INFORME DE LABORATORIO

CIRCUITOS COMBINATORIOS

PRESENTADO POR:

HEYNER JAVIER MARMOL VERBEL

DOCENTE:

ALEX ERNESTO JIMENEZ DE LA CRUZ

MATERIA:

SISTEMAS DIGITALES

FUNDACION UNIVERSITARIA TECNOLOGICO COFENALCO

PROGRAMA DE INGENIERÍA

TECNOLOGÍA EN DESARROLLO DE SOFTWARE

IV SEMESTRE

CARTAGENA DE INDIAS

2015

1. OBJETIVOS:

Familiarizarse con el uso de circuitos integrados y componentes electrónicos.

Verificar experimentalmente el funcionamiento de las compuertas lógicas Verificar experimentalmente el funcionamiento de las compuertas lógicas

mediante el uso de Software de Simulación online de circuitos electrónicos. Diseñar un circuito combinatorio para una tabla de verdad determinada. Utilizar compuertas NOT, OR y AND para implementar expresiones como

suma de productos. Evaluar la expresión booleana del circuito a realizar. Diseñar un circuito combinatorio que cumpla con los requerimientos dados

por un ejercicio. Comprobar en el laboratorio el diseño de un circuito utilizando el álgebra de

Boole Analizar las ventajas que se obtienen.

2. RESUMEN

Este informe hace énfasis en el funcionamiento lógico y aplicaciones de los circuitos combinatorios. Se realiza en forma detallada la especificación de una compuerta lógica y los (CI) circuitos integrados a utilizar. Por consiguiente, se verifica el cumplimiento de los requerimientos del circuito combinatorio; Que permitan la implementación de un circuito de lógica combinacional, en la utilización de compuertas NOT, OR, y AND.

ABSTRACT

This report emphasizes the logical operation and applications of combinatorial circuits . Specifying a logic gate and (CI) use integrated circuits it is done in detail. Therefore meeting the requirements of the combinatorial circuit is verified; Allowing the implementation of a combinational logic circuit, the use of gates NOT, OR, and AND.

1. MARCO TEORICO

1. CIRCUITOS COMBINATORIOS

Los circuitos combinatorios o circuitos combinacionales transforman un conjunto de entradas en un conjunto de salidas de acuerdo con una o más funciones lógicas. Las salidas de un circuito combinacional son rigurosamente en función de las entradas y se utilizan después de cualquier cambio en las entradas.

Los circuitos combinatorios se emplean en las computadoras digitales para generar decisiones de control binarias y para proporcionar los componentes digitales requeridos para el procesamiento de datos.

El análisis de un Circuito Combinatorio inicia con un diagrama de circuito lógico determinado y culmina con un conjunto de funciones booleanas o una tabla de verdad.

El diseño de un circuito combinatorio parte del planteamiento verbal del problema y termina con un diagrama lógico. El procedimiento es el siguiente:

o Se establece el problema o Se asignan símbolos a las variables de entrada y salida.o Se extrae la tabla de verdad.o Se obtienen las funciones booleanas simplificadas. o Se traza el diagrama lógico.

2. COMPUERTAS LÓGICAS.Los elementos básicos de cualquier circuito digital son las compuertas lógicas (AND, OR, XOR, NOT). Hay disponible una gran variedad de compuertas estándar, cada una con un comportamiento perfectamente definido, y es posible combinarlas entre sí para obtener funciones nuevas (NAND, NOR, XNOR y YES).

2.1 Compuerta Lógica AND

A) Concepto: Con dos o más entradas, esta compuerta realiza la función booleana de la multiplicación. Su salida será un “1” cuando todas sus entradas también estén en nivel alto. En cualquier otro caso, la salida será un “0”. El operador AND se lo asocia a la multiplicación, de la misma forma que al operador SI se lo asociaba a la igualdad. En efecto, el resultado de multiplicar entre sí diferentes valores binarios solo dará como resultado “1” cuando todos ellos también sean 1, como se puede ver en su tabla de verdad. Matemáticamente se lo simboliza con el signo “x”.

B) Símbolo: Compuerta AND

Compuerta AND de 2 entradas

C) Ecuación Lógica: S = A x B

D) Tabla de Verdad para compuerta de 2 entradas

E) Referencias: 74LS08 (Tecnología TTL), 74HC08 (Tecnología CMOS)

2.2 Compuerta Lógica OR

A) Concepto: La función booleana que realiza la compuerta OR es la asociada a la suma, y matemáticamente la expresamos como “+”. Esta compuerta presenta un estado alto en su salida cuando al menos una de sus entradas también está en estado alto. En cualquier otro caso, lasalida será 0. Tal como ocurre con las compuertas AND, el número de entradas puede ser mayor a dos.

B) Símbolo: Compuerta OR

Compuerta OR de 2 entradas

C) Ecuación Lógica: S = A + B

D) Tabla de Verdad para compuerta de 2 entradas

E) Referencias: 74LS32 (Tecnología TTL), 74HC32 (Tecnología CMOS)

2.3 Compuerta Lógica NOT

A) Concepto: Esta compuerta presenta en su salida un valor que es el opuesto del que está presente en su única entrada. En efecto, su función es la negación, y comparte con la compuerta IF la característica de tener solo una entrada. Se utiliza cuando es necesario tener disponible un valor lógico opuesto a uno dado. La figura muestra el símbolo utilizado en los esquemas de circuitos para representar esta compuerta, y su tabla de verdad.

B) Símbolo: Compuerta NOT

El círculo en la salida significa negación

C) Ecuación Lógica: S = Ā D) Tabla de Verdad para compuerta de 2 entradas

E) Referencias: 74LS04 (Tecnología TTL), 74HC04 (Tecnología CMOS)

2.4Compuerta Lógica XOR

A) Concepto: las entradas deben ser diferentes para que la salida sea 1. Símbolo: Compuerta XOR

Compuerta XOR de 2 entradas

B) Ecuación Lógica: S = A B

C) Tabla de Verdad para compuerta de 2 entradas

D) Referencias: 74LS86(Tecnología TTL), 74HC86 (Tecnología CMOS)

3. SIMULACION

4. LISTA DE MATERIALES.

Multímetro: también conocido como el tester o polímetro, es un instrumento de medición que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo dispositivo. Las funciones más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en trabajos de electricidad y electrónica.

Protoboard: Instrumento utilizado para montar y desmontar circuitos eléctricos sin necesidad de soldadura.

Resistencia eléctrica. Una resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje). Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω)

Diodo Led’s: dispositivo que emite luz visible al paso de la corriente eléctrica a través de él.

Dipswitch: Pequeños interruptores diseñados para trabajar en circuitos de prueba o impresos.

Circuitos integrados. Generalmente son conocidos como chip´s o microchip, es pequeña porción de material semiconductor, sobre la cual que se construyen circuitos electrónicos protegidos dentro de un encapsulado de plástico o cerámica.

Fuente DC de +5 VoltiosoBatería de 9 voltios con conector de batería. Es la encargada de suministrar la energía necesaria para que el circuito pueda funcionar.

Punta Lógica: instrumento empleado para determinar el nivel lógico en los distintos puntos de un circuito. El nivel lógico se suele indicar mediante leds, generalmente rojo para el alto y verde para el bajo. Voltaje de Alimentación: 4 a 18 VDC y se alimenta a partir del circuito con el que se trabaje.

VII. PROCEDIMIENTO

Diseñe el circuito lógico, Dado el siguiente problema:

Un avión JET emplea un sistema para vigilar las RPM (Revoluciones por minuto), Presión (P) y Temperatura (T) de sus motores usando sensores que operan como sigue:

Salida del sensor RPM = 0 solo cuando la velocidad < 4800 rpm

Salida del sensor de P = 0 solo cuando la presión < 220 Psi

Salida del sensor de T = 0 solo cuando la temperatura < 200º F

La tabla de verdad muestra ciertas combinaciones de condiciones del motor que muestran una luz de advertencia en la cabina al piloto que indican mal funcionamiento del mismo.

T P R Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

1 1 1 1

TABLA 1. Datos entregados por las condiciones del motor

R = Revoluciones por minuto P = Presión T = Temperatura Y = Salida de advertencia

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

a. El resultado del diseño es el siguiente circuito.

b. Armar el circuito del diseño obtenido en el protoboard:

1. Ingrese las diferente combinaciones empleando el dipswitch (pines 1, 2 y 3) (unos=ON y ceros=OFF) a las entradas de los circuitos integrado 7404, 7432 y 7408. Mediante, observe la salida (pin 3) del circuito integrado 7408 mediante el led (encendido=1, apagado=0).

2. Mida el voltaje de la salida (entre PIN 3 del circuito integrado 7408 y tierra) para cada una de las combinaciones y consigne en la tabla.

VII. DATOS TABULADOS

Para cada una de las medidas consigne los resultados en las siguientes tablas:

ENTRADAS SALIDA MEDIDA

A B C Y Volt0 0 0 0 0,130 0 1 0 0,130 1 0 0 0,13

0 1 1 0 0,13

1 0 0 1 3,331 0 1 0 0,131 1 0 1 3,27

1 1 1 1 3,12

Tabla de resultados

VIII. ANALISIS DE RESULTADOS

Observamos cómo se implementa un circuito lógico combinatorio, a partir de los requerimientos dados en el desarrollo de la práctica. Es decir, el uso de las compuertas NOT, OR, y AND para transformar un conjunto de entradas en un conjunto de salidas de acuerdo con el diseño del circuito establecido. Teniendo en cuenta las salidas de la tabla de verdad de cada una de las combinaciones de condiciones del motor, del ejercicio establecido.

1. ¿estime el costo en pesos del circuito original?

CIRCUITO ORIGINAL Y=T PR+TPR+TPR

A simple vista se puede observar que para el montaje de este circuito el costo es superior, en este caso se utilizarían dos CI 74ls08 compuerta AND, 1 compuerta OR 74ls32, y 1 compuerta NOT 74ls04. A diferencia del circuito reducido, por algebra booleana. Que permite la optimización de los circuitos.

2. ¿Qué ventajas se obtienen al utilizar algebra de Boole?

Se optimizan los circuitos en funcionalidad. Se reducen los costos de montaje de los circuitos. Permite una mejor presentación.

3. ¿Cómo formaría una operación AND de tres entradas usando compuertas AND de sólo dos entradas? Dibuje el circuito.

y=ABC+ABC

IX. CONCLUSIONES

T

P

R

AB

C

Podemos concluir que los circuitos combinatorios nos permiten combinar los circuitos integrados, es decir, en la utilización de distintas compuertas en el diseño y montaje de un circuito lógico combinacional. A partir del conjunto de entradas y salidas de los circuitos lógicos (CI). Dando solución a una problemática en particular o previamente establecida, generando datos tabulados a través de la tabla de verdad, que facilite verificar las salidas y entradas de un sistema digital. Posteriormente la realización de un diseño lógico obtenido de expresiones booleanas simplificadas, que a su vez nos reduzcan los gastos de montaje de dicho circuito.

X. FE DE ERRATA

Se hace el montaje del circuito para la verificación de las salidas y se realiza la medición del voltaje.

Durante la verificación de las salidas, teníamos una salida que no coincidía con la que se especificaba; a razón de que uno de los pines del circuito integrado 74ls04 (Compuerta NOT) estaba dañado. Se hizo el respectivo cambio, para que el circuito trabajara de conformidad.

Por consiguiente, hicimos nuevamente la toma de los voltajes, en este proceso los voltajes nos estaban dando alto (superior a 5 voltios), e iniciamos nuevamente la actividad luego de la intervención de ayuda que nos hizo el docente.

Se realizó la toma de los valores de voltaje una vez más y se encontraban dentro de los rangos del 0 lógico y el 1 lógico.

XI. ANEXOS