ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICACONTROL Y REDES INDUSTRIALES

INFORME DE PRÁCTICASMATERIA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES

TEMA:

FAMILIAS LÓGICAS, SIMULADORES ELECTRÓNICOS

INTEGRANTES:

ASISTE CÓDIGO APELLIDOS Y NOMBRES____________

692709694

Hidalgo Aguirre John Alexander Guamán Guayanlema Jhonatan Adrian Ronald Marcelo Barcia Macías

FECHA:

INICIO ENTREGA

13-10-2015 20-10-2015

Practica Nº

2

APROBADO

TEMA

Diseño e implementación de un transformador de código de cuatro bits de Gray a Exceso 3 utilizando varias compuertas lógicas.

1. OBJETIVOS

GENERAL

Diseñar e implementar sistemas controladores combinacionales con circuitos LSI y MSI.

ESPECÍFICOS

Diseñar un circuito que permita transformar un código de cuatro bits. Determinar la tabla de verdad con el número de entradas y salidas que

requiera el ejercicio propuesto. Entender el funcionamiento de las compuertas lógicas. Implementar el circuito en el protoboard utilizando compuertas lógicas de las

familias TTL tratando de que la calidad del diseño sea excelente y sin fallas.

2. EQUIPOS Y MATERIALES

Protoboard ($15)

Cargador / Fuente de poder ($10)

Pinzas($7)

Cortadora y peladora de cable($8)

Fig. 1: Protoboard

Fig. 2: Cargador

Fig. 3: Pinza

Cable UTP($0.25)

CI 7400 ($0.80 c/u) CI 7402($0.60 c/u) CI 7408($0.60 c/u) CI 7432($0.60 c/u) CI 7486($0.60 c/u)

16 Resistencias de 220 Ω ( $0.05 c/u)

16 Leds de diferentes colores ( $0.10 c/u)

Fig. 4: Cortadora y Peladora de cable

Fig. 5: Cable UTP

Fig. 6: Cicuitos Integrados TTL

Fig. 7: Esquema de un resistor

Fig. 8: Diodos LED

2 DIP switch ( $0.30 c/u)

2 lagartos ( $0.30 c/u)

3. COSTE DE IMPLEMENTACIÓN

DETALLE PRECIO SUBTOTALMATERIALES ESPECIALES PARA LA PRACTICA

8,35 8,35

MANO DE OBRA (una hora ) 12 (por hora) 12TOTAL 20,35

4. MARCO TEORICO

4.1 TECNOLOGÍA TTL

TTL es la sigla en inglés de "lógica transistor a transistor”, esta fue la primera familia de éxito comercial, se utilizó entre 1965 y 1985. Los circuitos TTL utilizan transistores bipolares y algunas resistencias de polarización.

Están fabricadas a partir de BJT npn y resistencias, son las más antiguas en uso y aun a si siguen siendo populares en sistemas digitales que utilizan circuitos integrados a escala pequeña, media y gran escala de integración, a pesar de ser sustituidos por las familias lógicas CMOS y BICMOS en la

Fig. 9: DIP Switch

Fig. 10: Conectores tipo lagarto

mayor parte de las aplicaciones, TTL sigue construyendo un estándar de referencia de la electrónica digital. [1]

4.1.1 CARÁCTERÍSTICAS DE TTLLa familia lógica transistor-transistor ha sido una de las familias de CI más utilizadas. Los CI de la serie 74 estándar ofrecen una combinación de velocidad y disipación de potencia adecuada a muchas aplicaciones. Los CI de esta serie incluyen una amplia variedad de compuertas, flip-flops y multivibradores monoestables así como registros de corrimiento, contadores, decodificadores, memorias y circuitos aritméticos. La familia 74 cuenta con varias series de dispositivos lógicos TTL (74, 74LS, 74S, etc.). Estas series utilizan una fuente de alimentación (Vcc) con voltaje nominal de 5V. Funcionan de manera adecuada en temperaturas ambientales que van de 0° a 70°C. [2]

Fig. 11: Características de funcionamiento de algunas series TTL

Para la implementación del circuito hemos utilizado las siguientes series en TTL que corresponden a las operaciones lógicas que se necesitan para implementar las funciones lógicas:

7486 XOR 7432 OR 7408 AND

Las características de cada integrado mencionado pueden verse en sus respectivas hojas de datos, adjuntas en la sección de anexos.

4.2 CÓDIGO GRAY

El código Gray es un tipo especial de código binario que no es ponderado (los dígitos que componen el código no tienen un peso asignado). Su característica es que entre una combinación de dígitos y la siguiente, sea ésta anterior o posterior, sólo hay una diferencia de un dígito. Por eso también se le llama Código progresivo.

Esta progresión sucede también entre la última y la primera combinación. Por eso se le llama también código cíclico.

El código GRAY es utilizado principalmente en sistemas de posición, ya sea angular o lineal. Sus aplicaciones principales se encuentran en la industria y en robótica. [3]

4.3 CÓDIGO EXCESO 3

El código Exceso 3 se obtiene sumando "3" a cada combinación del código BCD natural.

El código exceso 3 es un código en donde la ponderación no existe (no hay "pesos" como en el código BCD natural y código Aiken.

Al igual que el código Aiken cumple con la misma característica de simetría. Cada cifra es el complemento a 9 de la cifra simétrica en todos sus dígitos.

Ver la simetría en el código exceso 3 correspondiente a los decimales: 4 y 5, 3 y 6, 2 y 7, 1 y 8, 0 y 9

Es un código muy útil en las operaciones de resta y división. [4]

5. PROCEDIMENTO

Entender el problema:

El circuito requiere de cuatro entradas para el código en Gray y 8 salidas para expresar el número en Exceso 3.

Número y nombres de Entradas y Salidas:

Entradas: 4 (A, B, C, D)Salidas: 8 (S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7)

Tabla de Verdad:

DEC CODIGO GRAY EXCESO 3A B C D S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 11 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 03 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 02 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 17 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 06 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 14 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 15 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0

15 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 014 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 112 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 113 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 08 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 19 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0

11 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 010 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1

Tabla 1: Tabla de verdad del circuito a implementar

SIMPLIFICACION DE LA TABLA DE VERDAD MEDIANTE MAPAS DE KARNAUGH

S0=0

S1

S1=AC+A BS1=A (C+B)

S2=0

S3=0

S4

S4=BC+A BD+A C D

S4=B(C+A D)+AC D

AB

CD 00 01 11 10

00 1

01 1

11 1 1

10 1 1

AB

CD 00 01 11 10

00 1 1 1

01 1 1

11 1

10

S5

S5=C D+B D+AC D

S5=C D+D(B+A C)

S6

S6=A D+ACD+BC D+A B D

S6=D(A+BC)+AD (C+B)

AB

CD 00 01 11 10

00

01 1 1 1

11 1 1

10 1 1 1 1

AB

CD 00 01 11 10

00 1 1 1

01 1

11 1 1

10 1 1

S7 S7=A BC D+A BC D+A BC D+A BC D+A BC D+A BC D+ABCD+A BC D

S7=AC (C D+B D )+A C (B D+B D )+AC (B D+B D)+AC (BD+B D)

S7=AC (D⊙B )+AC (B⨁D )+AC (B⨁D )+AC (D⊙B )

S7= (D⊙B )(AC+AC )+ (B⨁D )(AC+AC)

S7= (D⊙B )(A⊙C)+(B⨁D )(A⨁C)

S7= (B⨁D )⊙(A⨁C)

FUNCIONES A IMPLEMENTAR

S0=0

S1=A (C+B)

S2=0

S3=0

S4=B(C+A D)+AC D

S5=C D+D(B+A C)

S6=D(A+BC)+AD (C+B)

S7= (B⨁D )⊙(A⨁C)

IMPLEMENTACION DE LAS FUNCIONES BOOLEANAS EN PROTEUS:

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se diseñó y comprobó el circuito que permita transformar de código Gray a código Exceso 3.

Se determinó la tabla de verdad con el número de entradas y salidas y posteriormente se simplifico con ayuda de los mapas de Karnaugh.

Se implementó el circuito en el protoboard utilizando compuertas lógicas de la familia TTL obteniendo buenos resultados en el funcionamiento del circuito.

Se recomienda que al momento de colocar los circuitos integrados en la protoboard se tenga mucho cuidado ya que una de sus patas se puede quebrar o el integrado se puede averiar.

Se recomienda leer los datasheets de los CI antes de comenzar a implementar cualquier circuito.

7. BIBLIOGRAFÍA

[1] Comunidad de alumnos Que Grande, «quegrande.org,» [En línea]. Available: http://quegrande.org/apuntes/grado/1G/TEG/teoria/10-11/tema_10_-_familias_logicas_ttl.pdf. [Último acceso: 10 Octubre 2015].

Fig. 12: Simulación del circuito usando compuertas TTL.

Fig. 13: Circuito implementado usando compuertas TTL.

[2] Wayne, «Electronica digital 1: Familias TTL y CMOS,» 2011. [En línea]. Available: http://sergiorendain.blogspot.com/2011/02/familias-logicas-ttl-y-cmos.html. [Último acceso: 10 Octubre 2015].

[3] «Electrónica Unicrom,» 2012. [En línea]. Available: http://www.unicrom.com/dig_codigo-GRAY.asp. [Último acceso: 16 octubre 2015].

[4] «Electrónica Unicrom,» 2012. [En línea]. Available: http://www.unicrom.com/dig_codigo-AIKEN-exceso3.asp. [Último acceso: 16 Octubre 2015].

[5] T. Floyd, Fundamentos de SIstemas Digitales, Novena ed., M. Martin-Romo, Ed., Madrid: Pearson Eduación, 2006.

[6] Instituto Técnico Superior Pereira, «Tecnologías TTL y CMOS,» [En línea]. Available: http://www.digitale.galeon.com/TTlCmos.htm. [Último acceso: 11 Octubre 2015].

9. ANEXOS

9.1. HOJA DE DATOS DEL CI 7408

9.2. HOJA DE DATOS DEL CI 7432

9.3. HOJA DE DATOS DEL CI 7486

9.4. HOJA DE DATOS DEL CI 7402

9.5. HOJA DE DATOS DEL CI 7404

FIRMA DE RESPONSABILIDAD DEL INFORME

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