALES CON ESTADOS IRRELEVANTES ........... 7

1. OBJETIVO .................................................................................................................. 7

2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 7

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 7


5. METODOLOGÍA ........................................................................................................ 7

PRÁCTICA No.3 CONSTRUCCIÓN DE UN TABLERO PARA SISTEMAS DIGITALES

................................................................................................................................................ 8

1. OBJETIVO .................................................................................................................. 8

2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 8

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................... 8


5. METODOLOGÍA ........................................................................................................ 8

PRÁCTICA No.4 IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO DIGITAL UTILIZANDO

ARREGLOS LÓGICOS ....................................................................................................... 11

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 11

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 11

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 11

4. EQUIPO Y MATERIALES ...................................................................................... 11

5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 11

PRÁCTICA No.5 CONTROL DE UN MOTOR DE C.D. CON UN CIRCUITO DIGITAL

.............................................................................................................................................. 12

de 26

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 12

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 12

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 12


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 12

PRÁCTICA No.6 DISEÑO DE UNA ALARMA UTILIZANDO UN SCR. ...................... 15

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 15

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 15

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 15


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 15

PRÁCTICA No.7 CONTROL DE UN MOTOR DE 120 V.A.C. CON UN CIRCUITO

DIGITAL.

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 17

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 17

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 17


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 17

PRÁCTICA No.8 CONTADOR DE DOS DÍGITOS CON DISPLAYS DE CÁTODO

COMÚN ............................................................................................................................... 19

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 19

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 19

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 19


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 19

PRÁCTICA No.9 CONTADOR DE 0 A 99 CON DISPLAY DE ÁNODO COMÚN. ...... 21

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 21

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 21

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 21


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 21

de 26

PRÁCTICA No.10 CONTADOR DE TRES DÍGITOS CON MULTIPLEXADO ............ 23

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 23

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 23

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 23


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 23

PRÁCTICA No.11 DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES CON

MULTIPLEXORES

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 25

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 25

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 25


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 25

PRÁCTICA No.12 DISEÑO DE UN CONTADOR CON FLIP-FLOPS ........................... 26

1. OBJETIVO ................................................................................................................ 26

2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 26

3. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 26


5. METODOLOGÍA ...................................................................................................... 26

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MATERIA: DISEÑO DIGITAL

CLAVE DE LA MATERIA:ETF-1014

PRÁCTICA No. 1

Página 5 de 26

PRÁCTICA No.1. IMPLEMENTACIÓN DE UNA FUNCIÓN

CON COMPUERTAS BÁSICAS

No. DE ALUMNOS: DURACIÓN DE LA PRÁCTICA:

1. OBJETIVO Aprender la implementación de una función con compuertas básicas

2. INTRODUCCIÓN N/A

3. MARCO TEÓRICO N/A

4. EQUIPO Y MATERIALES N/A

5. METODOLOGÍA

5.1Pasos a seguir para la realización de la práctica

5.1.1 Realice lo que se le pide a continuación.

5.1.2 Identifique las principales partes del tablero para sistemas digitales y

aprenda su uso.

5.1.3 Compruebe en el tablero, la tabla de verdad de las compuertas básicas: Not

7404, And 7408 y Or 7432.

5.1.4 Construya una tabla de verdad para un circuito digital de cuatro variables de

entrada (A, B, C, D) y una salida f, la cual debe ser uno, cuando en las entradas del

circuito esté presente el número 1 o cualquier número primo del 0 al 15.

5.1.5 Obtenga la función suma de productos en forma canónica, de la tabla de

verdad del punto 3.

5.1.6 Utilizando un mapa K, obtenga la función mínima expresada como suma de

productos.





PRÁCTICA No. 1

Página 6 de 26

5.1.7 Construya el circuito para la función mínima utilizando compuertas: 7404,

7408 y 7432.

5.1.8 Compruebe que el circuito que armó cumple con su tabla de verdad.





PRÁCTICA No. 2

Página 7 de 26

PRÁCTICA No.2. FUNCIONES DIGITALES CON ESTADOS

IRRELEVANTES


1. OBJETIVO Comprender las funciones digitales con estados irrelevantes

2. INTRODUCCIÓN Un circuito digital tiene cuatro entradas A, B, C, D y una salida f, la cual debe ser uno

cuando dos o más de sus entradas estén en uno. Las combinaciones de entrada para los

números del 10 al 15 nunca ocurrirán.



5. METODOLOGÍA


5.1.1 Realice la tabla de verdad para este circuito.

5.1.2 Obtenga la función mínima expresada como suma de productos.

5.1.1. Construya el circuito para la función mínima, empleando los CI: 7404,

7408 y 7432

5.1.2. Observe el comportamiento de los estados irrelevantes y realice un

breve resumen del mismo.





PRÁCTICA No. 3

Página 8 de 26

PRÁCTICA No.3. CONSTRUCCIÓN DE UN TABLERO

PARA SISTEMAS DIGITALES


1. OBJETIVO Construir un tablero para sistemas digitales

2. INTRODUCCIÓN Las salidas A0 hasta A7, las entradas f0 hasta f7, el potenciómetro de 100k, los

interruptores S0 a S7, la salida del oscilador de 1 a 15 Hz, la salida del oscilador de 70 kHz.

Así como dos terminales conectados uno a tierra y el otro a Vcc de la fuente de 5V deben

quedar accesibles al usuario. Todas las resistencias a ½ W



5. METODOLOGÍA


5.1.1 Obtenga una lista de materiales de todos los circuitos de la Fig. 3.1

5.1.2. Construya los circuitos de la Fig. 3.2 dentro de un gabinete.

El C.I. 7805 debe estar adecuadamente disipado de acuerdo a las condiciones en que esté

funcionando.





PRÁCTICA No. 3

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5.2 Diagramas o dibujo

Fig. 3.1

120 V A.C.

µA

7805e

c

s

5V.

Vcc

Fuente de Alimentación

D1

D2

1A. 250V.

12V.A.C. 2 A.

Con derivación

central D1, D2, = 1N4002 o equivalente

0.1 µfd.

50 V.

Vcc = 5V.

10 µfd

16 V.

2.2 K

100 K

Sal 1 a 15 Hz

5

4

8

1

µA 555

Oscilador de 1 a 15 Hz.

9 81112 1013

0.01µfd/50V. Vcc = 5V.

390

Sal 70 Khz

Oscilador de 70 Khz. 1/2 de 74LS04

2200µF

16 V.0.10µF

50 V.

7 6

2 3

+

+

+

Salidas de 6 variables con rebotes

sal A7sal A6sal A5

sal A4sal A3sal A2

sal A07

14

+ 5V

Salidas de dos variables sin rebotes

1k 1k1k

Vcc = 5VVcc = 5VVcc = 5V

Vcc = 5V Vcc = 5V Vcc = 5V

1k 1k1k

1

4

3

2

5 6

74LS00

9

10

12

11

8

13 sal A1





PRÁCTICA No. 3

Página 10 de 26

Fig. 3.2

f7f5 f6f4

8 Indicadores de estados lógicos con diodos de dos colores

V

R

f0

V

R

f2

Vcc = 5V

V

R

74LS04

14

7

V

R

f1

R

V

R

V

R

V

R

V

f3





PRÁCTICA No. 4

Página 11 de 26

PRÁCTICA No.4. IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO

DIGITAL UTILIZANDO ARREGLOS LÓGICOS


1. OBJETIVO Implementar un circuito digital utilizando arreglos lógicos




5. METODOLOGÍA


5.1.1. Obtenga la función mínima S de P de la siguiente función:

f(A3A2A1A0) = m (0, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 13)

5.1.2. Construya el circuito de la función mínima utilizando un Arreglo lógico. Se

sugiere el C.I. 74LS54 o equivalente para construir su circuito (consultar manuales)

5.1.3. Conecte a la salida del circuito digital un LED bicolor como indicador de

estados lógicos. (No utilice los LED’s del tablero). Compruebe que su circuito cumple

con la tabla de verdad.





PRÁCTICA No. 5

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PRÁCTICA No.5. CONTROL DE UN MOTOR DE C.D. CON

UN CIRCUITO DIGITAL


1. OBJETIVO Conocer el funcionamiento de un control de motor de CD con un circuito digital




5. METODOLOGÍA


5.1.1. Construya el circuito para la función f = A’B’ + ABC

5.1.2. Conecte la salida del circuito digital a la base del transistor TIP 41 como se

muestra en la Fig. 5.1

5.1.3. Obtenga la tabla de verdad de la función y compruebe que se cumpla.

5.1.4. Mida el VCE en el transistor TIP 41 con el motor encendido y luego

apagado escriba sus valores en la Fig. 5.1

5.1.5. Conecte la salida de la función del paso 1 al circuito que se muestra en la

Fig. 5.2

5.1.6. Compruebe que se cumple la tabla de verdad con el circuito de la Fig. 5.2

5.1.7. Mida el VCE en los transistores BC 547 y TIP 41 con el motor encendido y

luego apagado escriba sus valores en la figura 5.2. ¿En qué región están funcionando los

transistores?.





PRÁCTICA No. 5

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5.1.8. Explique brevemente el funcionamiento de los circuitos de las Fig. 5.1 y 5.2.

Mencione también sus diferencias.


Fig. 5.1 Control de motores de C.D. con un circuito digital

Fig. 5.2 Control de motores de C.D. con un circuito digital aislado ópticamente.

5.3 Tablas N/A

12V

Motor de 12V

(auto-estereo)

sistema

digital TIP 41

1N4007

B C EC B E

BC

547TIP

41

470

Vcc = 5V

motor

12 V cd 1N4007

Vcc = 5V

4N28

Cto.

Digital

Vcc = 5V

BC547

4

5

2

1

Vcc = 12V

TIP41





PRÁCTICA No. 5

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5.4 Precauciones y/o Notas

Nota: Como sustituto del C.I. 4N28 puede utilizar: 4N25, 4N25A, 4N26,

4N27.





PRÁCTICA No. 6

Página 15 de 26

PRÁCTICA No.6. DISEÑO DE UNA ALARMA UTILIZANDO

UN SCR.


1. OBJETIVO Aprender el diseño de una alarma utilizando un SCR




5. METODOLOGÍA


5.1.1. Diseñe un circuito digital para proteger las cuatro puertas de un automóvil

(Dos de acceso, cajuela y motor), de tal forma que cuando una o más de sus puertas sean

abiertas, funcione una alarma, la cual una vez activada no deje de funcionar aun cuando

la o las puertas abiertas sean cerradas.

5.1.2. Al circuito digital que diseñó en el inciso 1 conecte el circuito de la Fig. 6.1

(5.2)

5.1.3. Mida el voltaje de ánodo a cátodo en el SCR con el motor encendido y luego

apagado en la Fig. 6.1, escriba sus valores en la misma figura.

5.1.4. Al circuito digital que diseñó en el inciso 1 conecte el circuito de la Fig. 6.2

(5.2)

5.1.5. Mida el voltaje de ánodo a cátodo en el SCR con el motor encendido y luego

apagado en la Fig. 6.2, escriba sus valores en la misma figura.

5.1.6. Explique brevemente el funcionamiento de los circuitos de las Fig. 6.1 y 6.2





PRÁCTICA No. 6

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Fig. 6.1 SCR activado directamente Fig. 6.2 SCR activado por un transistor

12V

0.6 A

Vcc = 12V

Vcc = 5V

Cto.

Digital

BC547

12V

0.6 A

Vcc = 5V Vcc = 12V

Cto.

Digital

Vcc = 5V

K A G

2N

6397

2N6396

ó

2N9397

2N6397





PRÁCTICA No. 7

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PRÁCTICA No.7. CONTROL DE UN MOTOR DE 120 V.A.C.

CON UN CIRCUITO DIGITAL.


1. OBJETIVO Aprender sobre el control de un motor de 120 V.A.C. con un circuito digital

2. INTRODUCCIÓN Un sistema digital de tres variables de entrada (A, B y C) debe controlar un motor de 120

VAC. El cual tiene que arrancar cuando dos o más variables de entrada del circuito digital

sean cero.



5. METODOLOGÍA


5.1.1 Obtenga la función mínima S. de P. y construya su circuito.

5.1.2 Conecte la salida del sistema digital al circuito de potencia que se muestra en

la Fig. 7.1 Utilice el TRIAC SC 141 o equivalente.

5.1.3 Mida el voltaje entre MT1 y MT2 con el motor encendido y luego apagado.

Escriba sus valores en la Fig. 7.1

5.1.4 Explique brevemente el funcionamiento del circuito de la Fig. 7.1.





PRÁCTICA No. 7

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5.2 Diagramas o dibujos

Fig. 7.1 Control de un motor de A.C. aislado por un opto-acoplador.

4

6

2

1

SC141

G

MT2

MT1

Todas la resistencias a 1/2 W

0.01uF

400 V.

120 V AC

motor de

120 V AC

Vcc = 5V

Cto.

Digital

Vcc = 5V

BC 547

G

MT2

MT1

SC

141TIC226D

MOC3011

MOC3030

MOC3031





PRÁCTICA No. 8

Página 19 de 26

PRÁCTICA No.8. CONTADOR DE DOS DÍGITOS CON

DISPLAYS DE CÁTODO COMÚN


1. OBJETIVO Conocer el controlador de dos dígitos con displays de cátodo común




5. METODOLOGÍA

5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica

5.1.1 Obtenga el diagrama de conexiones para los displays de cátodo común que va a

utilizar en la realización de esta práctica.

5.1.2 Arme el circuito que se muestra en la Fig. 8.1, conecte las salidas del

contador de unidades a los LED's del tablero para ver la cuenta en el código B C D.

5.1.3 Utilice un oscilador de onda cuadrada de 1 a 10 Hz. Para introducir los

pulsos al contador. Se recomienda el uso de los osciladores del tablero.

5.1.4 Conecte la entrada del contador, a la salida de una variable simulada por

el tablero, suba y baje su interruptor respectivo lentamente en varias ocasiones. Observe

en qué circunstancia el contador incrementa su cuenta. Explique brevemente este

comportamiento.

Puede utilizar también el CI 74290 en lugar del 7490, realizan la misma función,

consultar el manual correspondiente.





PRÁCTICA No. 8

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Fig. 8.1 Contador de dos dígitos con displays de cátodo común

R14

R13

R12

R11

R10

R9

R8

LED'S del

Tablero

5V

5V

8

16

a b c d e f g

g

f

e

d

c

b

a

5

1

ABCD

ABCD

107632

13 12 11 10 9 15 14

911 128

7448 74248

74907490

7448 74248

8 1211 9

1415910111213

3 6 7 10

D C B A

D C B A

1

5

a

b

c

d

e

f

g

gfedcba

16

8

5V

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

5V

R1 a R14 1/2W

DECENAS UNIDADES

2

6 2 1 7 7126

14 14





PRÁCTICA No. 9

Página 21 de 26

PRÁCTICA No.9. CONTADOR DE 0 A 99 CON DISPLAY DE

ÁNODO COMÚN.


1. OBJETIVO Aprender y conocer el contador de 0 a 99 con displays de ánodo común




5. METODOLOGÍA


5.1.1. Obtenga el diagrama de conexiones de los displays (ánodo común) que va a

utilizar en la realización de esta práctica y arme el circuito de la Fig. 9.1

Diseñe un circuito digital que active una alarma, la cual deberá empezar a funcionar

cuando el contador detecte el número 84 y debe permanecer funcionando hasta el

número 89. Conecte este circuito como se muestra en la Fig. 9.1.





PRÁCTICA No. 9

Página 22 de 26


Fig. 9.1 Contador de dos dígitos con display de ánodo común.

6 2 1 76 2 1 7

R1 a R14 1/2W

Ent.

14 147490

8 1211 9

1415910111213

2 3 6 7 10

D C B A

D C B A

1

5

a

b

c

d

e

f

g

gfedcba

16

8

5V

5V

5V

7447 74247

R5

7447 74247

5V

5V

R7R6R4R3R2R1

5V

8

16

a b c d e f g

g

f

e

d

c

b

a

5

1

ABCD

ABCD

107632

13 12 11 10 9 15 14

911 128

7490

DECENAS UNIDADES

D C B A ABCD

R10

R11

R12

R13

R14R8

R9





PRÁCTICA No. 10

Página 23 de 26

PRÁCTICA No.10. CONTADOR DE TRES DÍGITOS CON

MULTIPLEXADO


1. OBJETIVO Conocer y aprender del contador de tres dígitos con multiplexado




5. METODOLOGÍA


5.1.1 Arme el circuito que se muestra en la Fig. 10.1 (5.2)

5.1.2 Investigue las características del C.I. MC14553 en internet o en el manual

correspondiente.

5.1.1. Realice un resumen del funcionamiento del C.I. MC14553 y mencione

la función que realizan las terminales 4, 10 y 13





PRÁCTICA No. 10

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Fig. 10.1 Contador de tres dígitos con sistema de multiplexado

SWSWSW

8 16

+5V

+5V

latchMR

master

reset

oscilador

multiplexado

entrada

de pulsos

14

15

9

10

11

12

13

712

6

4

15

1

1413 10 12

11

8

16

97652

a

b

c

d

e

f

g g

f

e

d

c

b

aa

b

c

d

e

f

g

a

b

c

d

e

f

g g

f

e

d

c

b

a a

b

c

d

e

f

g

+5V

7448

MC14553

Decodificador

BCD a 7 seg-

mentos

todas y a 1/2 W

over flow

SC

MSB

LSB

LSBMSB

D C AB

MSB LSB





PRÁCTICA No. 11

Página 25 de 26

PRÁCTICA No.11. DISEÑO DE CIRCUITOS

COMBINACIONALES CON MULTIPLEXORES


1. OBJETIVO Conocer el diseño de circuitos combi nacionales con multiplexores




5. METODOLOGÍA


5.1.1. Utilizando multiplexores de tres líneas de selección (74151) diseñe el

circuito para la siguiente función.

f(A,B,C,D,E) = ∑m(1,2,4,7,8,11,13,14,16,19,21,22,25,26,28,31)

5.1.2. Utilizando un decodificador 2 a 4 (74LS139) y multiplexores de dos líneas

de selección (74153) diseñe un circuito para la función del punto 1

5.1.3. Obtenga la función del punto 1 y exprésela como S de P.





PRÁCTICA No. 12

Página 26 de 26

PRÁCTICA No.12. DISEÑO DE UN CONTADOR CON FLIP-

FLOPS


1. OBJETIVO Conocer el diseño de un contador con flip-flops




5. METODOLOGÍA


5.1.1 Diseñe un contador regresivo con FF JK, que inicie su cuenta en el número

binario 1010 y descienda hasta el número binario 0000.

Construya su circuito utilizando circuitos integrados 7476 o equivalentes.

Conecte todas las terminales de borrado (clear) a un simulador de variables

Conecte todas las terminales de fijar (PRESET) a un simulador de variables

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