guias de laboratorio. electrónica digital i

NOTASUniversitarias | 1

Universidad de Ibagué

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Electrónica

Guías de Laboratorio

Electrónica Digital I

M.Sc. Ing. Luisa Fernanda Gallo Sánchez

Febrero, 2013

Ibagué Colombia


ISSN2216-0302

Notas Universitarias

Guías de Laboratorio


Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Electrónica

Universidad de Ibagué

Ibagué, Colombia.

Febrero de 2013

Presidente del Consejo Superior

Luis Enrique Orozco Silva

Rector

Alfonso Reyes Alvarado

Decana de Ingeniería

Gloria Piedad Barreto Bonilla

© Universidad de Ibagué, 2013

©Luisa Fernanda Gallo Sánchez, 2013

Dirección Editorial: Oficina de Publicaciones

[email protected]

Correspondencia

Universidad de Ibagué, Oficina de publicaciones

Calle 67, Carrera 22. AA. 487

Teléfono: +57 8 2709400

Ibagué -Tolima, Colombia.

www.unibague.edu.co

Guías de Laboratorio Electrónica Digital I by Luisa Fernanda Gallo Sánchez is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported License.

Esta obra no puede reproducirse sin la autorización expresa y por escrito

de la Universidad de Ibagué

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.es_ES

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.es_ES


Luisa Fernanda Gallo Sánchez es ingeniera electrónica de la

Universidad de Antioquia y master en Ingeniería Electrónica de la

Universidad Central de las Villas de Cuba. Ha sido docente de

tiempo completo del programa de Ingeniería Electrónica de la

Universidad de Ibagué desde 1999 y, en la actualidad, es la

coordinadora del Área de Electromedicina. Pertenece al grupo de

Investigación D+TEC


Tabla de contenido

Presentación ....................................................................................................................... 5

Laboratorio N1: Manejo del simulador electrónico PROTEUS ..................................... 6

Laboratorio N2: Comprobación de compuertas lógicas básicas ...................................... 7

Laboratorio N3: Implementación de circuitos lógicos básicos ..................................... 11

Laboratorio N4: Funciones Multiterminales I ............................................................... 13

Laboratorio N5: Funciones Multiterminales II .............................................................. 15

Laboratorio N6: Funciones Multiterminales III............................................................. 18

Laboratorio N7: Implementación de una función lógica ...................................................

empleando decodificadores y multiplexores ............................................................. 20

Laboratorio N8: Aplicación de módulos combinacionales............................................ 22

Laboratorio N9: Aplicación de módulos MSI, conversor de teclado ............................ 24

Laboratorio N10: Aplicación de módulos MSI. ................................................................

Codificadores, conversores de código y multiplexores ............................................. 26

Laboratorio N11: Módulos Aritméticos Combinacionales I ......................................... 29

Laboratorio N12: Módulos Aritméticos Combinacionales II ........................................ 31

Laboratorio N13: Introducción a los PLDs y al WINCUPL ......................................... 33

Laboratorio N14: Aplicación de módulos combinacionales en PLDs .......................... 34

Laboratorio N15: Diseño de un Procesador Combinacional ......................................... 35

Laboratorio N16: Diseño de un Secuenciador con RAM .............................................. 37

Laboratorio N17: Conversor análogo a digital (ADC) .................................................. 40

Formato de presentación del informe de Laboratorio ..................................................... 43


Presentación

La asignatura Electrónica digital I del programa de Ingeniería Electrónica, de la Universidad de

Ibagué se encarga de diseñar sistemas digitales combinacionales y de capacitar al estudiante para

que adquiera habilidades para la apropiación de las nuevas tecnologías de desarrollo de sistemas

digitales. Involucra elementos teórico-prácticos y desarrolla competencias básicas disciplinares. Se

centra en el diseño básico de ingeniería a partir de la lógica booleana y de sistemas combinacionales

y en la programación sobre Dispositivos lógicos Programables Básicos (PLDs). La asignatura se

imparte en 4 horas teóricas y 2 horas de laboratorio semanales.

Estas guías han sido elaboradas con los criterios de formación para la investigación, que

deben ser impartidas en las materias fundamentales del plan de estudios. Se busca que el estudiante

aplique y afiance directamente los temas aprendidos durante la clase teórica y complemente estos

conocimientos con investigaciones adicionales, que les permitan solucionar los problemas

planteados en las guías que se desarrollan durante el laboratorio. Pretende también que el estudiante

aplique los criterios de ingeniería en la solución de problemas y en la determinación de la mejor

solución.

El estudiante se compromete a realizar el trabajo previo que está sujeto al problema que se

deba resolver y a desarrollar la práctica según el procedimiento descrito con asesoría del docente a

cargo. La buena preparación de la práctica garantiza la eficiente utilización de todos los recursos. Al

final de cada práctica el alumno debe entregar un informe que refleje los datos y análisis de los

resultados que se soliciten en la práctica; el formato del mismo será convenido con el docente pero

siempre ajustado al establecido por la Dirección de Programa.

La Universidad garantiza la disponibilidad de los equipos descritos en cada práctica. El

estudiante los toma en calidad de préstamo y es de su entera responsabilidad hacer un buen uso de

los mismos.

En la vida hay diez clases de personas:

Las que saben binario y las que no!

Anónimo


Laboratorio N1

Manejo del simulador electrónico PROTEUS

Tiempo: 1 sesión de laboratorio

Objetivos

Familiarizar al estudiante con el manejo del simulador PROTEUS.

Realizar simulaciones, con el debido criterio.

Analizar las simulaciones.

1. Tarea Previa

Consulte las características del simulador PROTEUS para simulación de circuitos digitales y

herramientas con las que cuenta. (Puede encontrarlas en el CD de instalación, página WEB o en

tutoriales de libre distribución en Internet.)

2. Procedimiento

En el laboratorio se explicaran las diferentes herramientas con que cuenta el simulador.

A cada grupo se le asignará una tarea, para que sea desarrollada durante el laboratorio.

El estudiante debe entregar el archivo con la simulación solicitada, al final del laboratorio,

donde incluya el nombre de los integrantes del grupo.

Entregar un archivo con la simulación realizada y su respectivo análisis.


Laboratorio N2

Comprobación de compuertas lógicas básicas


Objetivos

Polarizar y a verificar la tabla de verdad de algunos de los dispositivos que serán usados

durante el semestre.

Realizar el montaje y comprobación de diversas funciones lógicas utilizando compuertas

AND, OR, NOT y NAND.

Reconocer la importancia de las características eléctricas de las compuertas.

Materiales

Multímetro.

Fuente.

Osciloscopio

Compuertas varias (una open collector, una schmitttriggery una tri-state; para ello se debe

revisar el manual de Texas e identificar qué número de integrado tiene cada una de esas

características).

Resistencias.

Se aconseja emplear este tipo de DIP SWITCH.

Leds.


1. Tarea Previa

¿En qué consiste la salida OPEN COLLECTOR de una compuerta? ¿Cuál es su diferencia con

una salida normal?, ¿Cómo se realiza la conexión de este tipo de integrados?. Buscar circuitos

de aplicación y, dentro de estos, uno que permita chequear su funcionamiento como open

collector.

¿A qué se refiere el término SCHMITT TRIGGER mencionado en algunas compuertas? Buscar

circuitos de aplicación y, entre ellos, uno que permita demostrar la forma como funciona una

compuerta con estas características.

¿A qué se refiere el término TRI-STATE? Buscar circuitos de aplicación. ¿Cómo se puede

verificar el tercer estado? Esta verificación se le debe hacer a la docente.

¿Qué es el fan-in y el fan-out de una compuerta?.

Para la compuerta NAND 74LS00, busque en el datasheet los niveles lógicos de entrada y de

salida (VILmax, VIHmin, VOLmax, VOHmin ). ¿Qué significan estos datos?

2. Procedimiento

2.1. Monte el siguiente circuito:

Familia lógica y numeración:

Característica Medidas Datasheet

VILmax

VIHmin

VOLmax No

VOHmin No

POT


Utilizando el potenciómetro y midiendo tanto la entrada como la salida de la compuerta, determine

los umbrales de entrada y salida. Para esto, vaya subiendo el voltaje en la entrada a partir de 0V y,

cuando la salida cambie de estado, consigne el valor en la tabla (¿VIHmin o VILmax?). Ahora, baje

la entrada desde 5V. Cuando cambie de valor, consígnelo en la tabla (¿VIHmin o VILmax?). Una

vez medidos, compárelos con los valores consultados en los data sheets. ¿Se cumplen?

2.2. Compare el resultado anterior (2.1), con el siguiente montaje y concluya.

Tomado de C. Baena, J. I. Escudero, Mª P. Parra y M. Valencia. Introducción al laboratorio de electrónica

digital.Sevilla, Septiembre de 2008.http://www.dte.us.es/docencia/etsii/ii/ec/doc/laboratorio/9L3Manual

2.3. Seleccionar un tipo de compuerta que sea open collector y chequear su funcionamiento. Para

ello, el estudiante debe implementar un circuito que permita la comprobación de la característica

propia de esta clase de compuertas.

2.4. Seleccionar una compuerta tri-statey chequear su funcionamiento, a partir del circuito

consultado.

2.5. Seleccionar una compuerta SCHMITT TRIGGER y chequear su funcionamiento


3. Informe

Redactar un informe donde se incluyan todos los ítems de la tarea previa.

Describir el procedimiento que se siguió para comprobar cada una de las tablas de

funcionamiento de las compuertas y los circuitos que empleó para comprobar el

funcionamiento de cada tipo de compuerta.

Anexe todas las gráficas de simulación solicitadas con su respectivo análisis, como se

explicó en el laboratorio anterior.

Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la

primera clase y que aparecen al final de este documento.


Laboratorio N3

Implementación de circuitos lógicos básicos


Objetivos

Diseñar circuitos lógicos sencillos.

Familiarizar al estudiante con las técnicas de alambrado.

Aplicar las técnicas de simplificación de funciones a partir de teoremas.

Familiarizar al estudiante con el manejo de PROTEUS, en la simulación de funciones

lógicas.

Materiales (Suministrados por el estudiante)

Multímetro

Fuente

Compuertas varias, según diseño.

Resistencias

Leds

Procedimiento

Realizar el diseño del circuito simplificado, que cumpla con la función lógica y comprobar la tabla

de verdad. A cada grupo se le asignará una función lógica que debe diseñar e implementar,

aplicando teoremas del álgebra de Boole.

a. Y(a,b,c,d,e)=∑(0,1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,14,15,16,18,19,20,21,22,23,24,30)

b. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (1,3,4,5,6,9,11,12,13,14,15,16,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31)

c. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (4,5,6,7,8,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29)


d. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (0,2,4,6,7,8,9,10,11,12,13,18,19,20,21,22,23,24,25,26,29,30,31)

e. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (1,3,5,7,9,11,12,14,15,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29)

Simplificar aplicando teoremas.

Realizar la simulación en PROTEUS.

Realizar el montaje práctico con compuertas (AND, OR y NOT)

Comprobar la tabla de verdad.

Informe

Entregue el informe impreso y en formato digital, el mismo día del laboratorio, al finalizar de la

sesión. El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de

realizar. Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase

y que aparecen al final de este documento.

Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar

completamente alambrado.


Laboratorio N4

Funciones Multiterminales I


Objetivo

Adquirir habilidades en la solución de problemas de aplicación en la vida real y en el

diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales multiterminales, empleando álgebra

de Boole.


Compuertas según el diseño

Fuente

Leds

DipSwitch

Introducción

Un circuito combinacional multiterminal transforma información binaria de entrada a los datos de

salida requeridos. Estos circuitos se emplean en sistemas digitales, para generar decisiones de

control binario o para proporcionar funciones digitales que se requieren en el procesamiento de

datos. El circuito combinacional puede describirse por medio de una tabla de verdad que muestre

las relaciones binarias entre las n variables de entrada y las m variables de salida, de la siguiente

forma:


ENTRADAS Xi SALIDAS Zi

Procedimiento

Realizar la tabla de verdad que dé solución al problema expuesto a continuación. Escribir todas las

posibles funciones de conmutación y simplificar empleando los teoremas del álgebra de Boole.

Problema de Diseño

Diseñar un circuito constituido por 4 pulsadores (A, B,C,D) y 3 lámparas indicadoras (L1, L2, L3).

El circuito debe cumplir las siguientes condiciones de funcionamiento:

L1 se activará si se oprimen sólo 2 pulsadores no consecutivos.

L2 se activará si se oprimen sólo 2 pulsadores consecutivos.

L3 se activará si se oprimen 3 pulsadores.

L3 Y L2 se activarán, si se oprimen4 pulsadores.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar de la sesión.

El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar. No

olvide el análisis de las simulaciones. Siga las normas para presentación de laboratorios que se

indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este documento.



Xn-1 . . . X2 X1 Zm Zm-1 . . . Z2 Z1

0

1

...

2n-1


Laboratorio N5

Funciones Multiterminales II


OBJETIVOS

Adquirir habilidades en la solución de problemas de aplicación en la vida real y en el

diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales multiterminales.

Emplear los métodos de simplificación de funciones.


Compuertas y componentes según el diseño

Fuente

Procedimiento

Realizar la tabla de verdad que da solución al problema expuesto a continuación; escribir todas las

posibles funciones de conmutación y simplificar empleando los diferentes métodos aprendidos.

Tener en cuenta las expresiones normalizadas, como suma de productos y como producto de sumas

y los equivalentes NAND y NOR del circuito. Realizar un análisis de cuál es el circuito ideal para

implementar (MEJOR ALTERNATIVA DE DISEÑO).

Problema de diseño

Un sistema de tráfico, que se emplea para controlar el acceso de vehículos desde una vía secundaria

a una autopista, presenta las siguientes especificaciones:

Existen 3 carriles en la vía secundaria, cada uno con luz propia de parada (rojo) o acceso

libre (verde).


El carril central tiene prioridad (en verde) sobre los otros dos. Si no hay vehículo en el carril

central, pero sí en uno de los carriles laterales, se aplicará un esquema denominado “round

robin” (método para seleccionar todos los elementos en un grupo de manera equitativa y en

un orden racional. Es desarrollar un secuencia para tomar turnos, en este caso para alternar

entre izquierdo y derecho.) a estos carriles, de forma que la luz verde se alternará entre uno

y otro (izquierdo y derecho).

Debe diseñarse la parte del controlador que determina cuál de las luces es verde (en lugar de roja).

Las especificaciones del controlador son:

Entradas:

SC- sensor de vehículo en el carril central (hay vehículo 1, no hay 0)

SI- sensor de vehículo en el carril izquierdo (hay vehículo 1, no hay 0)

SD- sensor de vehículo en el carril derecho (hay vehículo 1, no hay 0)

RR- Señal de “round robin” (izquierdo 1, derecho 0)

Salidas:

LC- Luz del carril central (verde 1, roja 0)

LI- Luz del carril izquierdo (verde 1, roja 0)

LD- Luz del carril derecho (verde 1, roja 0)

Diagrama básico del sistema a diseñar

Funcionamiento

1. Si hay un vehículo en el carril central LC es 1.

2. Si no hay vehículos en el carril central ni en el derecho entonces LI es 1.

3. Si no hay vehículos en el carril central ni en el izquierdo, pero lo hay en el derecho, entonces LD

es 1.


4. Si no hay vehículos en el carril central pero los hay en los dos carriles laterales, entonces si RR

es 1 será LI = 1.

5. Si no hay vehículos en el carril central pero los hay en los dos carriles laterales, entonces si RR

es 0 será LD = 1.

6. Si LC, LI o LD no se han especificado en 1 en alguno de los puntos anteriores, entonces vale 0.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.

El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar.

Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.

No olvide el análisis de las simulaciones

Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que

aparecen al final de este documento.




Laboratorio N6

Funciones Multiterminales III

Tiempo: 2 sesiones de laboratorio

Objetivo

Adquirir habilidades en el diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales

multiterminales usando los métodos de simplificación.

Materiales (suministrados por el estudiante)

Fuente de voltaje regulada (5 v)

Multímetro.

Protoboard.

Circuitos integrados según su diseño.

Display de siete segmentos.

Problema

Diseñe un conversor de código Binario a BCD o de Binario al código Hexadecimal, visualizando

los números en un display de siete segmentos, de acuerdo a una línea de selección (S), de manera

que cuando la selección sea 0, se observe el código BCD (del 0 al 9) y cuando sea 1, se observen

los números del 0 al 9 y adicionalmente las letras A,b,C,d, E y F.


Diagrama de bloques del diseño

Procedimiento

a. Diseñe el conversor de código simplificado al máximo (mínimo # de CI).

b. Busque todas las alternativas de diseño. Incluya la representación de la función en términos de

NAND y en términos de NOR) y escoja, justificando, la que sea más conveniente de implementar.

c. Busque en el manual las características del display y de los CIs que va a emplear.

d. Una vez tenga el diseño y haya simplificado al máximo, realice la simulación, utilizando Proteus.

e. Monte el circuito diseñado y compruébelo.

En la primera sesión se debe entregar la simulación del circuito óptimo y el avance en el circuito

alambrado. En la segunda sesión se debe entregar el circuito funcionando y el informe completo.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste (segunda

sesión).

Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido y la simulación analizada.



Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito que debe estar



Laboratorio N7

Implementación de una función lógica

empleando decodificadores y multiplexores


Objetivo

Comprender el funcionamiento lógico de los circuitos decodificadores y comprobar su

funcionamiento implementando una función lógica.

Materiales (suministrados por el estudiante)

Compuertas según las necesidades del diseño.

Módulos MSI.

Fuente

Tarea Previa

- Realice el diseño correspondiente a su grupo con el mínimo # de CI.

- Busque en el manual, las características del decodificador a utilizar.

- Una vez tenga el diseño, realice la simulación en Proteus.

Procedimiento

A cada grupo de estudiantes se le asignará una función lógica de 4 variables para que la

implemente, utilizando:

a. Decodificadores 74LS139.

b. Un MUX74151.


Es muy importante la consideración del aspecto económico; recuerde que el costo es menor

cuando se optimiza el diseño para usar el mínimo de componentes.


FUNCIONES A ASIGNAR

1. f (A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,10,12,13,14,15,20,21,22,23,28,29,30,31) + (3,4,6,11,16,17)

2. f (A,B,C,D,E) = (1,2,5,7,8,9,11,12,13,15,16,20,21,22,23,28,29,30,31) + (3,4,6,13,14)

3.f ( A,B,C,D,E) = (0,3,5,8,10,12,13,15,16,20,21,22,23,28,29,30) + (1,4,6,11,14,27,31)

4. f(A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,9,10,12,14,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (3,4,6,7,11,13)

5. f(A,B,C,D,E) = (0,1,2,5,8,9,10,12,13,14,16,17,20,21,22,23,24,27,28,29,31) + (3,4,6,7,11,30)

6. f(A,B,C,D,E) = (1,3,5,8,9,10,12,14,15,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (2,4,6,7,11,13,27)

7. f(A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,9,11,12,14,16,17,20,21,24,23,28,29,30,31) + (3,4,6,7,10,13,18,19)

8. f(A,B,C,D,E) = (1,2,3,5,8,9,11,12,14,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (0,4,6,7,10,18,19)

En la primera sesión se debe entregar la simulación del circuito óptimo con Mux y Decos y el

avance en el circuito alambrado. En la segunda sesión se deben entregar los dos circuitos

funcionando y el informe completo.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.







Laboratorio N8

Aplicación de módulos combinacionales


Objetivos

Comprender el funcionamiento lógico de los circuitos decodificadores.

Realizar diseños simples a partir de decodificadores.

Equipos y materiales

Compuertas y componentes según las necesidades del diseño.

Módulos MSI.

Transistores y resistencias.

Fuente

Problema

Diseñar un sistema digital capaz de controlar 3 dispositivos (Una fotorresistencia que active un led

cuando haya oscuridad, un zumbador (buzzer) que suene de manera intermitente cada segundo y un

motor dc), de acuerdo con la siguiente tabla.

S1S0 FUNCION

0 0 Se activa el led

0 1 Se activa el motor DC (5V)

1 0 Se activa el buzzer, cada segundo


Se deben tener en cuenta los dispositivos y protecciones necesarias, para poder realizar la conexión

de los circuitos integrados a los dispositivos que se requiere activar. Se evaluará la optimización de

cantidad de componentes en el diseño.

Informe

Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.







1 2 3

5 6

7 8

4

9

# 0 *

MÓDULOS MSI

y Circuitos

adicionales

Laboratorio N°9

Aplicación de módulos MSI

conversor de teclado


Objetivo

Diseñar e implementar una aplicación práctica de los módulos MSI.

Equipos y materiales

Compuertas según las necesidades del diseño.

Módulos MSI según diseño

Teclado según diseño.

Problema

Se requiere construir un circuito electrónico que permita visualizar en un display de 7 segmentos, al

menos, los números de 0 a 9 correspondientes a las teclas oprimidas en un teclado así:


Si no existe ninguna tecla oprimida, el display debe estar totalmente apagado.

Se evaluará la optimización de cantidad de componentes en el diseño.

Tarea Previa


Consulte los tipos de teclados disponibles en el mercado y los diferentes módulos MSI que podría

utilizar para desarrollar la práctica. Tenga en cuenta que el mercado local es relativamente reducido.

Por tal motivo, es posible que necesite consultar con distribuidores en otras ciudades. Utilice

catálogos y manuales para determinar qué módulos MSI y qué tipos de teclado puede utilizar para

llevar a cabo la práctica teniendo en cuenta factores como sencillez del diseño, costos, etc.

Procedimiento

Desarrolle el circuito diseñado y preséntelo funcionando en el laboratorio junto con el informe.

Nota: Es importante conservar el diseño de esta práctica ya que puede ser, en parte o totalmente,

utilizada en prácticas y proyectos posteriores.

Informe

El informe debe incluir la investigación realizada en la tarea previa incluyendo tipos de teclados,

costos y ubicación de los distribuidores. Además, debe sustentar su diseño con base en las

características mencionadas anteriormente y las que usted considere necesarias. Incluya por lo

menos 2 de ellos en las alternativas de solución del informe final, teniendo en cuenta tipos de

teclados y posibles módulos para su control.

Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.


Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe

estar completamente alambrado.




Laboratorio N°10

Aplicación de módulos MSI.

Codificadores, conversores de código y multiplexores


Objetivo: Diseñar e implementar una aplicación práctica de los módulos MSI.

Equipos y Materiales


Módulos MSI según diseño.

Problema

Diseñar un circuito digital que permita ayudar en el sistema de seguridad de una empresa que

requiere del monitoreo del estado (abierta o cerrada) de 8 puertas, P0 a P7. Estas puertas poseen un

sensor que se activa (en alto) cada vez que la puerta está abierta. El vigilante mediante tres

dipswitch (el vigilante conoce el código binario), va generando el código binario y cada vez que

genera un código, se visualiza en un display de 7 segmentos el número de la puerta que se está

verificando. Mediante unos leds (LED_0 hasta LED_7), se verificará el estado de la puerta (led

encendido: puerta abierta, led apagado: puerta cerrada).



Por ejemplo si el vigilante coloca el código CBA = 001, y el sensor de la puerta 1 está en cero,

indicando que la puerta, está cerrada, entonces el LED_1 estará apagado y en el display se

visualizará el número 1.

Puerta 1 Cerrada

Pero si el vigilante coloca el código CBA = 001, y el sensor de la puerta 1 está en uno, indicando

que la puerta está abierta, entonces el LED_1 estará encendido y en el display se visualizará el

número 1.


Puerta 1 Abierta

Procedimiento

Diseñe un circuito digital, a partir de módulos combinacionales, que solucione el problema. Para

ello se debe tener en cuenta la utilización de la menor cantidad de componentes.

Realice la simulación del circuito diseñado en Proteus.

Monte el circuito.

Este informe debe incluir las cotizaciones y los costos reales que tendrían el diseño y montaje

en una empresa. Adicionalmente considerar el diseño para que no se requiera de un vigilante

que genere el código binario.

Informe

Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.

Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido. Siga las normas para

presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este

documento.

Nota importante: La hora del laboratorio, es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe



Laboratorio N11

Módulos Aritméticos Combinacionales I


Objetivo: Diseñar circuitos que cumplan con funciones aritméticas a partir de módulos

combinacionales.



Módulos MSI.

Fuente

Displays

Problema

Diseñar un circuito capaz de realizar la suma de dos números BCD (A y B), y entregue el resultado

en dos displays de 7 segmentos. Dentro de las alternativas de solución, contemplar la posibilidad de

realizarlo a partir de solomódulos MSI y diseñando parte del circuito empleando compuertas.




Procedimiento

1 Sesión: Entregar simulación completa en Proteus y comenzar a alambrar el circuito.

2 Sesión: Entregar el circuito alambrado funcionando y el informe correspondiente.

Informe




documento.




Laboratorio N12

Módulos Aritméticos Combinacionales II


Objetivo: Diseñar circuitos que cumplan con funciones aritméticas a partir de módulos

combinacionales.

Equipos Materiales


Módulos MSI.

Fuente

Displays

Problema

Diseñe un circuito capaz de detectar entre 3 números BCD, el mayor, indicando con leds de colores

si A, B o C es el mayor, o si los tres sin iguales. Adicionalmente, se debe visualizar en un display el

valor del número mayor.



A continuación se muestra un ejemplo del funcionamiento


Procedimiento

1 Sesión: Entregar simulación completa en Proteus y comenzar a alambrar el circuito.

2 Sesión: Entregar el circuito alambrado funcionando y el informe correspondiente.

Informe




documento.




Laboratorio N13

Introducción a los PLDs y al WINCUPL


Objetivos

Conocer el software de simulación para el diseño con PLDs.

Manejar el programador para programación de PLDs.

Aplicar los conocimientos de módulos combinacionales en la programación sobre PLDs

sencillos.

Equipos y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS

Procedimiento

Diseñe en un PLD, un CONVERSOR BCD/7SEGMENTOS, para un display de ánodo común

(para ello, intente conservar al nombre de los pines de los integrados comerciales), utilizando el

WINCUPL. Verificar el funcionamiento, a partir de la simulación del código desarrollado sobre la

GAL22V10 de Proteus a partir del archivo .jed.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.

El informe debe incluir los pasos que se siguieron en el diseño e implementación del problema.

Además debe incluir el CD con los archivos .pld, y los que genera el Wincupl luego de la

compilación y simulación. Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron

durante la primera clase y que aparecen al final de este documento.


Laboratorio N14

Aplicación de módulos combinacionales en PLDs


Objetivo: Aplicar los conocimientos de módulos combinacionales en la programación sobre PLDs

sencillos.

Equipos y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS

Problema

Diseñe en un PLD, un sumador de dos números de 3 bits y visualice el resultado en 2 displays,

utilizando el WINCUPL.

El diseño debe realizarse de manera jerárquica, es decir, a partir de módulos pequeños que se

interconectan para lograr el módulo deseado más grande. Para esto, se deben diseñar los

módulosaritméticos básicos (Full adder), determinando la función lógica para ellos. Y luego el

circuito que conecte varios de los full adder diseñados para lograr el Sumador de 3 bits solicitado.

Diseñe en WINCUPL y cargue el archivo .jed en el simulador PROTEUS, junto con el circuito

completo.

Solo se puede emplear una GAL.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar éste.

El informe debe incluir los pasos que se siguieron en el diseño e implementación del problema.

Además debe incluir el CD con los archivos .pld y los que generan el wincupl y el archivo de

proteus.


aparecen al final de este documento


Laboratorio N15

Diseño de un Procesador Combinacional


Objetivos

Familiarizar al estudiante con el diseño de Sistemas Digitales que realicen operaciones

logicas y aritmeticas.

Implementar diseños de WINCUPL empleando la herramienta de PROTEUS para simular

PLDs.

Equipos Y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS

Procedimiento

Diseñar una ALU de 4 bits combinacional que cumpla con las siguientes caracteristicas:

A. Existen unas lineas de selección que determinan si se realiza una resta, una suma, o una de

las siguientes funciones lógicas(revisar cual le corresponde a su grupo).

S1 S0 operacion

00 X+Y Aritmética

01 X-Y

10 Fun lógica 1 Lógica

11 Fun lógica 2


B. Función lógica que le corresponde a cada grupo:

1. NAND y NOR 2. AND y OR

3. XOR y NOT 4. NOR y NAND

5. EXOR y NOR 6. NAND y EXOR

7. NEXOR y OR 8. NOT y EXOR

9. AND Y NEXOR 10.NOR Y NEXOR

C. La resta debe de realizarse en C´2(complemento a dos) y se debe tener en cuenta cuando X<Y o

X>Y y un bit que permita conocer si el resultado de la resta es negativo o positivo.

Se le dará una nota adicional al equipo que muestre la visualización de las respuestas en

Displays.

Informe

Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste, DONDE

INCLUYA LAS SIMULACIONES EN PROTEUS CON SU RESPECTIVO ANÁLISIS.




aparecen al final de este documento


Laboratorio N16

Diseño de un Secuenciador con RAM


Objetivo

Familiarizar al estudiante con el diseño sobre memorias.

Equipos Y Materiales

C con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS

Procedimiento

Estudiar detalladamente el proceso de programación de el proceso de escritura de una

memoria RAM.

Consulte como conectar un contador decadal de 4 bits.

Para barrer las posiciones de la memoria, emplee un contador binario de 4 bits.

Empleando una memoria RAM (7489 o similar), diseñar un circuito capaz de generar una

secuencia lumiosa(leds) como se muestra en la tabla.


Tabla de la seuencia a generar


1000

0100

0010

0001

0010

0100

1000

0000

1111

0000

1100

1110

1111

1110

1100

1000


Observar el video disponible en:

http://www.youtube.com/watch?v=_trwdTvtuVI

Informe









Laboratorio N17

Conversor análogo a digital (ADC)


Objetivo

Familiarizar al estudiante con los converores de señal Análoga a Señal Digital ADC0804


PC con PROTEUS

Procedimiento

Realizar en Proteus, el esquemático que se prenenta a continuación. Una vez verificado que el

esquemático simula, realizar el siguiente chequeo para verificar como funciona un conversor ADC:

La señal ESCRITURA, es una señal cuadrada de 5Khz, con un dutty cycle del 90% del

tiempo en alto y salida TTL (5V).

Ajuste el voltaje del pin Vref/2, a opartir del potenciometro POT2 hasta llegar a 2.5V (la

mitad del voltaje de polarización).

Ajuste el potenciómetro POT1, para que el pin Vin tenga un voltaje equivalante al 99% del

voltaje de polarización.

Mueva el potenciómetro POT2, hasta que la salida del ADC cambie de 1111 1110 a

1111 1111

Que parámetro se puede calcular al realizar este procedimiento?


Mueva el Potenciometro POT1 en todo el rango de variación y construya una tabla con 10

valores (bien distribuidos), para corroborar la correspondencia entre el voltaje analógico y

la salida digital.

Implemente en Proteus una aplicación para este conversor.

Realice sus propias conclusiones respecto al funcionamiento del conversor ADC.

Informe


El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de

realizar.

Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase

y que aparecen al final de este documento.


Conversor Análogo a digital


Formato de presentación del informe de Laboratorio


Encabezado:

Número del Laboratorio, Nombre del Laboratorio

Fecha de entrega

1. Objetivos

2. Materiales empleados

3. Alternativas de solución

4. Justificación de la solución escogida y circuito final implementado

5. Solución a las preguntas (si las hay)

6. Simulaciones y análisis de las simulaciones

7. Conclusiones (observaciones personales acerca de la experiencia

al haber realizado su laboratorio)

8. Bibliografía

Notas

Recuerde que la presentación del informe se hace en el momento de entregar el circuito en

funcionamiento.

El circuito debe estar completamente alambrado al llegar a la sesión de laboratorio y solo se emplea

este tiempo para realizar cambios de último momento.


Recomendaciones generales sobre el informe escrito:

- Redactar un informe, donde se incluyan todos los ítems de la tarea previa, incluyendo los archivos

en copia digital e impresa.

- Incluir en el informe: planteamiento del problema, posibles soluciones.

- Justificar la solución escogida, procedimiento de diseño y diagramas esquemáticos, de bloque o de

flujo según se requiera en cada diseño.

- Anexar todas las gráficas de simulación requeridas analizadas; los gráficos, para que adquieran

sentido, deben tener sus comentarios personales referentes a lo que puede observarse en este.

- Incluir sus conclusiones acerca de la práctica.

- Se debe entregar impreso y un CD con las simulaciones.

Nota importante:

Los circuitos deben estar completamente alambrados para la hora del laboratorio; la

presentación del cableado debe estar organizada.

El no cumplimiento de alguna de estas normas tendrá un descuento de 0,5 en la nota final de

la práctica.

guias de laboratorio. electrónica digital i

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