Manual SistDigitales CUP

MMAANNUUAALL DDEE LLAA AASSIIGGNNAATTUURRAA

SISTEMAS DIGITALES II

INGENIERÍA

23-44-CV SID 19-43-CV

DIRECTORIO

Secretario de Educación Pública

Dr. Reyes Taméz Guerra Subsecretario de Educación Superior Dr. Julio Rubio Oca Coordinador de Universidades Politécnicas

Dr. Enrique Fernández Fassnacht

PAGINA LEGAL

Dr. Abel García Barrientos– (Universidad Politécnica de Pachuca) Profesor Investigador Titular Departamento de Mecatronica Grupo de Sistemas Digitales Ext: 2442 E-mail: [email protected] Primera Edición: Mayo 2007 DR © 2007 Secretaría de Educación Pública México, D.F. ISBN-----------------

ÍNDICE

Introducción------------------------------------------------------------------------------------------1

Ficha técnica ----------------------------------------------------------------------------------------2

Identificación de resultados de aprendizaje -----------------------------------5

Planeación del aprendizaje----------------------------------------------------------------9

Lineamientos de evaluación----------------------------------------------------------- 14

Desarrollo de práctica---------------------------------------------------------------------- 15

Instrumentos de evaluación ----------------------------------------------------------- 27

Glosario ---------------------------------------------------------------------------------------------- 39

Bibliografía ---------------------------------------------------------------------------------------- 40

1

INTRODUCCIÓN

Esta asignatura contribuye con los conocimientos y habilidades del estudiante de ingeniería en materia de sistemas digitales II. Un sistema o dispositivo digital es un sistema en el que la información se presenta y procesa en forma discreta en vez de continua. Las unidades de aprendizaje de esta guía esta dividida en 6 grupos. El primer grupo comprende los conceptos básicos acerca de los sistemas digitales secuénciales. Adicionalmente se realizará un repaso acerca de los circuitos biestables y latches; el segundo grupo proporciona al alumno los principios de operación de registros de corrimiento para su aplicación en circuitos secuénciales; el tercer grupo proporciona al alumno los principios fundamentales de diseño de circuitos secuénciales y los principales problemas existentes en los sistemas digitales secuénciales; el cuarto grupo proporciona al alumno el análisis y diseño de circuitos secuénciales aritméticos más importantes; el quinto grupo proporciona al alumno los principios fundamentales acerca del funcionamiento de los elementos de memoria que conforman los sistemas digitales y finalmente el sexto grupo proporciona al alumno los elementos de diseño de sistemas secuénciales avanzados mediante la exhibición del método de diseño de máquinas de estados algorítmicas, así como también la introducción de dispositivos lógicos programables PLDs.

FICHA TÉCNICA

Nombre: Sistemas Digitales II

Clave:

Justificación:

En esta asignatura el alumno el alumno será capaz de diseñar sistemas y circuitos lógicos digitales secuénciales en varios niveles de abstracción: a nivel sistema utilizando herramientas de descripción de hardware como VHDL para definir bloques de diseño básicos; diseño a nivel lógico mediante la interconexión de celdas básicas para realizar una función específica; y a nivel circuito, en donde se realizan interconexiones, bloques fundamentales e interfaces utilizando elementos de circuito lógicos.

Objetivo:

Proporcionar al alumno los conocimientos fundamentales en el diseño de sistemas digitales, teniendo como enfoque principal el diseño de circuitos digitales secuénciales, para su aplicación en la resolución de problemas relacionados a la ingeniería mecatrónica.

Pre requisitos: Sistemas Digitales I.

Capacidades y/o Habilidades

• Comprensión de circuitos lógicos combinacionales y secuénciales.

• Lógica síncrona.

• Lógica asíncrona.

• Diseño de circuitos lógicos secuénciales.

• Contadores y registros de corrimiento.

• Diseño de circuitos secuénciales síncronos.

• Memorias.

• Máquinas de estado algorítmicas y dispositivos lógicos programables

FICHA TÉCNICA

(Asignatura)

TEORÍA PRÁCTICA UNIDADES DE APRENDIZAJE

presencial No

presencial

presencial No

presencial Introducción a los sistemas digitales secuenciales

11 4 3 0

Contadores y registros de corrimiento 10 4 3 0

Diseño de circuitos secuenciales síncronos. 10 4 3 0

Diseño de circuitos aritméticos. 10 3 6 0

Memorias. 10 4 5 0

Estimación de tiempo (horas) necesario para transmitir el aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:

Máquinas de estado algorítmicas y dispositivos lógicos programables

10 4 3 0

Total de horas por cuatrimestre: 107 Total de horas por semana: 6 Créditos:

Bibliografía:

1. Nelson, Victor P., Troy N. H., Carroll, D. Bill, and Irwin D. J. Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Printice-Hall,1996. (Debe adquirirse).

2. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Sistemas Digitales, Principios y Aplicaciones,

Ed. Prentice-Hall, 2003 (10 Ejemplares)

3. Álvarez Ruiz de Ojeda, L.J, Diseño De Aplicaciones Mediante PLDs Y FPGAs, Santiago de Compostela, 2001. (Debe adquirirse).

4. Mandado Pérez, E., Álvarez Ruiz de Ojeda, L.J., Valdés Peña, M.D,

Dispositivos Lógicos Programables Y Sus Aplicaciones, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2002. (Debe adquirirse).

5. Walkerly F. John. Diseño Digital: Principios y Practicas. Ed. Prentice Hall,

México 2001. (3 Ejemplares)

6. Martin Eugenio C., Usategui J. Ma. Angulo, Martínez Angulo I. Microcontroladores PIC, la clave del diseño. Ed. Thomson. España 2003. (3 Ejemplares).

7. M. Morris Mano, Charles R. Kime. Lógic and Computer Desing Fundamentals.

New Jersy, USA. Printice Hall. 2000. (1 Ejemplar)

8. David G. Maxinez, Jessica Alcalá, VHDL, El arte de programar sistemas digitales, Ed. CECSA, 2004 (Debe de adquirirse)

9. M. Morris Mano, Lógica digital y diseño de computadores, Ed. Prentice-Hall,

1990. (3 Ejemplares)

IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Total Unidades de

Aprendizaje Resultados de

Aprendizaje Criterios de Desempeño

La persona es competente cuando:

Evidencias (EC, EP, ED, EA) Hrs.

El alumno describirá el concepto de señales de temporizacion.

Identifique y describa el concepto de las señales de temporizacion.

EC: Tiempos de subida y de bajada en una onda cuadrada.

3

El alumno analizará el funcionamiento de los latches.

Interpreta y entiende el comportamiento de los latches

EC: los diferentes tipo de latches y su tabla de excitación.

4

EC: Diferenciar los diferentes tipos d Flip-Flops: RS, D y JK

El alumno analizará el funcionamiento de los circuitos biestables.

Interpreta el comportamiento de cualquier Flip-Flop.

EP: Tablas de excitación de cada uno de los Flip-flops.

7

Introducción a los sistemas digitales secuénciales

El alumno definirá los conceptos de lógica sincrona y asíncrona.

Interpreta y comprenda la función de los circuitos lógicos digitales sincronos y asincronos.

EC: Diseño de circuitos sincronos y asíncronos. 4

Contadores y registros de corrimiento

El alumno analizará y diseñara los registros de almacenamiento y corrimiento

Diseñe un registro de corrimiento con flip-flops.

EC: Diseño de circuitos contadores

7

IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Total Unidades de Aprendizaje

Resultados de Aprendizaje

Criterios de Desempeño La persona es competente cuando:

Evidencias

(EC, EP, ED, EA) Hrs.

EC: Diseño, simulación y armado de un contador ascendente/descendente de décadas.

El alumno diseñara contadores ascendentes y descendentes, así como también contadores de anillo y Jonson.

Analiza, simula y diseña contadores ascendentes, descendentes así como también contadores síncronos y asíncronos y además contadores de anillo y Jonson.

EP: Reporte de armado de un contador de 0 al 99, con reset.

10

EC Diseñar un contador o secuencia de números binarios a partir del diagrama de estados.

Diseño de circuitos

secuénciales síncronos

El alumno analizará y diseñará circuitos secuénciales a partir de diagrama de estados. El alumno entenderá la metodología general de diseño de circuitos secuénciales.

Diseña circuitos secuénciales a partir de diagrama de estados para un problema especifico. EP: Reporte de armado de los

circuitos secuénciales: secuencias de información binaria.

17

EC: Sumador y restador de 4 bits.

EC: Multiplicador y divisor de4 bits.

Explica las características de los sumadores, restadores, multiplicadores y divisores. EP: Reporte armado del

sumador, restador, multiplicador, divisor.

7

EC: Unidad Aritmética Lógica.

EC: Simulación con VHDL de un ALU.

Explica las características de un ALU

EP: Reporte de la simulación de un ALU con VHDL

6

EC: Diseñar e implementar un ALU de 4 bits en un FPGA

Diseño de circuitos

aritméticos

El alumno diseñara circuitos aritméticos binarios, sumadores, restadores, multiplicadores y divisores.

El alumno diseñara una Unidad Aritmética Lógica (ALU)

Implementar un ALU de 4 bits en un PLD

ED: Diseñar y simular un ALU en un PLD.

6

Total Unidades de Aprendizaje

Resultados de Aprendizaje

Criterios de Desempeño La persona es competente cuando:

Evidencias

(EC, EP, ED, EA) Hrs.

EP: Reporte de armado del ALU en un PLD, GAL o FPGA EC: Diferentes modos de almacenamiento de información. ED: Investigar los principios de almacenamiento en dispositivos lógicos programables.

Analiza, los principios de almacenamiento de información binaria

EP: Reporte de la investigación realizada.

7

EC: Almacenar información en una memoria ROM. ED: Lectura de datos en una memoria PROM

Analiza y entiende lo que es una memorias ROM

EP: Reporte armado de la lectura de datos de una memoria PROM.

5

EC: Almacenamiento de Información binaria en una RAM. ED: Información en una memoria RAM.

Analiza y entiende lo que es una memoria RAM.

EP: Simulación del almacenamiento de una memoria RAM.

5

EC: Lectura/Escritura de información binaria en la memoria EPROM . ED: Leer y escribir información binaria en una memoria EPROM.

Memorias

El alumno analizará los principios de almacenamiento de información en: celdas básicas de memoria, memorias ROM, RAM, EPROM.

Analiza y entiende lo que es una memoria EPROM

EP: Reporte de armado de un desplegador de mensajes en un matriz de leds o en un LCD de aplicación comercial.

5

EC: Lógica secuencial en VHDL. Máquinas de

estado algorítmicas y dispositivos

lógicos programables.

El alumno reconocerá y diseñara maquinas de estado e implementara su diseño en los dispositivos lógicos programables.

Diseño de circuitos lógicos secuénciales utilizando dispositivos lógicos programables. ED: Implementación de un

diseño de circuito lógica secuencial en un dispositivo lógico programable, PAL,FPGA etc.

14

9

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

Total de horas Espacio educativo

Teoría Práctica Resultados de Aprendizaje Criterios de Desempeño

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)

Instrumento de evaluación.

Técnicas de aprendizaje

Aula Lab. otro HP HNP HP HNP

El alumno identificara los circuitos lógicos secuencias.

Diseño de circuitos lógicos secuénciales.

EC: Características de un circuito lógico secuencial

Cuestionario Ejercicio

Exposición del profesor X 3 1 3 0

El alumno entenderá las tablas de excitación de los latches y flip-flops.

Tablas y diagramas de estados de los latches y flip-flops.

EC: latch SR, latch con compuertas, latch con retardo. Flip-Flops; SR, JK,


Exposición del profesor X 3 1 0 0

EC: Tablas de excitación de los latches y flip flops; para circuitos lógicos sincronos y asíncronos.


Exposición del profesor

X 3 1 0 0 El alumno

entenderá la diferencia de una lógica asíncrona y sincrona

Implantación de diseño de circuitos lógicos asíncronos y sincronos.

EP: Reporte de armado de circuitos de lógicos asíncronos y sincronos.

Lista de cotejo

Práctica mediante la

acción X 0 0 3 0

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

10



Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




El alumno analizará el funcionamiento de los principios básicos de los contadores y registros de corrimiento.

Implemente contadores ascendentes/descendentes para un problema en específico.

EC: Contadores ascendentes/descendentes, contadores de anillo y Jonson y contadores síncronos y asíncronos



X 3 1 0 0

El alumno diseñara registros de almacenamiento y registros de corrimiento.

Diseño y construcción de registros de corrimiento.

EC: Registros de almacenamiento, registros de corrimiento e introducción a diagramas de estado.



X 5 2 0 0

EC: Diseño de diferentes tipos de contadores o secuencia de números con flip-flops.



X 5 2 0 0

El alumno diseñara contadores ascendentes y descendentes. Contadores de anillo y Johnson.

Analiza, simula y diseña aplicaciones electrónicas que tengan contadores para un problema en específico. EP: Reporte armado de los

circuitos lógicos sincronos; contador 0-99

Lista de cotejo


acción X 0 0 3 0

EC: Diseño de una secuenciencía de números.



X 10 4 0 0

El alumno analizará y diseñará circuitos secuénciales síncronos.

Analiza y diseña circuitos lógicos secuénciales sincronos.

EP: Reporte de armado de los circuitos lógicos sincronos secuénciales: Números primos.

Lista de cotejo


acción X 0 0 3 0

11



Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




EC: Circuitos secuénciales sincronos con diagramas temporales.



X 2 1 0 0

ED: Análisis y simulación de los circuitos secuénciales con diagramas clock skew y ruido jitter.

Lista de cotejo Simulación X 2 0 0 0

Diseño de circuitos secuénciales síncronos con diagramas temporales: Clock skew y ruido de Jitter.

EP: Reporte de armado de los circuitos lógicos secuénciales sincronos con diagramas de temporales.

Lista de n cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Circuitos lógicos secuénciales a partir de un diagrama de estado para un problema en específico.



X 2 1 0 0

ED: Análisis y Simulación de los circuitos lógicos secuénciales a partir de diagramas de estado.


Diseño de circuitos secuénciales a partir de diagramas de estado.

EP: Reporte de armado de los circuitos lógicos secuénciales con un diagrama en específico.

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Metodología general de diseño de circuitos secuénciales.



X 2 1 0 0

El alumno diseñara circuitos secuénciales a partir de diagramas de estado.

Metodología general de diseño de circuitos secuénciales.

ED: Análisis y Simulación de circuitos lógicos secuénciales.


12



Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




EP: Reporte de armado de un circuito lógico secuencial especifico.

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Sumador y restador binario de 4 bits



X 2 1 0 0

ED: Análisis y Simulación de sumadores y restadores binarios.


Analiza, simula y diseña sumadores y restadores

EP: Reporte de armado de un sumador de 4 bits.

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Multiplicador de 4 bits. Cuestionario Ejercicio


X 1 1 0 0

ED: Análisis y Simulación de los filtros un multiplicador de 4 bits


Analiza, simula y diseña Multiplicadores

EP: Reporte de la simulación de multiplicador de 4 bits

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Divisor de 4 bits Cuestionario Ejercicio


X 1 1 0 0

ED: Análisis y Simulación de un divisor de 4 bits.

Lista de cotejo Simulación X 1 0 0 0 Analiza, simula y diseña divisores

EP: Reporte de armado de un divisor de 4 bits.

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

El alumno analizará y diseñará circuitos aritméticos.

Analiza, simula y diseña Unidades Aritméticas Lógicas (ALU)

EC: ALU Cuestionario Ejercicio


X 1 1 0 0

13



Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




ED: Análisis y Simulación de una ALU con líneas de control


EP: Reporte de armado de un ALU de 4 bits.

Lista de cotejo


acción X 0 0 2 0

EC: Diseño de circuitos secuénciales utilizando dispositivos lógicos programables.



X 7 4 0 0

El alumno reconocerá y diseñara máquinas de estado algorítmicas y dispositivos lógicos programables

Diseño de circuitos secuénciales utilizando dispositivos lógicos programables. Construcción de máquinas de estado. ED: Diseño y simulación de

maquinas de estado. Lista de cotejo Simulación X 3 0 0 0

14

LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN Los lineamientos de evaluación pueden variar dependiendo de las políticas de evaluación de cada Universidad. La evaluación será por evidencias EVIDENCIAS DESEMPEÑO PRODUCTO CONOCIMIENTOS

Desempeño del alumno Ejercicios Cuestionarios por evidencia o conjunto de evidencias

Practicas Proyecto integrador Evaluación Integradora

La evaluación de cada evidencia será mediante un instrumento de evaluación La Evaluación integradora puede ser la recopilación de evidencias no alcanzadas o evaluación departamental, la cual evalúa que se ha alcanzado el objetivo general de la asignatura. El Proyecto Integrador puede ser la presentación, el reporte y armado de un proyecto final que involucre los conocimientos adquiridos que puede ser evaluado junto al profesor titular con otros profesores que le den una vista objetiva al proyecto.

15

DESARROLLO DE PRÁCTICA

Fecha: Nombre de la asignatura:


Nombre:

Diseñar un Contador 0-99

Número :

1

Duración (horas) :

3

Resultado de aprendizaje:

El alumno analizará y diseñara la estructura de un contador ascendente de 0 al 99

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase contadores

Sector o sub-sector para el desarrollo de la práctica: Sector Industrial Actividades a desarrollar:

1. Arma la primera sección; un circuito 0 al 9 usando TTL. 2. Arma la segunda sección; un circuito de décadas. 3. Conectar en cascada las dos secciones para obtener el contador del 0-99.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado del circuito contador del 0 al 99.

DESARROLLO DE PRACTICA

16



Nombre:

DISEÑAR UN CONTADOR DE ANILLO TRENZADO QUE TENGA 10 ESTADOS

UNICOS

Número :

2

Duración (horas) :

3


El alumno diseñara un contador de anillo tranzado que tenga 10 estados únicos, usando módulos lógicos de la serie SN7400

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el diseño y armado de los circuitos propuestos.

Sector o subsector para el desarrollo de la práctica: Sector Industrial Actividades a desarrollar:

1. Diseñar y armar un contador de anillo trenzado que tenga 10 estados únicos. Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte armado de un circuito de anillo trenzado que tenga 10 estados únicos.


17



Nombre:

Juego de Ping Pong

Número :

3

Duración (horas) :

3


El alumno diseñará un circuito lógico que simule el juego Ping Pong, la pelota va a ser un LED que recorra de izquierda a derecha.

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el diseño y armado de los circuitos propuestos.


1. Armar un circuito lógico que simule el juego de Ping Pong, con registros de corrimiento. Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado del circuito lógico.


18



Nombre:

Convertidor de datos paralelo - serie

Número :

4

Duración (horas) :

2


El alumno diseñara un circuito lógico que sea capaz de convertir datos de paralelo a serie.

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el armado y mediciones de los circuitos propuestos.

Sector o sub-sector para el desarrollo de la práctica: Sector Industrial Actividades a desarrollar:

1. Armar un circuito lógico que cargue datos en paralelo. 2. Armar un circuito lógico que envié los datos en forma serial

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado de los circuitos lógicos.


19


SISTMAS DIGITALES II

Nombre:

Cerradura con código de seguridad

Número :

5

Duración (horas) :

2


El alumno diseñara un circuito lógico que contenga un código de seguridad en una cerradura de uso común.

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el armado y simulación de los circuitos propuestos.


1. Armar un circuito lógico que guarde una configuración de datos introducidos por un teclado.

2. Armar un circuito lógico que compare la información almacenada con la información introducida por el usuario y si es incorrecta activar una alarma.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte del circuito lógico armado.


20



Nombre:

Sumador y Restador de 4 Bits

Número :

6

Duración (horas) :

2


El alumno diseñara un sumador y restador de 4 Bits, partes importantes del ALU

Justificación

La práctica reafirmará el conocimiento que se adquirió en clase mediante el la simulación, el armado y diseño circuitos lógicos propuestos.


1. Diseñar y armar un circuito lógico sumador de 4 Bits. 2. Diseñar y armar un circuito lógico restador de 4 Bits.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado de los circuitos lógicos.


21



Nombre:

Multiplicador y Divisor de 4 Bits

Número :

7

Duración (horas) :

2


El alumno diseñará un multiplicador y divisor binario de 4 bits filtros.

Justificación



1. Diseñar y armar un multiplicador y divisor binario de 4 bits 2. Complementar con la practica 6 para formar una Unidad Aritmética Lógica

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte del circuito lógico armado de la unidad aritmética lógica


22



Nombre:

COMUNICACIÓN DE CIRCUITOS LOGICOS CON LA PC

Número :

8

Duración (horas) :

2


El alumno diseñara circuitos lógicos para tener comunicación por el puerto paralelo con la PC

Justificación



1. Diseñar y armar un circuito lógico para el control de un elevador de 5 pisos. 2. Usar el puerto paralelo de la PC.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado del circuito lógico.


23



Nombre:

DESPLEGADOR DE MENSAJES EN UN LCD

Número :

9

Duración (horas) :

2


El alumno analizará y diseñará un circuito lógico que sea capaz de desplegar mensajes.

Justificación



1. Armar un circuito lógico que sea capaz de desplegar mensajes en un LCD.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado del circuito lógico.


24



Nombre:

TERMOMETRO DIGITAL

Número :

10

Duración (horas) :

2


El alumno analizará y diseñará un termómetro digital.

Justificación



1. Diseñar y armar un termómetro digital. 2. Se recomienda usar un PIC 16FXXX

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EP: Reporte de armado del termómetro digital.


25

EVALUACIÓN Unidades de aprendizaje

Resultados de aprendizaje

Enfoque: (DG)Diagnóstica, (FO)

Formativa, (SU) Sumativa

Técnica Instrumento Total de horas

El alumno analizara el funcionamiento de los latches.

DG,FO,SU Exposición del profesor


El alumno analizará el funcionamiento de circuitos biestables.

DG,FO,SU Exposición

del profesor


El alumno reconocerá y analizará el funcionamiento de la lógica síncrona.

DG,FO,SU

Exposición del profesor y Práctica

mediante la acción

Cuestionario Ejercicio y Lista de Cotejo

Introducción a los sistemas digitales secuénciales

El alumno reconocerá y analizará el funcionamiento de la lógica asíncrona.



18

El alumno analizará el funcionamiento de un registro de corrimiento y de almacenamiento.



Contadores y registros de corrimiento

El alumno analizara y diseñara diferentes tipos de contadores; contadores ascendentes y descendentes. Contadores de anillo y Johnson. Contadores síncronos y asíncronos.

DG,FO,SU


mediante la acción

Cuestionario Ejercicio y Lista de Cotejo

17

MÉTODO DE EVALUACIÓN

26

Diseño de circuitos secuénciales

síncronos

El alumno analizará y diseñará circuitos secuénciales a partir de diagramas de estado.

DG,FO,SU


mediante la acción

Cuestionario Ejercicio y Lista de cotejo

17

Diseño de circuitos aritméticos

El alumno analizara y diseñara una Unidad Aritmética Lógica

DG,FO,SU

Exposición del profesor Simulación

y Práctica

mediante la acción


19

Memorias

El alumno analizará los principios de almacenamiento de información en una memoria ROM, RAM y EPROM. Así como también la escritura y lectura de los datos en estos tipos de memoria.

DG,FO,SU

Exposición del profesor Simulación

y Práctica

mediante la acción


22

Máquinas de estado

algorítmicas y dispositivos

lógicos programables

El alumno analizara el funcionamiento de los diagramas de máquinas de estado. El alumno diseñara circuitos secuénciales utilizando dispositivos lógicos programables.

DG,FO,SU


y Simulación


14

27

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES SECUENCIALES

CUESTIONARIO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN MATRICULA: NOMBRE DEL ALUMNO

FECHA:

NOMBRE DE LA ASIGNATURA,


CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN

NOMBRE DEL EVALUADOR

INSTRUCCIONES

Estimado usuario:

• Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su desempeño o en la entrega de sus productos.

• Conteste los siguientes planteamientos de manera clara.

• Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.

CÓDIGO ASPECTO

1. ¿Que es un latch? y ¿Qué es un Flip-Flop?

CUMPLE : SI NO

2. Construya un diagrama de estados a partir de la siguiente tabla de estados. ¿Cuál es la ecuación lógica para la

variable de salida Z?

X

0 1

A D/1 B/0

B D/1 C/0

C D/1 A/0

D B/1 C/0

CUMPLE: SI NO

3. Dada la siguiente tabla de estados, determine las secuencias de salida y de estados de la secuencia de entrada

X=010101. Si el circuito inicia en el estado A:

X

0 1

A D/0 B/0

B C/0 B/0

C B/0 C/0

D B/0 C/1

28

CUMPLE: SI NO

4. Determine la tabla de excitación del circuito latch de la figura 1 y describa su comportamiento con palabras.

Figura 1. Latch

CUMPLE: SI NO

29

Flip-FlopS

CUESTIONARIO


FECHA:

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Sistemas Digitales II



INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1. Construya los diagramas de estados de los siguientes: (a) Flip-Flop D (b) Flip-Flop SR (c) Flip-Flop T (d) Flip- Flop JK

CUMPLE : SI NO

2. Diseñe un flip-flop JK maestro-esclavo con entradas preset y clear asíncronas que solo utilice compuertas NOR.

CUMPLE : SI NO

30

CONTADORES

CUESTIONARIO


FECHA:


Sistemas Digitales II



INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1) Diseñar un contador de anillo de 5 bits mediante el registro de corrimiento SN7496 e ilustre su funcionamiento mediante un diagrama de tiempos.

2) Diseñar un contador de anillo de 13 estados con salidas activas bajas mediante un contador y un codificador.

CUMPLE : SI NO

31

REGISTROS DE CORRIMIENTO

CUESTIONARIO


FECHA:





INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1. Utilice un decodificador 2 a 4, compuertas NAND y flip-flops D disparados por transición para diseñar un modulo de registro de corrimiento de 4 bits con la siguiente tabla funcional.

S1 S0 MODO 0 0 Corrimiento a la derecha 0 1 Corrimiento a la izquierda 1 0 Clear común sincrono 1 1 Carga en paralelo sincrona

Trace un diagrama lógico para su modulo.

CUMPLE : SI NO

32

2. Desarrolle una tabla funcional para el registro de corrimiento bidireccional de 8 bits SN74198.

CUMPLE : SI NO

3. Utilice un decodificador 3 a 8, compuertas NAND y flip-flops D disparados por transición para diseñar un modulo de registro de corrimiento de 4 bits con la siguiente tabla funcional.

S2 S1 S0 MODO 0 0 0 Corrimiento a la derecha 0 0 1 Corrimiento a la izquierda 0 1 0 Clear común sincrono 0 1 1 Carga en paralelo sincrona 1 0 0 Preset sincrono del bit mas significativo

en 1 y clear a los demás bits 1 0 1 Retención sincrona 1 1 0 Contador de anillo 1 1 1 Contador de anillo trenzado

Trace un diagrama lógico para su modulo

CUMPLE : SI NO

33

Diseño de circuitos secuénciales síncronos

CUESTIONARIO


FECHA:





INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1. Definir el termino Clock skew y ruido de Jitter?

CUMPLE : SI NO

2. Determine la respuesta de salida del circuito secuencial del modelo de Mealy con la secuencia de entrada x = 011010.

CUMPLE : SI NO

34

Diseño de circuitos aritméticos y Unidades de Memoria

CUESTIONARIO


FECHA:





INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1. Diseñar un ALU a bloques de 4 bits, con sus entradas de control.

CUMPLE : SI NO

2. Explicar como funciona una memoria RAM, ROM, EPROM.

CUMPLE : SI NO

3. Cuales son los principios básicos del almacenamiento de información.

CUMPLE : SI NO

35

Máquinas de estado algorítmicas y dispositivos lógicos programables CUESTIONARIO


FECHA:





INSTRUCCIONES

Estimado usuario:




CÓDIGO ASPECTO

1. Utilizar el método de participación para reducir la siguiente tabla de estados.

x

0 1

A E/0 D/0

B A/1 F/0

C C/0 A/1

D B/0 A/0

E D/1 C/0

F C/0 D/1

G H/1 G/1

H C/1 B/1

CUMPLE : SI NO

2. Diseñar un circuito con una PAL que compare dos números binarios sin signo de 4 bits, A = (a3

a2 a1 a0)2 y B=(b3 b2 b1 b0) y produzca tres salidas:

X=1 si A=B, Y=1 si A>B y Z=1

Si A<B

CUMPLE : SI NO

1. Diseñar un Decodificador a BCD con VHDL.

CUMPLE : SI NO

36

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE PACHUCA

INGENIERÍA MECATRÓNICA

EVALUACIÓN DE SIMULACIÓN

LISTA DE COTEJO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN NOMBRE DEL ALUMNO: MATRICULA: FIRMA DEL ALUMNO:

PRODUCTO: PARCIAL: FECHA:

MATERIA: CLAVE:

NOMBRE DEL MAESTRO: FIRMA DEL MAESTRO:

INSTRUCCIONES

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante)

Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.

CUMPLE Código Valor Característica a cumplir (Reactivo)

SI NO OBSERVACIONES

Actitudes Realiza las investigaciones y tareas requeridas de acuerdo a lo indicado, manteniendo el orden y pulcritud.

Presentación El ejercicio simulado es presentado en forma ordenada y limpia

Desarrollo. Aplica adecuadamente los procedimientos al simular los circuitos.

Realizó todas las operaciones y despejes correctamente previos a la simulación.

Aprendizajes. Se alcanzaron al 100% los resultados de aprendizaje

Funcionalidad. Los valores de las incógnitas a determinar coinciden con los de la simulación.

Habilidades. Trabaja en equipo.

Responsabilidad. Entregó las evidencias en la fecha y hora señalada

CALIFICACIÓN:

37


INGENIERÍA MECATRÓNICA

EVALUACIÓN PRÁCTICAS

LISTA DE COTEJO



MATERIA: CLAVE:


INSTRUCCIONES

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante. Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” ” mencione indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.


SI NO OBSERVACIONES

Presentación El reporte cumple con los requisitos de:

a. Buena presentación b. No tiene faltas de ortografía c. Maneja el lenguaje técnico

apropiado.

Contenido. El reporte contiene los campos según formato (Número mínimo de cuartillas, antecedentes, justificación, introducción, desarrollo, indicadores de resultados, conclusiones, fuentes bibliográficas, etc.).

Introducción y Objetivo. La introducción y el objetivo dan una idea clara del contenido del reporte.

Sustento Teórico. Presenta un panorama general del tema a desarrollar y lo sustenta con referencias bibliográficas

Desarrollo. Sigue una metodología y sustenta todos los pasos que se realizaron.

Resultados. Cumplió totalmente con el objetivo esperado

Conclusiones. Las conclusiones son claras y acordes con el objetivo esperado

Responsabilidad. Entregó el reporte en la fecha y hora señalada

CALIFICACIÓN:

38


INGENIERÍA MECATRÓNICA EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DEL ALUMNO

GUIA DE OBSERVACIÓN



MATERIA: CLAVE:


INSTRUCCIONES

Esté tipo de evidencia se evalúa durante el desarrollo de la asignatura

En la columna de valor indique de acuerdo al sistema de evaluación de la Universidad la ponderación al reactivo o el tipo (esencial o importante

Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES”indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuales son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.


SI NO OBSERVACIONES

Actitudes

Realiza las tareas requeridas de acuerdo a lo indicado, manteniendo el orden y pulcritud.

Respeto hacia los demás

Presentación

La actividad de aprendizaje es presentada en forma ordenada y limpia

Uso de Instalaciones

Uso adecuado de mobiliario No ingerir alimentos en el lugar de trabajo

Participación en el Aula

Resolución de ejercicios

Explicación de tareas

Lluvia de ideas

Habilidades

Trabaja en equipo.

Responsabilidad

Entregó las evidencias en la fecha y hora señalada Asistencia

CALIFICACIÓN:

39

GLOSARIO

A AND. La compuerta AND o Y lógica es una de las compuertas más simples dentro de la Electrónica Digital. B BJT (Transistor Bipolar de unión). Dispositivo controlado por corriente y que usualmente se utiliza para amplificar señales. C Compuertas Lógicas. Compuertas OR, AND, NOT Codificador. Modulo lógico combinatorio que asigna un código de salida único a cada señal de entrada aplicada al dispositivo. D Digital. La palabra "digital" tiene origen latino: digitus = dedos (contar con los dedos). En la técnica digital solamente existen dos posibles valores de la señal “0” y “1”. Demultiplexor. Función inversa a un multiplexor. F Función de conmutación representan el concepto correspondiente para el álgebra de conmutación. M Multiplexor. Selector de datos O OR. Compuerta OR representa la suma. S Sistemas Digitales. Sistema basado en circuitos lógicos.

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BIBLIOGRAFÍA

1. Nelson, Victor P., Troy N. H., Carroll, D. Bill, and Irwin D. J. Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Printice-Hall,1996. (Debe adquirirse).

2. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer, Sistemas Digitales, Principios y Aplicaciones, Ed. Prentice-Hall, 2003 (10 Ejemplares)

3. Álvarez Ruiz de Ojeda, L.J, Diseño De Aplicaciones Mediante PLDs Y FPGAs, Santiago de Compostela, 2001. (Debe adquirirse).

4. Mandado Pérez, E., Álvarez Ruiz de Ojeda, L.J., Valdés Peña, M.D, Dispositivos Lógicos Programables Y Sus Aplicaciones, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2002. (Debe adquirirse).

5. Walkerly F. John. Diseño Digital: Principios y Practicas. Ed. Prentice Hall, México 2001. (3 Ejemplares)

6. Martin Eugenio C., Usategui J. Ma. Angulo, Martínez Angulo I. Microcontroladores PIC, la clave del diseño. Ed. Thomson. España 2003. (3 Ejemplares).

7. M. Morris Mano, Charles R. Kime. Lógic and Computer Desing Fundamentals. New Jersy, USA. Printice Hall. 2000. (1 Ejemplar)

8. David G. Maxinez, Jessica Alcalá, VHDL, El arte de programar sistemas digitales, Ed. CECSA, 2004 (Debe de adquirirse)

9. M. Morris Mano, Lógica digital y diseño de computadores, Ed. Prentice-Hall, 1990. (3 Ejemplares)

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