Manual de Prácticas de Electronica Digital Area Petróleo

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MANUAL DE PRÁCTICAS

ASIGNATURA:

“ELECTRÓNICA DIGITAL”

NOMBRE DEL ALUMNO:____________________________

GRUPO:__________

TSU EN:

MANTENIMIENTO ÁREA PETRÓLEO

PRESENTA:

ING. JUAN CARLOS SOLIS MELO

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Introducción al curso

1. Nombre de la asignatura

Electrónica Digital

2. Competencias Administrar el programa de perforación de pozos considerando la normatividad y los procedimientos establecidos para optimizar los recursos humanos y materiales durante la perforación, terminación y reparación de pozos.

3. Objetivo de la Asignatura

El alumno construirá dispositivos electrónicos digitales básicos utilizados en equipos industriales y comerciales, mediante el empleo de componentes electrónicos y procedimientos especializados, para conservar la operación de los procesos.

Unidades Temáticas Horas

Prácticas Teóricas Totales

Lógica Digital 8 4 12

Circuitos combinacionales. 12 6 18

Circuitos secuenciales 12 6 18

Memorias programables 8 4 12

Microcontroladores. 20 10 30

Totales 60 30 90

Criterios de evaluación % Asistencia: 10%

Prácticas en equipo

30%

Trabajos de investigación

Prácticas Individuales

Desarrollo de prácticas de laboratorio 30%

Evaluación de conocimientos 30%

Total 100%

3

Reglas Asistencia Los estudiantes deberán asistir puntualmente a clase y solo tiene 10 minutos tolerancia

para entrar a clase. Deben cumplir con un mínimo del 85% de asistencia para ser evaluados para cada

parcial. En la toma de asistencia no se consideran los retardos, por cada falta se descuentan dos

puntos en ese criterio. Reglas de las prácticas individuales Los estudiantes deberán entregar los trabajos individuales con excelente calidad en el

mismo día de su realización en el cuadernillo de prácticas con todos los puntos que se piden para ser revisados.

En caso de que se justifique se pueden entregar un día hábil después en base a la calificación de 80.

Reglas de las prácticas equipo El número máximo de los integrantes en el equipo será de 4. Los equipos deberán entregar los trabajos en mismo día de su realización con todos los

puntos que se piden en el cuadernillo de prácticas, con excelente calidad para ser revisados.


Reglas de los trabajos de investigación Los estudiantes deberán entregar las tareas en el cuadernillo de prácticas con excelente

calidad para la fecha establecida con todos los temas que se piden indicando definiciones, esquemas o gráficos y aplicaciones en mínimo de 2 cuartillas para ser revisados.


Reglas de las evaluaciones Las evaluaciones se aplicaran solo en las fechas programadas. Todos los celulares apagados, se le retirará el examen al que haga uso de el. Para las operaciones traer su calculadora científica. En caso de que se justifique se puede aplicar una evaluación un día hábil después en

base a la calificación de 80. Reglas del desarrollo de prácticas en el laboratorio El número máximo de los integrantes en el equipo será de 4. Los alumnos deberán entregar el reporte de manera individual en el cuadernillo de

prácticas el mismo día de su realización con todos los puntos que se piden con excelente calidad para ser revisados.

Todo alumno está obligado y es su responsabilidad, conocer el reglamento del laboratorio, la ignorancia del mismo no justifica su incumplimiento.

Reglas del salón

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Todo alumno está obligado y es su responsabilidad, conocer el reglamento académico de los estudiantes, la ignorancia del mismo no justifica su incumplimiento y se podrán aplicar sanciones según sea el caso y a gravedad de la falta, entre los puntos más importantes el salón de clases: Cumplir con el horario de asistencia. Presentar buena conducta y sin faltas a la disciplina. No faltar el respeto a profesores y empleados de la universidad. No se permite consumo de alimentos en el aula. No se permite portación de aparatos eléctricos que interrumpan y no se requieran en las

clases (celulares, radios, computadoras) y los cuales podrán ser retirados por el profesor.

Material para prácticas de la materia de Electrónica

Digital (por equipo de 4 alumnos máximo)

1 Switch deslizable (DIP 8,6 o 4)

1 portabateria cuadrado para 4 pilas AA y 4pilas AA

4 Resistencias de 10KΩ

10 Resistencias de 330Ω

2 leds rojos

2 leds verdes

1 Display de 7 segmentos cátodo común

2 CI74LS04

2 CI 74LS08

2 CI 74LS32

2 CI 74LS86

2 CI74LS48

2 CI74LS74

2 CI74LS76

También se utilizará el material para prácticas de la materia de Sistemas

Eléctricos y Electrónica Analógica de los tetramestres anteriores.

Material para prácticas de la materia de Electrónica Analógica 4 diodos 1N4007

2 puentes de diodos de 1A, 800V

2 transistores 2N2222

2 diodos zener Z7.5V1W

2 SCR’s MCR100-6

2 TIRACS 2N6075

1 regulador de voltaje MC7812

1 regulador de voltaje LM317

2 Amplificadores operacionales 741

Material para prácticas de la materia de Sistemas Eléctricos 1 Multímetro digital

5

1 protoboard (tablilla de conexiones)

1 pila de 9 volts

2 pilas AA

1 portapilas para 2 pilas AA

2 Broches portapilas de 9V

1 pinza de corte

2m de cable estañado color rojo para conexiones calibre 22

2m de cable estañado color negro para conexiones calibre 22

1 juego de 10 cables con caimanes.

2 resistencias de 1W de los siguientes valores:1Ω,10Ω,33Ω,47Ω,100Ω,220Ω,330Ω,

470Ω,1KΩ,1.8KΩ,2.2KΩ,3.3KΩ,4.7KΩ,6.8KΩ,10KΩ,22KΩ,33KΩ,47KΩ,68KΩ,100KΩ,

220KΩ,1MΩ.

Capacitores: 3.3nF, 100V; 0.01µF, 400V; 0.01µF, 400V; 0.22µF, 400V

Capacitores electrolíticos1µF, 100V; 10µF, 63V; 22µF, 63V; 100µF, 40V.

1 relevador compacto de 1 polo, 2 tiros y bobona de 9Vcc

1 Transformador de 12V, 1.2 A y derivación central, con clavija conectada al primario.

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TAMAULIPAS NORTE

MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 1 PRIMERA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:

ASIGNATURA: Electrónica digital Tipo: Individual

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.1 Sistemas numéricos

UNIDAD TEMÁTICA: 1.Logica digital NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: Uno

DURACIÓN: 2 horas

LUGAR: Salón de clases FECHA DE REALIZACIÓN:

NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Sistemas Numéricos

En la tecnología digital se utilizan muchos sistemas de números. Los más comunes son los sistemas decimal, binario, octal y

hexadecimal. El sistema decimal es sin duda el más conocido por nosotros, ya que es una herramienta de uso cotidiano. Si

analizamos algunas de sus características, podremos entender mejor los otros sistemas.

Sistema decimal: El sistema decimal se compone de 10 numerales o símbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9; al utilizar estos

símbolos como dígitos de un número podemos expresar cualquier cantidad. El sistema decimal, también conocido como

sistema de base 10, evolucionó en forma natural a partir del hecho de que el ser humano tiene 10 dedos. Incluso, la palabra

'dígito' significa 'dedo' en latín.

Sistema Binario. Desafortunadamente, el sistema numérico decimal no se presta para una instrumentación conveniente en los

sistemas digitales. Por ejemplo, resulta muy difícil diseñar equipo electrónico que pueda funcionar con lo diferentes niveles de

voltaje (cada uno representando un carácter decimal, de 0 a 9). Por otro lado, es muy fácil diseñar circuitos electrónicos

sencillos y precisos que operen con sólo dos niveles de voltaje. Por esta razón, casi todos los sistemas digitales utilizan el

sistema numérico binario (base 2) de sus operaciones, aunque con frecuencia se emplean otros sistemas conjuntamente con el

binario.

En el sistema binario sólo hay dos símbolos o posibles valores de dígitos, 0 y 1. No obstante, este sistema de base 2 se puede

utilizar para representar cualquier cantidad que se denote en sistema decimal o algún otro sistema numérico. En general, se

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necesitarán muchos dígitos binarios para expresar una cantidad determinada

1011.1012=(1 x 23) + (0 x 22) + (1 x 21) (1 x 20) + (1 x 2-1) + (O x 2-2) + (1 x 2-3)

= 8 + 0 + 2 + 1 +0.5 +O + 0.125 = 11.62510

Conteo binario. Cuando trabajemos con números binarios, generalmente estaremos restringidos a utilizar un número

específico de bits. Esta restricción se basa en la circuitería utilizada para representar estos números binarios. Usemos

números binarios de 4 bits para ilustrar el método para contar en binario. Hexadecimal Decimal Binario

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 0110

7 7 0111

8 8 1000

9 9 1001

A 10 1010

B 11 1011

C 12 1100

D 13 1101

E 14 1110

F 15 1111

El sistema hexadecimal. El sistema hexadecimal emplea la base 16. Así, tiene

16 posibles símbolos digitales. Utiliza los dígitos del 0 al 9 más las letras A, B, C,

D, E y F como sus 16 símbolos digitales. La tabla siguiente muestra las

relaciones entre los sistemas hexadecimal, decimal y binario. Nótese que cada

dígito hexadecimal representa un grupo de cuatro dígitos binarios. Es importante

recordar que los dígitos hex (abreviatura de hexadecimal) de A a F son

equivalentes a los valores decimales de 10 al 15.

Ejemplos

35616 = 3 x 162 + 5 x 161 + 6 x 160

= 768 + 80 + 6

= 85410

2AF16 = 2 x 162 + 10 x 161 + 15 x 160

= 512 + 160 + 15

8

= 68710

Conversión de decimal a hexadecimal. Recuerde que efectuamos la conversión de decimal a binario por me3dio de la división

repetida entre 2 y de decimal a octal por medio de la división repetida entre 8. De igual manera, la conversión de decimal a

hexadecimal se puede efectuar por medio de la división repetida entre 16. Los dos ejemplos siguientes ilustrarán esto.

Ejemplo:

Convierta 42310 a hexadecimal.

Solución:

423/16 = 26 + residuo de 7

26/16 = 1 + residuo de 10

1/16 = 0 + residuo de 1

42310 = 1A716

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente:

1. Convierta 24CE16 a decimal.

2. Convierta 311710 a hexadecimal y luego de decimal a binario.

9

3. Convierta 10010111101101012, a hexadecimal.

4. Escriba los siguientes 4 números de esta secuencia de conteo hexadecimal: E9A, E9B, E9C, E9D, ______, ______, ________, ________.

5. Convierta 35278 a hexadecimal.

15 minutos antes de finalizar la clase entreguen a su profesor los resultados de su actividad individual.

1. Cierre y conclusiones por parte del profesor.

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0


ASIGNATURA: Electrónica digital Tipo: Trabajo de investigación

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.1 Sistemas numéricos


DURACIÓN: 1 horas

LUGAR: CEIT FECHA DE REALIZACIÓN:

NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente Instrucciones:

Investigar en internet o en otras fuentes confiables indicando definiciones, esquemas o gráficos y aplicaciones en mínimo de 2 cuartillas:

1. Sistemas Digitales

2. Sistemas analógicos

3. Código ASCII

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4. Código gray

5. Realizar una tabla de conteo para los sistemas numéricos decimal, binario, octal y hexadecimal del 0 al 25

Entregar la tarea a tu profesor, en formato de reporte manual en tu cuadernillo.



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0


ASIGNATURA: Electrónica digital Tipo: Trabajo en equipo

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.2 Compuertas lógicas y tablas de vedad

UNIDAD TEMÁTICA: 1.Logica digital NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: 3

DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Compuertas lógicas

Los circuitos digitales operan de forma binaria donde cada voltaje de entrada y de salida es 0 o un 1. Esta característica de los

circuitos lógicos nos permite utilizar el álgebra Booleana

Como herramienta para el análisis y diseño de sistemas digitales.

El álgebra Booleana difiere de manera importante de álgebra ordinaria en que las constantes y las variables solo pueden tener 2

valores posibles que son el 0 y 1.

Tablas de verdad

Una tabla de verdad es el medio para describir que la salida de un circuito lógico dependen de los niveles lógicos que hay en la

entrada del circuito. La tabla enumera todas las combinaciones posibles de niveles lógicos que se encuentran en las entradas

con su nivel de salida correspondiente.

A B X

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

El número de combinaciones de entrada será igual a 2N para una tabla de verdad con N entradas.

Compuertas básicas

Compuerta lógica OR.

La compuerta OR es un circuito digital que es igual a la suma OR de 2 o mas entradas.

La operación OR produce un resultado 1 cuando cualquiera de las variables de entrada es 1.

La operación OR produce un resultado 0 solo cuando todas las variables de entrada son 0.

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En operación OR tenemos que: 1+1=1 o 1+1+1=1.

Compuerta lógica AND.

Si dos variables lógicas A y B se combinan mediante laexpresión AND, el resultado, x, se puede expresar como

x = A ● B

Compuerta lógica NOT.

La operación NOT difiere de las operaciones OR y AND en que ésta puede efectuarse con una sola variable de entrada. Por

ejemplo, si la variable A se somete a la operación NOT, el resultado x se puede expresar como

Descripción algebraica de los circuitos lógicos

Cualquier circuito lógico, sin importar que tan complejo sea, puede describirse completamente mediante las operaciones que se

definieron anteriormente, ya que los circuitos de las compuertas OR, AND y NOT son los elementos básicos de los sistemas

digitales.

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𝑊 = 𝐸 + 𝐷 (𝑅 + 𝐹)

𝑍 = 𝑊𝑋 +𝑊𝑌

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente Instrucciones:

En grupos de 4 personas, dibujar los circuitos o determinar la determina la función lógica para los siguientes ejercicios.

Determinar las tablas de verdad para los circuitos anteriores (25 min).

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𝑋 = 𝐴𝐵 + 𝐵𝐶



C

R11k

D1LED1

B

A

U2A

U1A

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VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.2 Compuertas lógicas


DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente

Instrucciones: Investiga en internet o en otras fuentes confiables, los diagramas de conexiones y los principales datos técnicos de

los fabricantes para los siguientes circuitos integrados:

◦ 74LS04

◦ 74LS08

◦ 74LS32

◦ 74LS86 También investigar la simbología equivalente estándar para los circuitos anteriores.

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0


ASIGNATURA: Electrónica digital Tipo: De laboratorio

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.2 Compuertas lógicas y tablas de verdad

UNIDAD TEMÁTICA: 1.Lógica digital NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: 3

DURACIÓN: 2 horas

LUGAR: Laboratorio multifuncional FECHA DE REALIZACIÓN:

NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN

Esta práctica consiste en Identificar y aplicar las compuertas lógicas básicas NOT, AND, OR,NAND, NOR, EX-OR y EX-NOR

para comprobar sus tablas de verdad.

OBJETIVO Identificar y aplicar las compuertas lógicas básicas NOT, AND, OR,NAND, NOR, EX-OR y EX-NOR para comprobar sus tablas de

verdad MATERIAL 74LS04 74LS08

74LS32

74LS86

EQUIPO:

Módulo 18 (DL3155M18)

Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

1. Dibujar y conectar los circuitos para las compuertas NOT, AND y OR (para las compuertas AND y OR de dos variables de entrada) y

llenar sus tablas de verdad para cada compuerta. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados,

la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

Compuerta NOT

Compuerta AND

Compuerta OR

2. Dibujar y conectar los circuitos para las compuertas NAND y NOR de dos variables de entrada y llenar sus tablas de verdad para cada

compuerta. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de

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entrada, leds y resistencias.

NOTA: Para la compuerta NAND combinar las compuertas AND y NOT, para la compuerta NOR combinar las compuertas OR y NOT.

Compuerta NAND

Compuerta NOR

3. Dibujar y conectar los circuitos para las compuertas EX-OR y EX-NOR y llenar sus tablas de verdad para cada compuerta. NOTA:

Para la compuerta EX-NOR combinar las compuertas EX-OR y NOT. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los

circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

Compuerta EX-OR

Compuerta EX-NOR

RESULTADOS:

1. Documento con todos los puntos que pide el procedimiento.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIÓN:

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.3 Algebra de Boole


DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

(𝑋 + 𝑌) = 𝑋 𝑌

(𝑋𝑌) = 𝑋 + 𝑌

MARCO TEORICO

Teoremas de Boole

Hasta aquí hemos visto como se puede utilizar el álgebra booleana como auxiliar en el análisis de un circuito lógico y expresar

su operación matemáticamente. Continuaremos nuestro estudio del álgebra booleana investigando los diversos teoremas

boléanos (reglas) que nos pueden servir para simplificar las expresiones y los circuitos lógicos.

De una sola variableDe múltiples variables

De Demorgan

Simplificación de circuitos lógicos

Una vez que se ha obtenido la expresión para un circuito lógico, podemos reducirla a una forma más simple que contenga

menos términos o variables en uno o más términos. La nueva expresión puede utilizarse para implantar un circuito que sea

equivalente al original pero que contenga menos compuertas y conexiones.

1

11

0

1 00

xx

xxxx

xxxxx

xxx

yxxyx

yxyxx

xxyx

xzwzxywyzyxw

xzxyzyx

xyzzxyyzx

zyxzyxzyx

xyyx

xyyx

))((

)(

)()(

)()(

21

Los teoremas del álgebra booleana que estudiamos se pueden utilizar para ayudarnos a simplificar la expresión para un circuito

lógico. Desafortunadamente, no siempre es obvio qué teoremas deben aplicarse para producir el resultado más simple.

Ejemplo 1

Simplifique circuito lógico que se muestra en la figura

Solución

El primer paso consiste en determinar la expresión de salida. El resultado es:

z = ABC+ AB’ (A’C’)’

Una vez que se determina la expresión, por lo general conviene eliminar todos los signos inversores de mayor tamaño por

medio de los teoremas de DeMorgan y luego multiplicar todos los términos.

Z= ABC + AB’(A’’+C’’) Teorema 17

Z= ABC + AB’(A+C) Cancelar inversiones dobles

Z= ABC + AB’A+AB’C Multiplicar

Z= ABC + AB’+ AB’C A*A=A

Con la expresión en forma de suma de productos, debemos buscar variables comunes entre los diversos términos para su

factorización. El primer y tercer término anteriores tienen a A C en común, que se puede factorizar como sigue:

z = AC(B + B’) + AB’

Ya que B + B ‘=1 entonces

z = A C (1) + AB’

= AC + AB’

Ahora podemos factorizar A, lo que produce

z =A(C + B’)

Ejemplo 2

Simplifique la expresión z = ABC + ABC’ + A B’ C.

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Solución

Observaremos dos maneras diferentes de llegar al mismo resultado.

Método 1: Los dos primeros términos de la expresión tienen las variables AB en común, así

z = AB(C + C’) + AB’C

= AB(1) +AB’C

= AB + AB’C

Podemos factorizar la variable A en ambos términos:

z = A(B + B’C)

Al invocar el teorema (15), tenemos

z = A(B + C)

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente Instrucciones: Realizar la tabla de verdad para las siguientes funciones lógicas e implementar el circuito lógico , posteriormente simplificar las funciones, implementar el circuito lógico y realizar la tabla de verdad para las funciones reducidas:

X=(A’+B)(A+B+D)D’

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W=(A’+B)(A+B’)



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VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.3 Algebra de Boole

UNIDAD TEMÁTICA: 1. Lógica digital NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: 3

DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN

Esta práctica consiste en Generar circuitos lógicos combinacionales mediante funciones algebraicas para comprobar sus tablas de

verdad

OBJETIVO Generar circuitos lógicos combinacionales mediante funciones algebraicas

para comprobar sus tablas de verdad. MATERIAL 74LS04 74LS08

74LS32

74LS86

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

1.-Dibujar y conectar los circuitos lógicos combinacionales para las siguientes funciones algebraicas y llenar sus tablas de verdad para

cada circuito. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada,

leds y resistencias.

Y= (A+B)(A+C)

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𝑍 = 𝐴 𝐵 + 𝐴𝐵

W= BC+AC+AB

RESULTADOS:



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VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.4 Diseño de circuitos lógicos


DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO Diseño de circuitos lógicos combinacionales ¿Cómo puede implantar esto? Sabemos que el término AND A’ B generará 1 solo cuando se tenga la condición A = 0, B = 1 y el término AND AB’ generará un 1 para la condición A =1, B = 0. Como x tiene ALTA en cualquier condición, debe quedar claro que estos términos deben operarse con OR para producir la salida que se desea, x. Esta implantación se muestra en la figura

Ejemplo

Diseñe un circuito lógico que tenga tres entradas A, B y C y cuya salida sea alta sólo cuando la mayor parte de las

entradas sean ALTAS.

Solución

Paso 1 Establecer la tabla de verdad

Sobre la base del enunciado del problema, la salida x debe ser 1 siempre que dos o más entradas sean 1; para el resto de

los casos, la salida debe ser 0.

Tabla de verdad

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Paso 2 Describir el término AND para cada caso que la salida sea 1.

Hay cuatro de dichos casos, los términos AND se muestran cercanos a la tabla de verdad. Otra vez note cómo cada

término AND contiene cada variable de entrada ya sea invertida o en forma no invertida.

Paso 3 Escribir la expresión de SUMA de productos para la salida.

X= A’BC+AB’C+ABC’+ABC

Paso 4 Simplificar la expresión de salida.

Esta expresión puede simplificarse de varias maneras. Quizá la forma más rápida sea la de darse cuenta que el último

término ABC tiene dos variables en común con cada uno de los otros términos. Entonces podemos utilizar el término ABC

para factorizarlo con cada uno de los otros. La expresión se reescribe con el término ABC apareciendo tres veces

(recuerde que esto es válido en el álgebra booleana):

x = A’BC + ABC + AB’C + ABC + ABC’ + ABC

Al factorizar los pares de términos apropiados, tenemos

X= BC(A’ + A) + A C(B’ + B) + AB(C’ + C)

Como cada término en el paréntesis es igual a 1, tenemos

X=BC + AC + AB

Paso 5 Implantar el circuito para la expresión final

Esta expresión se implanta en la figura. Ya que esta expresión está en forma de suma de productos, el circuito consiste en

un grupo de compuertas AND trabajando en una compuerta OR.

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PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente Realizar el diseño y la simplificación del siguiente ejercicio por medio del algebra de Boole e implementar el circuito lógico reducido.

1. Un avión jet emplea un sistema para vigilar las RPM, presión y temperatura de sus motores usan do censores como sigue:

Salida del sensor R= 0 sólo cuando la velocidad es menor a 4800 rpm

Salida del sensor P= 0 sólo cuando la presión es menor a 220 psi

Salida del sensor T= 0 sólo cuando la temperatura es menor a 200 grados F

Diseñar un circuito lógico que controle una luz de advertencia de la cabina y le indique al piloto las siguientes condiciones:

La velocidad es menor a 4800 rpm y la presión mayor a 220 psi.

La presión es mayor a 220 psi y la temperatura mayor a 200 grados F.

Nota: reducir la función por el Mapa de Karnaugh.



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0


ASIGNATURA: Electrónica digital Tipo: En equipo

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 1.4 Mapas de Karnaugh


DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Simplificación de circuitos por medio del método de mapas de karnaugh

El mapa de Karnaugh es un método gráfico que se utiliza para simplificar una ecuación lógica para convertir una tabla de

verdad a su circuito lógico correspondiente en un proceso simple y ordenado

Puntos importantes

1.- La tabla de verdad da el valor de la salida X para cada combinación de valores de entrada. El mapa K proporciona la misma

información en un formato diferente. Cada caso en la tabla de verdad corresponde a un cuadrado en el mapa.

2.- Los cuadrados del mapa K se marcan de modo que los cuadrados horizontalmente

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adyacentes sólo difieran en una variable. Por ejemplo, el cuadrado superior de la izquierda del

mapa de cuatro variables es A’B’C’D’, en tanto que el cuadrado que se encuentra a la derecha

es A’B’C’D (sólo la variable D es diferente). De la misma manera, los cuadrados verticalmente

adyacentes difieren solo en una variable. Por ejemplo, el cuadrado superior izquierdo es

A’B’C’D’ en tanto que el que se encuentra a la derecha es A’BC’D’ (sólo la variable B es

diferente).

3.- A fin de que los cuadrados que son adyacentes tanto vertical como horizontalmente difieran

en una sola variable, el marcado de arriba hacia abajo debe hacerse en el orden indicado, -A’B’,

A’B, AB, AB’. Lo anterior también es válido para el marcado de izquierda a derecha.

4.- Una vez que el mapa K se ha llenado con ceros y unos, la expresión de suma de productos

para la salida X se puede obtener operando con OR aquellos que contienen un En el mapa con

tres variables de la figura 11(b), los cuadrados A’B’C’, A’ B’C, A’ BC’ y ABC’ contienen un 1, de modo que X = A’B’C’ + A’B’C +

A’BC’ + ABC’.

AGRUPAMIENTO

La expresión de salida X se puede simplificar adecuadamente combinando los cuadros en el mapa K que contengan 1. El

proceso para combinar estos unos se denomina agrupamiento.

Agrupamiento de grupos de dos (pares).

La figura es el mapa K de una tabla de verdad con tres variables. Este mapa

contiene un par de unos que son verticalmente adyacentes entre sí; el primero

representa A’ BC’ y, el segundo ABC’ Note que en estos dos términos sólo la

variable A aparece en forma normal y complementada (B y C’ permanecen sin

cambio). Estos dos términos se pueden agrupar (combinar) para dar un resultante

que elimine la variable A, ya que ésta aparece en forma normal y complementada.

Esto se demuestra fácilmente como sigue:

X = A’BC’ + ABC’

= BC’ (A’ + A)

= BC’ (1)

= BC’

Agrupamiento de grupos de cuatro (cuádruples).

Un mapa K puede contener un grupo de cuatro unos que sean adyacentes entre si. Este grupo se denomina cuádruple. La

figura muestra varios ejemplos de cuádruples. En la parte (a) los cuatro unos son verticalmente adyacentes y en la parte (b)

son horizontalmente adyacentes.

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Agrupamiento de grupos en ocho (octetos).

Un grupo de ocho unos que son adyacentes entre sí se denomina octeto. En la figura se dan varios ejemplos de octetos.

Cuando porque solo una de ellas permanece inalterada.

RESUMIENDO

Proceso completo de simplificación. Hemos visto la forma en que se puede utilizar el agrupamiento de pares, cuádruples y

octetos en un mapa K para obtener una expresión simplificada. Podemos resumir la regla para agrupamiento de cualquier

tamaño: cuando una variable aparece en forma complementada y no complementada dentro de un agrupamiento, esa variable

se elimina de la expresión. Las variables que son iguales en todos los cuadrados del agrupamiento deben aparecer en la

expresión final

Recuerde que un agrupamiento mayor de unos elimina más variables. Para ser exactos, un agrupamiento de dos elimina

una variable, uno de cuatro elimina dos y uno de ochos elimina tres. Este principio se usará ahora para obtener una

expresión lógica simplificada a partir de un mapa K que contenga cualquier combinación de unos y ceros.

Primero se delineará el procedimiento y luego se aplicará a varios ejemplos. Las etapas que enseguida se muestran se

llevan a cabo al utilizar el método del mapa K para simplificar una expresión booleana:

Construya el mapa K y coloque unos en aquellos cuadrados correspondientes a los unos en la tabla de verdad. Coloque

ceros en los otros cuadrados.

Examine el mapa para ver si hay unos adyacentes y repita aquellos unos que no sean adyacentes a ningún otro uno. A

éstos se les llama unos aislados.

A continuación, busque aquellos unos que sean adyacentes sólo a otro uno. Repita cualquier par que contenga dicho 1.

Agrupe cualquier octeto aunque algunos de los unos ya fueron repetidos.

Agrupe cualquier cuádruple que contenga uno o más unos que no se hayan repetido, asegurándose de utilizar el número

32

mínimo de agrupamientos.

Agrupe cualquier par que sea necesario para incluir los unos que no se hayan repetido aún, asegurándose de utilizar el

número mínimo de agrupamientos.

Forme la suma OR de todos los términos generados por cada agrupamiento.

Ejemplo

La figura muestra la tabla de verdad para un problema con cuatro variables. Reducir el circuito lógico por medio del método del

mapa de Karnaugh

Paso 1.- Se vacía la información del la tabla de verdad al mapa k.

Paso 2.- Se realizan los agrupamientos.

Paso 3.- Se determinan los términos para cada agrupamiento.

Paso 4.- Se forma la suma OR de todos los términos generados por cada agrupamiento

X=A’B’CD’+ACD+BD

Paso 5.- Se implementa el circuito para la función simplificada.

Condiciones ¨no importa¨

Algunos circuitos lógicos pueden diseñarse de manera que haya ciertas condiciones de entrada para las que no se especifique niveles de

salida, generalmente por que estas condiciones nunca ocurrirán. En otras palabras, habrá combinaciones de niveles de entrada donde no

U5C

U5B

U5A

D

C

B

A

U4A

U3A

U2A

U1A

33

importa si la salida es ALTA o BAJA.

Un diseñador de circuitos tiene la libertad de hacer la salida para cualquier condición no importa igual a 0 o 1, a fin de producir la expresión de

salida lo más simple.

Ejemplo: Diseñe el circuito lógico para la siguiente tabla de verdad tomando en cuenta las condiciones no importa(X).

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente Realizar el diseño y la simplificación de los siguientes ejercicios por medio del mapa K e implementar el circuito lógico reducido.

3. Un avión jet emplea un sistema para vigilar las RPM, presión y temperatura de sus motores usan do censores como sigue:

Salida del sensor R= 0 sólo cuando la velocidad es menor a 4800 rpm

Salida del sensor P= 0 sólo cuando la presión es menor a 220 psi

Salida del sensor T= 0 sólo cuando la temperatura es menor a 200 grados F

Diseñar un circuito lógico que controle una luz de advertencia de la cabina y le indique al piloto las siguientes condiciones:

La velocidad es menor a 4800 rpm y la presión mayor a 220 psi.

La presión es mayor a 220 psi y la temperatura mayor a 200 grados F.

Nota: reducir la función por el Mapa de Karnaugh.

34

4. Realizar el diseño de un circuito digital que convierta números binarios a números decimales en un display de 7 segmentos. a) Determinar la tabla de verdad para cada uno de los segmentos. b) Reducir la función lógica para cada segmento. c) Dibujar el circuito lógico para cada segmento. d) Dibujar el circuito completo



35


MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 10 PRIMERA UNIDAD

CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Simplificación algebraica de los circuitos lógicos combinacionales mediante el álgebra de Boole.


DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN

Esta práctica consiste en simplificar las funciones lógicas

establecidas mediante los mapas de Karnaugh.

OBJETIVO Simplificar las funciones lógicas establecidas mediante los mapas de Karnaugh y controlar que las funciones simplificadas produzcan en la

salida los mismos valores lógicos de las funciones establecidas. MATERIAL 74LS04 74LS08

74LS32

74LS86

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

𝑍 = 𝐴𝐵𝐶 + 𝐴𝐵 𝐶 + 𝐵

PROCEDIMIENTO:

1. Dibujar y conectar el circuito lógico para la siguiente expresión algebraica establecida y llenar su tabla de verdad. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

2. Simplificar la ecuación algebraica anterior utilizando el álgebra de Boole.

36

3. Dibujar y conectar el circuito lógico para la expresión simplificada, llenar su tabla de verdad para comprobar que es igual a la tabla de

verdad de la función establecida. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los

interruptores de entrada, leds y resistencias.

4. Realizar todos los puntos anteriores para la siguiente función.

𝑋 = 𝐿1 + 𝐿2 (𝐿1 + 𝐿2 )

RESULTADOS:



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Simplificación de funciones lógicas mediante mapas de Karnaugh.


DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN

Esta práctica consiste simplificar funciones algebraicas establecidas mediante el álgebra de Boole

OBJETIVO Simplificar funciones algebraicas establecidas mediante el álgebra de Boole

y controlar que las funciones establecidas produzcan en las salidas los mismos valores lógicos que las funciones establecidas.

MATERIAL 74LS04

74LS08 74LS32

74LS86

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

1. Obtener la función lógica para la siguiente tabla de verdad (Cuatro variables).

38

2. Simplificar la ecuación algebraica que se obtuvo de la tabla de verdad anterior por medio del método de mapas de Karnaugh.

3. Dibujar y conectar el circuito lógico para la expresión simplificada, llenar su tabla de verdad para comprobar que es igual a la tabla de

verdad 1. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

4. Realizar todos los puntos anteriores para la tabla de verdad 2(tres variables)..

RESULTADOS:



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VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 12 SEGUNDA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 2.1 Circuitos combinacionales básicos

UNIDAD TEMÁTICA: 2. Circuitos combinacionales

NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: Uno

DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO


Instrucciones:

Investigar en internet o en otras fuentes confiables la definición, los diagramas de conexiones y las principales aplicaciones para los siguientes dispositivos:

Codificadores.

Decodificadores.

Multiplexores.

40

Demultiplexores.

Sumadores.

Comparadores de magnitud.

Entregar la tarea a tu profesor, en formato de reporte manual en su cuaderno.

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 13 TERCERA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.1 Flip-flops

UNIDAD TEMÁTICA: 3. Circuitos secuenciales

NÚMERO DE PARTICIPANTES RECOMENDABLE: 3

DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Flip-flops

Introducción

En los circuitos digitales combinacionales las salidas en cualquier momento dependen por completo de las entradas presentes en ese tiempo. Los circuitos secuenciales están compuestos por circuitos combinacionales y elementos de memoria.

A estos elementos de memoria que se usan en los circuitos secuenciales se les llaman flip-flops. Estos circuitos son celdas binarias capaces de almacenar un bit de información. El elemento más importante de la memoria es un f.f que esta formado por un ensamble de compuertas lógicas ya que una compuerta lógica, por si misma no tiene la capacidad de almacenamiento. Pueden conectarse varias de ellas de manera que permita almacenar información.

42

El f.f también se conoce con otros nombres entre otros como registros básicos o multivibrador biestable. Cuando se habla de in f.f, se hace generalmente referencia a la salida Q.


1. ¿Qué son los circuitos secuenciales?

2. Dibuje el diagrama a bloques de un circuito secuencial.

3. ¿Cómo se llaman a estos elementos de memoria que se usan en los circuitos secuenciales?

4. Describa aun flip-flop.

5. Dibuje el símbolo general de un flip-flop.



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.1 Flip-flop S-R(C) con compuertas NOR



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Flip-flop S-R(C) con compuertas NOR

Se puede construir el ff mas sencillo que hay con dos compuertas NOR

Circuito lógico Símbolo lógico

Tabla de verdad

44

Ejemplo

Encuentre las señales de salida para Q y Q’ para las siguientes señales de entrada para el FF S-R

Solución

PROCEDIMIENTO: Contesta correctamente lo siguiente: La siguiente figura muestra un circuito simple que se puede emplear para detectar la interrupción de un haz de luz. La luz se enfoca en un fototransistor conectado en la configuración de emisor común para funcionar como interruptor SW1. Suponga que el registro básico se ha borrado anteriormente al estado 0 abriéndose en forma momentánea el interruptor S1 y describa lo que sucede si el haz de luz se interrumpe momentáneamente. La descripción de debe realizar en cuatro tiempos(indicando los estados del fototransistor, S, R, Q y la alrma:

1) Al inicio cuando se ha borrado anteriormente al estado 0 abriéndose en forma momentánea el interruptor SW1.

45

2) El momento en que interrumpe el haz de luz.

3) Cuando vuelve el haz de luz.

4) Cuando en forma momentánea se abre el interruptor.



46


MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Verificación del funcionamiento lógico de un flip-flop S-R.



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN

Esta práctica consiste en identificar y verificar el funcionamiento

lógico de un flip-flop S-R con compuertas NOR.

OBJETIVO Identificar y verificar el funcionamiento lógico de un flip-flop S-R con

compuertas NOR. MATERIAL 74LS04

74LS08 74LS32

74LS86

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

1. Dibujar y conectar el circuito lógico para un flip-flop S-R con compuertas NOR. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

2. Llenar la tabla de verdad para las salidas del f.f. S-R.

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3. Representar la forma de onda para la señal de salida Q para las siguientes formas de onda de entrada.

RESULTADOS:



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.1 Flip-flop J-K



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO FLIP-FLOP J-K. Se ha visto f.f SR presenta el inconveniente de no aceptar al mismo tiempo en sus dos ingresos señales de valor lógico 1; para poderle eliminar se realiza un nuevo f.f llamado JK obtenido de un f.f SR con la unión de 2 compuertas AND como se presenta en la figura.

Circuito del ff J-K Tabla de verdad del ff J-K Se puede de todos modos observar que el f.f JK ha eliminado el inconveniente del f.f del SR, pero se ha introducido otro de igual gravedad cuando las señales de ingreso están al mismo tiempo en valor lógico 1 y la duración es mayor al tiempo de conmutación de la memoria, las salidas entran en una carrera cíclica o condición de inestabilidad. FF J-K sincronizado por reloj Por este motivo se introduce un tercer ingreso de sincronización llamado trigger o clock y comúnmente indicado con T o CLK o Cp, constituido por una secuencia temporal de impulsos.

49

Circuito del ff J-K sincronizado por relojSímbolo del ff J-K sincronizado por reloj Cuando las señales de sincronización clk están a nivel lógico 1 los operadores AND son habilitados y las señales de ingreso pueden hacer conmutar el f.f ; cuando en cambio tal señal de sincronización clkesta a nivel lógico 0 los operadores AND son bloqueados y el f.f es desconectado del anillo cerrado de reacción cíclica salidas-ingresos. La salida de un f.f puede conmutar en correspondencia a un frente de subida o en correspondencia a un frente de bajada para la señal de reloj.

Ejemplo Encuentre las señales de salida para Q y para las siguientes señales de entrada para el FF J-K

solución

50

El f.f JK se realiza con 2 ingresos adicionales llamados PRESET o SET y CLEAR o RESET abreviados PRE o S y CLR o R que sirven para posicionar las salidas respectivamente a nivel lógico 1 o 0. Mientras los ingresos J y K permiten el funcionamiento sincrono del f.fpr que esta sincronizado con la secuencia de señal clk los ingresos PRE y CLR permiten el funcionamiento asíncrono del f.f porque es independiente de la frecuencias de las señales clk.


1. ¿Qué se hace para eliminar el inconveniente que presenta el f.f SR de no aceptar al mismo tiempo en sus dos ingresos señales de valor lógico 1?

2. ¿Qué se hace para eliminar el inconveniente que presenta el f.f JK cuando las señales de ingreso están al mismo tiempo en valor lógico 1 y la duración es mayor al tiempo de conmutación de la memoria, las salidas entran en una carrera cíclica o condición de inestabilidad?

3. Dibuje el diagrama lógico de un ff JK

51

4. Dibuje el símbolo lógico de un ff JK sincronizado por reloj.

5. Realice la tabla de verdad para un ff JK sincronizado por reloj.

6. Realice la tabla de verdad para un ff JK sincronizado por reloj incluyendo los ingresos PRE y CLR.



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VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 17 SEGUNDA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Flips-flops



DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO


Instrucciones: Investiga en internet o en otras fuentes confiables los diagramas de conexiones y los principales datos técnicos de

los fabricantes para los siguientes circuitos integrados:

◦ 74LS48

◦ 74LS74

◦ 74LS76 También investigar la simbología equivalente estándar para los circuitos anteriores.

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Verificación del funcionamiento lógico de un flip-flopJ-K tipo MASTER-SLAVE.-.



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN


lógico de un flip-flop J-K- MASTER-SLAVE.

OBJETIVO Identificar y verificar el funcionamiento lógico de un flip-flop J-K-

MASTER-SLAVE.

MATERIAL 74LS76

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

. Dibujar y conectar el circuito lógico para un flip-flop J-K-MASTER-SLAVE. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

2. Llenar la tabla de verdad para las salidas del f.f. J-K-MASTER-SLAVE.

RESULTADOS:



PRE

CLR

K

J

CLK

SJCPK

R

Q_Q

U1A

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VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.1 Flip-flop tipo D y tipo T



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO FLIP-FLOP D Los ingresos JK de un ffjk pueden ser conectados con una simple expresión lógica para realizar un f.f llamado tipo D cuyo esquema se presenta en la siguiente figura.

La función de este ff es aquella de transferir a la solida la información lógico presente en el ingreso D presente al impuso CLK; por lo tanto el ff D es un dispositivo de retardo de un bit. El operador NOT ubicado entre el ingreso D y el ingreso K del f.f JK asegura que los ingresos JK no estén jamás al mismo tiempo al nivel lógico 1. Las conmutaciones del f.f D tienen lugar en correspondencia con el frente de subida del impulso CLK. Cuando el ingreso D esta a nivel lógico 0 la salida es llevada a nivel lógico 0.

Ejemplo 1

Encuentre las señales de salida para Q y para las siguientes señales de entrada para el FF D

56

Solución

FLIP-FLOP T Cuando los ingresos JK de un f.fjk se ponen establemente al valor lógico 1, se realiza un nuevo tipo de f.f que tiene el unció

ingreso de reloj CLK que es llamado TRIGGER.

Para la particular conexión de los ingresos JK del funcionamiento del f.f T es tal de conmutar para cada impulso presente al

ingreso T; es necesario de todos modos observar que el estado futuro de la salida Q se conoce solo si ha sido

predeterminadamente definido en estado presente o inicial de Q.

57

El funcionamiento de un f.f T puede ser visualizado mediante la siguiente grafica de tiempo, para cuya correcta ejecución se ha

puesto arbitrariamente al valor 0 lógico el estado presente de Qo antecedente a la aplicación del primer pulso.

Ejemplo 1

Encuentre las señales de salida para Q y para las siguientes señales de entrada para el FF T

Solución


1. ¿Qué se hace para realizar el ff D?

58

2. Dibuje el diagrama lógico de un ffD.

3. Explique el funcionamiento del ff D

4. ¿Qué se hace para realizar el ff T?

5. Dibuje el diagrama lógico de un ff T.

6. Explique el funcionamiento del ff T



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Verificación del funcionamiento lógico de un flip-flopD



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

DESCRIPCIÓN


lógico de un flip-flop D.

OBJETIVO Identificar y verificar el funcionamiento lógico de un flip-flop D.

MATERIAL 74LS74

EQUIPO:


Consola DL3155AL2

PROCEDIMIENTO:

1. Conectar y dibujar el circuito lógico para un flip-flop D. En el circuito favor de indicar los números de terminales de los circuitos

integrados, la conexión de los interruptores de entrada, leds y resistencias.

2. Llenar la tabla de verdad para las salidas del f.f. D.

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3. Representar la forma de onda para la señal de salida para las siguientes formas de onda de entrada.

RESULTADOS:



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VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.2 Aplicaciones



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO Contadores Una de las operaciones más comunes efectuadas por un sistema digital es el conteo de número de impulsos que son aplicados a sus ingresos o que se genera y se transfieren en su anterior. Tal operación es efectuada por circuitos Secuenciales particulares llamados contadores.

El modulo M de un contador es el numero de estados diferentes que el contador asume en la salida antes de iniciar a un nuevo

ciclo.

DIRECCIÓN DE CONTEO

Muchos contadores pueden contar siguiendo un solo sentido o dos diferentes: adelante, atrás y adelante-atrás.

En base al modo de funcionamiento los contadores se dividen en Asíncronos y Síncronos. Los contadores asíncronos son aquellos

en donde el impulso de conteo no es enviado contemporáneamente a todos los f.f.

Para los contadores síncronos el impulso de conteo es enviado contemporáneamente a todos los f.f.

CONTADOR BINARIO ASÍNCRONO A 4 BITS

Los contadores binarios son aquellos en el cual el modulo M es una potencia de 2; por lo tanto el numero máximo de conteo

depende estrechamente del numero de f.f utilizados.

Con 2 f.f se pueden contar 4 impulsos.

Con 3 f.f se pueden contar 8 impulsos

Con 4 f.f se pueden contar 16 impulsos

Con n f.f se pueden contar 2n impulsos

62

Un contador binario asíncrono modulo 16 es realizado comúnmente con 4 f.f tipo T que conmutan en el frente de bajada de los

ingresos estos están conectados para el funcionamiento asíncrono del contador de modo que la salida de un f.f sea el ingreso

para el f.f sucesivo. Por el hecho de que este contador tenga 4 salidas, es llamado comúnmente contador a 4 bits.

Circuito de un contador binario asíncrono a 4 bits

Diagrama de estado de un contador binario asíncrono a 4 bits

Diagrama de tiempo de un contador binario asíncrono a 4 bits

63

SECUENCIA CONTEO SALIDAS

CLK Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1

16 0 0 0 0

Tabla conteo de un contador binario asíncrono a 4 bits


1. ¿Qué es un contador?

2. ¿Qué es el modulo M de un contador?

64

3. ¿Qué es un contador binario?

4. ¿Qué es un contador decimal?

5. Dibuje el diagrama lógico de un contador binario asíncrono a 4 bits.

7. Explique el funcionamiento un contador binario asíncrono a 4 bits.

8. Dibuje el diagrama de estado de un contador binario asíncrono a 4 bits



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 3.2 Aplicaciones



DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

PROCEDIMIENTO: En equipo de máximo 5 integrantes realice lo siguiente Diseñe un contador decimal asíncrono

Dibuje el diagrama lógico del contador.

Explique el funcionamiento del contador.

66

Dibuje el diagrama de estado del contador

Dibuje el diagrama de tiempo del contador

Realice la tabla de conteo



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 23 CUARTA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 4.1 Tipos de memorias

UNIDAD TEMÁTICA: 4. Memorias programables


DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Introducción Una ventaja importante de los sistemas digitales sobre los analógicos es la capacidad de almacenar fácilmente grandes cantidades de información digital por periodos cortos o largos. Esta capacidad de memoria es la que hace que los sistemas digitales sean versátiles y adaptables a muchas situaciones. También hemos observado como un grupo de ffs llamados registros se pueden emplear para almacenar información y como esta información puede ser transferidas a otras localidades. En la siguiente figura se muestra como una computadora normalmente una memoria principal de alta velocidad y usa una memoria auxiliar externa.

TERMINOLIA DE LA MEMORIA CELDA DE MEMORIA.- Dispositivo o circuito electrónico que se utiliza para almacenar un bit (0 o 1). Algunos ejemplos de celda de memoria son: flip-flop, un capacitor con carga y un solo canal en cinta o en disco magnético. PALABRA DE MEMORIA.- Grupos de bits (celdas) En una memoria que representa instrucciones o datos de algún tipo. Por ejemplo: un registro que consta de 8 flip-flops puede considerarse como una memoria que almacena una palabra de 8 bits. El tamaño de las palabras en las computadoras modernas varía de 2 a 64 bits, según la dimensión de la computadora. BYTE.- Termino especial que se usa para una palabra de 8 bits, que es el tamaño más común en las microcomputadoras. CAPACIDAD.- Forma de especificar cuántos bits pueden almacenarse en un dispositivo de memoria completo. DIRECCION.- Número que identifica la localidad de una palabra en una memoria. Cada palabra almacenada en un dispositivo de memoria o sistemas de memoria tiene una dirección única. Las direcciones siempre se especifican como un número binario, aunque algunas veces

68

se utilizan números actuales, hexadecimales y decimales por conveniencia. OPERACIÓN DE LECTURA.- La operación por medio de la cual la palabra binaria almacenada en una localidad (dirección) específica de la memoria es captada y después transferida a otro dispositivo. La operación de lectura a menudo se conoce como operación de extracción. OPERACIÓN DE ESCRITURA.- Operación por medio de la cual se coloca una nueva palabra en cierta localidad de memoria. También se le llama operación de almacenar. MEMORIA VOLATIL.- Cualquier tipo de memoria que requiere la aplicación de energía eléctrica a fin de almacenar información. Si se retira la energía eléctrica toda la información almacenada en la memoria se perderá. MEMORIA DE ACCESO ALEATORIO (RAM).- Memoria en la cual la localización física real de una palabra de la memoria no tiene efecto sobre el tiempo que se tardará en leer de esa localidad ó bien escribir en ella. En otras palabras, el tiempo de acceso en el mismo para cualquier dirección en la memoria. La mayoría de las memorias de semiconductor y núcleo magnético son RAM. MEMORIA DE SOLO LECTURA (ROM).- Una extensa clase de memorias de semiconductor diseñadas para aplicaciones donde la proporción de operaciones de lectura a operaciones de escritura es muy alta. En términos técnicos, en una ROM solo puede escribirse (Programarse) una sola vez y esta operación normalmente se efectúa en la fábrica. Posteriormente la información solo puede leerse en la memoria. MEMORIA DE LECTURA Y ESCRITURA (RWM) Cualquier memoria de la que se puede leer información o bien escribir en ella con la misma facilidad. OPERACIONES GENERALES DE LA MEMLORIA: Todo sistema de memoria requieren varios tipos diferentes de líneas de entrada y salida para desempeñara las siguientes funciones:

Seleccionar la dirección de la memoria a la que se requiere tener acceso para una operación de lectura o escritura. Seleccionar ya sea una operación de lectura o bien de escritura para ser efectuada. Proporcionar datos de entrada a ser almacenados en la memoria durante la operación de escritura. Retener los datos de la memoria durante una operación de lectura.

Habilitar (o deshabilitar) la memoria de manera que responda (o no ) a las entradas dirección y al comando de lectura/escritura. ENTRADAS PARA DIRECCIONES. Dado que esta memoria de la siguiente figura almacena 32 palabras, tiene 32 diferentes localidades de almacenamiento y, por consiguiente, 32 direcciones binarias que van desde 00000 hasta 11111 (0 a 31 decimal).

LA ENTRADA R/W.-Esta entrada controlará que operación llevará a cabo la memoria: lectura (R) o escritura (W). La entrada se expresa como R/W; puesto que no hay barra sobre R, esto indica que la operación de lectura ocurre cuando R/W = 1. La barra sobre W indica que la operación de escritura ocurre cuando R/W = 0. En la siguiente figura se tiene una ilustración simplificada de las operaciones de lectura y escritura en la memoria de 32x4.

69

HABILITACION DE MEMORIA: muchos sistemas de memoria tienen algún medio para deshabilitar completamente toda o parte de la memoria de manera que no responda a las entradas. Aquí se muestra como una entrada activada en alto que habilita la memoria para operar en forma normal cuando se mantiene en alto. Un estado bajo en esta entrada deshabilita la memoria, de modo que no responderá a la dirección y las entradas R/W. Memorias RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) estáticas. Una mejor definición para ésta memoria puede ser: memoria de lectura / escritura, a diferencia de las ROM, las cuales son memorias de solo lectura. La Static RAM o SRAM, son un tipo de RAM que usan el Flip – Flop como el elemento básico de almacenamiento. En la siguiente figura se muestra una celda típica de memoria SRAM.

Debido al mecanismo de retención interno de la memoria los datos pueden ser retenidos sin que se necesiten señales de refrescamiento de datos. Por ésta razón se les conoce con el nombre de estáticas (static). Sin embargo, si la energía es removida de la memoria los datos se perderán, además, al aplicarle energía, el estado de los Flip – flops es impredecible. La aplicación principal de éstas, es como memoria cache de computadoras. Éstas permiten trabajar a la computadora a su máxima velocidad, ya que tienen un tiempo de acceso muy corto, pero debido a su elevado precio, las computadoras cuentan con una cantidad limitada de éstas, dejando que la mayor parte de la información sea almacenada en las memorias DRAM. ARQUITECTURA DE UNA RAM En la siguiente figura se muestra la arquitectura de una RAM de 64 x 4.

70

MEMORIAS DE SOLO LECTURA (ROM) Las memorias de solo lectura son un tipo de memoria de semiconductor que están diseñadas para retener datos que son permanentes o que no cambia n con mucha frecuencia. Durante la operación normal, no pueden escribirse nuevos datos en una ROM pero si se puede leer la información en ella. Para algunas ROMs los datos que están almacenados tienen que integrarse durante el proceso de fabricación; para otras ROMs los datos pueden grabarse electrónicamente. El proceso de grabar datos se conoce como programación de la ROM. Algunas ROMs no pueden alterar sus datos una vez que se haya programado; otras pueden borrarse y pueden alterar sus datos una vez que se hayan programado; otras pueden borrarse y programarse con la frecuencia que se desee. Las ROMs también se utilizan para guardar programas y datos en equipos controlados por microprocesador tales como las cajas registradoras electronicas, instrumentos y sistemas de seguridad. DIAGRAMAS DE BLOQUES EN ROM. Un diagrama de bloques en común par una ROM se muestra en la siguiente figura. Tiene tres conjuntos de señales: entradas de dirección, entrada (s) de control.

71

La entrada de control CS significa selección de CI. Esta es esencialmente una entrada de habilitación que habilita o deshabilita las salidas ROM. Algunos fabricantes utilizan diferentes indicaciones para la entrada de control como CE (selección de CI) o bien OE (habilitación de salida). La entrada CS que se muestra en la figura que se encuentra activo en bajo.Por tanto debe estar en el Estado bajo para habilitar la ROM y que los dataos aparezcan en las salidas de datos. Observe que no existe la entrada R/W (lectura/ Escritura),debido a que la ROM no puede grabarse en condiciones normales de operación. OPERACIÓN DE LECTURA A fin de leer una palabra de datos de la ROM, necesitamos hacer dos cosas; aplicar las entradas de dirección adecuadas y luego activar las entradas de control. Por ejemplo: si deseamos leer los datos almacenados en la localidad 0111de la ROM de la figura, primero debemos aplicar A3A2A1A0=0111 a las entradas de dirección y después un nivel bajo a CS. Las entradas de dirección serán decodificadas dentro de la ROM para seleccionar la palabra de datos correcta11101101, misma que aparecerá en las salidas D7 a Do. Si ES se mantiene en alto, las salidas de la ROM serán deshabilitados y permanecerán en el estado de alta-Z (alta impedancia). ARQUITECTURA DE UNA ROM En la siguiente figura se muestra la arquitectura de una ROM de 16 x 8. Cada registro almacena una palabra de 8 bits.

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Memoria de una sola programación PROM (OTP). Un tipo de memoria prom usa un fusible de baja corriente en serie con cada uno de los diodos que están dentro del arreglo. Aplicando un pulso de corriente en la ubicación deseada, el fusible puede ser quemado y entonces se programará permanentemente un 1 lógico. Por supuesto que una vez quemado el fusible, éste ya no puede ser modificado. Por eso, este tipo de memorias son conocidas como memorias de una sola programación. En la siguiente figura se muestran los enlaces de fusibles; el usuario puede abrir estos enlaces en forma selectiva para programar un 0 lógico en una celda

Memorias de borrado por luz ultra violeta. (EPROM). Un tipo de memoria más versátil de memoria PROM (pero más cara), es la UV – EPROM. Este dispositivo puede ser programado, borrado y reprogramado en muchas ocasiones. Las memorias EPROM usan un transistor de tecnología MOS, para almacenar carga (siguiente figura). Aplicando un voltaje de programación adecuado (Vpp), por lo general mayor que 12 volts, la carga puede ser atrapada dentro del transistor en una región aislada dentro del mismo, ocasionando que el transistor se active. Esta carga puede permanecer almacenada, por un tiempo que excede los 20 años. La EPROM puede ser borrada aplicándole una luz ultravioleta con una longitud de onda de 2537 angstroms. Los electrones atrapados en forma de carga, absorben fotones de la luz ultravioleta y obtienen suficiente energía para poderse liberar de la región aislada. En la siguiente figura se muestra el símbolo lógico para la EPROM 27C64, también se muestra el encapsulado y con su ventana ultravioleta y sus modos de operación.

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Memoria PROM borrable eléctricamente (EEPROM). Este tipo de memoria se borra y se reprograma por medios eléctricos. Esto evita que la memoria tenga que ser removida de su lugar para programarse nuevamente. En este tipo de memoria, los datos pueden ser retenidos por un periodo de tiempo de 10 años y desafortunadamente cada vez que se lee o se escribe información, ocasiona que una pequeña carga sea atrapada dentro del semiconductor que la conforma y ocasiona que con el tiempo ya no se pueda reprogramar. El tiempo de vida esta entre 10,000 y 1,000,000 de ciclos de lectura/escritura. En seguida se muestra la figura de una EEPROM 2864 con sus modos de operación y la sincronización d para la operación de escritura.

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PROCEDIMIENTO: Conteste lo siguiente:

1. Defina celda de memoria, palabra de memoria y dirección de memoria.

2. Mencione la diferencia entre las memorias RAM y ROM.

3. ¿Qué realiza la terminal R/W de una memoria?

4. ¿Cuál es la aplicación principal de la memoria RAM?

5. ¿Que realiza la terminal CS de una memoria ROM?

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6. Explique la operación de lectura de una ROM.

7. ¿Qué es una memoria PROM?

8. ¿Qué es una memoria EPROM?

9. ¿Qué es una memoria EEPROM?



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 24 CUARTA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 4.2 Programación y aplicación

UNIDAD TEMÁTICA: 4. Memorias programables


DURACIÓN: 2 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

Dispositivos lógicos programables (PLD) Un dispositivo programable por el usuario es aquel que contiene una arquitectura general predefinida en la que el usuario puede programar el diseño final del dispositivo empleando un conjunto de herramientas de desarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pero normalmente consisten en una o más matrices de puertas AND y OR para implementar funciones lógicas. Muchos dispositivos también contienen combinaciones de flip-flops y latches que pueden usarse como elementos de almacenaje para entrada y salida de un dispositivo. Dentro de cada PLD hay un arreglo de macrocélulas interconectadas totalmente. En otras palabras, una ecuación boleana puede ser construida dentro de cada macrocélula. Ésta ecuación utiliza las entradas binarias para obtener una salida, y si fuera necesario se almacenará en el flip-flop hasta el próximo ciclo de reloj. Por supuesto cada uno de estos dispositivos es de acuerdo al diseño del fabricante y a las especificaciones de cada familia; pero en general la idea es siempre la misma. Hay varias clases de dispositivos lógicos programables: ASICs, FPGAs, PLAs, PROMs, PALs, GALs, y PLDs complejos. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de un PLD

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𝑂1 = 𝐴 𝐵 + 𝐴𝐵 𝑂2 = 𝐴𝐵 𝑂3 = 0 𝑂4 = 1

En la siguiente figura se muestra la simbología simplificada del PLD anterior de dos entradas.

Para el ejemplo anterior la programación de las salidas queda de la siguiente manera donde se requiere un término se deja el fusible intacto y en caso contrario se quema:

Arquitectura de los PLDs. La arquitectura de la PROM la hace adecuada para los PLDs donde los fusibles se queman para programar las salidas de las funciones dadas.

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𝑂1 = 𝐴𝐵 + 𝐴𝐶 + 𝐵𝐶 𝑂2 = 0

𝑂3 = 𝐴 𝐵 𝐶 + 𝐴 𝑂4 = 𝐴𝐵 + 𝐵 𝐶

PROCEDIMIENTO: En equipo máximo 5 integrantes: Programé un PLD de 3 variables de entrada para que realice las siguientes funciones:

a) Dibuje el circuito lógico simplificado para el PLD de tres entradas.

b) Dibuje el circuito lógico simplificado para el PLD indicando los fusibles quemados donde se requiera para que realizar las funciones anteriores.



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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0

PRACTICA 25 QUINTA UNIDAD CARRERA DE: MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL CÓDIGO:


TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 5.1 Arquitectura de los microcontroladores

UNIDAD TEMÁTICA: 5. Microcontroladores


DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO

PROCEDIMIENTO: Instrucciones: Investiga en internet o en otras fuentes confiables los siguientes puntos sobre microcontroladores:

Concepto de microcontroladores.

Arquitectura RISC

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Arquitectura CISC

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Entrega la tarea a tu profesor, en formato de reporte manual en su cuadernillo.

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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 5.1 Arquitectura de los microcontroladores



DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO


Lenguaje ensamblador

Lenguaje C

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Cnvertidor A/D

Covertidor D/A


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MI04-CBA-06

VERSIÓN: 1.0



TÍTULO DE LA PRÁCTICA: 5.2 Programación y aplicación



DURACIÓN: 1 horas


NOMBRE DEL ALUMNO:

MARCO TEORICO


Principales aplicaciones de los microcontroladores


Manual de Prácticas de Electronica Digital Area Petróleo

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