INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA

INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICA

ESCUELA DE ELECTRNICA

LABORATORIO DE DISEO LGICO

ING. MIGUEL A. HERNNDEZ R.

DISEO MODULAR

DEFINICIN

Se define como diseo modular, aquella actividad de ingeniera en la cual se disea y ejecuta un proyecto tendiente a resolver un problema planteado, desarrollando una metodologa que pretende subdividir el problema general en tantas partes como sea posible, logrando establecer mdulos de trabajo sobre los cuales se basar el diseo final. Resolver un problema enfocndolo desde su perspectiva general puede ser muy difcil, he incluso muchas veces resulta imposible darle solucin dadas las mltiples variables involucradas en el mismo, sobre todo en el caso de problemas complejos. Un ingeniero ataca los problemas modulndolos, es decir estudindolos, clasificndolos por categoras, y finalmente aislndolos, para darle solucin a todas y cada una de sus partes en forma individual aplicando criterios lgicos de trabajo. Finalmente la suma de todas las soluciones modulares dar como resultado la solucin final al problema original planteado.

OBJETIVO

El diseo modular le permite al investigador, desarrollar una metodologa de diseo capaz de asegurar la obtencin de los mejores resultados de su proyecto, optimizando el uso de los recursos disponibles.

PASOS DEL DISEO MODULAR

1) Comprensin del Problema

Como primer paso, se debe comprender perfectamente el problema a resolver, dado que cualquier imprecisin en esta tarea puede desviar la solucin del mismo hacindole perder validez. Si se inicia un proyecto con la solucin errnea, el trabajo del grupo investigador se ver seriamente afectado, dndose por lo general retrasos con mltiples devoluciones y reorientaciones de la solucin; y lo que es peor, se cae en una falta de madurez de las ideas de diseo, que de seguir siendo desarrolladas desembocarn inevitablemente en una solucin poco consistente que solo funcionar a medias no cumpliendo con las expectativas del proyecto no lo har del todo.

Los estudiantes que cometan el error de no iniciar bien con este paso, al entregar su proyecto no lograrn tener una idea clara y confiable del proceso al que fueron enfrentados, dando solo respuestas evasivas e imprecisas a los cuestionamientos que se les planteen.

Se recomienda realizar una sesin de consulta para aclarar cualquier situacin que lo amerite. Recuerde que siempre se parte de la premisa no se puede resolver bien lo que no se comprende correcta y completamente.

2) Investigacin

Como segundo paso, se deben investigar todos aquellos aspectos que se desconocen para el proyecto. En este nivel y a no ser que el profesor indique otra cosa, no se debe investigar sobre la materia ya estudiada en el curso en otros cursos anteriores. Esta prctica retraza la investigacin y produce una gran cantidad de material, que si bien es cierto puede ser importante, no aporta mucho al trabajo que se realiza. En resumen se debe investigar a profundidad lo que es novedoso en el proyecto. Se debe incorporar como primer punto de la bitcora.

3) Estimacin de la solucin

Una vez comprendido el problema e investigados los temas nuevos, el grupo de investigacin debe estimar una solucin modular adecuada. Para esto se deber de reunir para discutir todos los detalles del problema y del diseo.

Este proceso es lento y de mucho cuidado, no se debe dejar por fuera ninguna de las estimaciones planteadas en el problema ya que estas deben ser satisfechas a cabalidad. Sin embargo la solucin propuesta puede ir ms all de lo estimado inicialmente, superando lo exigido en el instructivo de laboratorio por el profesor del curso.

Esta estimacin de solucin no genera un documento de solucin como tal, ms bien genera los primeros borradores e ideas para elaborar posteriormente la bitcora del proyecto.

4) Objetivos de la solucin

Es conveniente establecer un planteamiento claro de las metas que se alcanzarn con la solucin planteada. La redaccin de las mismas se deber hacer en trminos cuantificables, es decir en trminos con los cuales se podr determinar sin lugar a dudas la obtencin no de ellas.

Se deben incluir en la bitcora.

5) Diseo del hardware del sistema.

El hardware del sistema se deber disear aplicando tambin el desarrollo modular. Bajo esta filosofa, el diseo se realiza partiendo de lo general a lo especfico. Este desarrollo se debe incorporar en la bitcora, siendo fundamental tanto para las revisiones del diseo por parte del profesor, como para la ejecucin misma del trabajo de laboratorio.

El hardware del sistema se deber desarrollar por niveles, siguiendo el siguiente esquema:

5.1) Diagrama de primer nivel. (dos hojas mximo)

Este primer bloque trata de introducir los primeros conceptos de la solucin a realizar. Su objetivo es mostrar a grandes rasgos la relacin entre el problema y la solucin concebida por el grupo investigador. En ella se trata de indagar si los elementos bsicos de la solucin y el problema estn presentes.

El diagrama de bloques de primer nivel es un nico bloque general, que muestra principalmente las entradas y salidas del sistema a desarrollar, aqu no se muestran los detalles elctricos de la solucin.

En la bitcora se deber detallar para el bloque mostrado:

Objetivo.

Entradas.

Salidas.

Explicacin general.

5.2)Diagrama de segundo nivel. (tres hojas mximo)

Este diagrama consta de la subdivisin del bloque del nivel anterior, y muestra principalmente los bloques generales internos de la solucin con sus entradas y salidas, es decir, todava no se contempla el uso de bloques funcionales.

El objetivo de este nivel es el de justificar la presencia de mdulos que aportarn su trabajo a la solucin, sin llegar todava a detallar sus funciones digitales.

Aqu se deber dar la explicacin del funcionamiento general de cada bloque, enfatizando en la importancia de cada uno de ellos.

Para cada bloque se deber detallar:

Objetivo.

Entradas.

Salidas.

Explicacin general.

Al final se deber dar una explicacin de todo el sistema.

5.3)Diagrama de tercer nivel. (cuatro hojas mximo)Es en este nivel donde se propone el diagrama de bloques detallado del sistema que le dar solucin al problema.

En este caso se utilizan bloques funcionales como sumadores, registros, contadores, multiplexores, en algunos casos compuertas relevantes, etc. Los bloques se interconectan por medio de lneas buses claramente definidos. Se debe especificar en el diagrama si las lneas son de entrada o de salida de datos, si son de control. Cada bloque debe llevar su nombre representativo, no deben ser cajas negras, es decir, no se deben colocar bloques sin sentido digital elctrico. Se deber detallar la explicacin del funcionamiento general de cada bloque, enfatizando en el trabajo en conjunto que deben realizar para resolver el problema, cumpliendo satisfactoriamente con lo propuesto.

Para cada bloque se deber detallar:

Objetivo.

Entradas.

Salidas.

Explicacin general.

Al final se deber dar una explicacin del funcionamiento de todo el sistema en conjunto.

5.4)Diagrama de cuarto nivel. (no tiene lmite de extensin)

Trata del desarrollo especfico e individual de todos y cada uno de los mdulos del tercer nivel. Para cada uno de ellos se debe presentar:

a. Nombre del mdulo.

b. Diagrama modular (copiar mdulo del diagrama de tercer nivel).

c. Objetivo del mdulo.

d. Entradas.

e. Salidas.

f. Explicacin de la relacin con otros mdulos.

g. Explicacin de funcionamiento.

h. Diseo. Cmo se disea? Justificacin, tablas de verdad, simplificaciones, uso de mdulos integrados, etc.

i. Diagrama esquemtico detallado del diseo (por compuertas lgicas).

j. Diagrama completo de conexiones elctricas del diseo (por chips).

5.5)Diagramas de quinto nivel. (dos planos)

a) Es la unin de todos los mdulos de diagramas esquemticos del punto anterior, para conformar un circuito esquemtico total. Es importante indicar que este diagrama ser de vital importancia para los estudiantes a la hora de analizar y revisar su solucin.

b) Es la unin de todos los mdulos de diagramas de conexiones elctricas del punto anterior, para conformar un diagrama elctrico total. Es importante indicar que este diagrama ser de vital importancia para los estudiantes a la hora de alambrar sus mdulos. Es importante aclarar que este es el diagrama que podra ser utilizado por un ayudante tcnico para desarrollar el alambrado de un circuito, por lo tanto no debe inducir a errores de conexin y debe estar lo suficientemente claro para que pueda ser seguido sin dificultad.

6) Implementacin del hardware del sistema.

Para implementar el hardware del sistema se recomienda tambin seguir una serie de pasos modulares para su correcta implementacin.

El uso de una correcta metodologa de trabajo, permite minimizar y aislar mltiples errores que por descuido, omisin, falta de visin y experiencia, exceso de circuitera, exceso de variables, daos fsicos en los componentes, falsos contactos, etc. se manifiestan en un proyecto, retrazando su ejecucin y dando al traste con los buenos resultados que se buscan. Entre otras recomendaciones tenemos:

Prueba de componentes.

Revisin de protoboards.

Establecer la estrategia de prueba de los mdulos siguiendo una secuencia lgica.

Establecer la respuesta estimada de cada uno de los mdulos a probar.

Montaje individual de prueba de los mdulos.

Revisin de alambrado.

Ejecucin de las pruebas de los mdulos en forma individual.

Aplicar rediseo, solo si es necesario, y repetir pruebas.

Montaje final de mdulos para su acople.

Revisin de alambrado.

Ejecucin de las pruebas de los mdulos acoplados.

Aplicar rediseo, solo si es necesario, y repetir acople.

Ejecucin de las pruebas finales del sistema.

Preparar la exposicin final ante el profesor.

7) Elaboracin del Informe Final.

Se deber elaborar un informe final donde se describa todo el proceso de diseo, se muestren los resultados de las experiencias de la investigacin y donde se manifieste lo aprendido a travs de conclusiones.

/MHR