lineamientos proyecto electronica digital 2011[1]

8/19/2019 Lineamientos Proyecto Electronica Digital 2011[1]

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UNIVERSIDAD MARIANO GÁLVEZ DE GUATEMALAINGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN

Curso: Electrónica Digital

Catedráticos: Ing. Aníbal Vargas, MA. Ing. José Luis Ola

Lineamientos Generales del Proyecto Final

Objetivo General:

• Que el estudiante traslade sus conocimientos teóricos de electrónica analógica a la construcción deun circuito físico que sea capaz de resolver un problema u optimizar un proceso.

Objetivo Específico:

• Que el estudiante mediante la experimentación compruebe las leyes, teoremas y modelos de loscircuitos electrónicos digitales.

• Que el estudiante diseñe, cree y construya un circuito electrónico digital mediante la correctaimplementación de las leyes, teoremas y modelos que rigen los circuitos analógicos y digitales.

• Que el estudiante proponga una solución o mejora a un problema real mediante el apropiado manejode su ingenio

• Que el estudiante investigue en fuentes confiables y modifique según sea necesario los diseñosbásicos.

Descripción

Los estudiantes de electrónica digital deberán diseñar y construir uno de los dos sistemas propuestos acontinuación observando la confiabilidad, estética, economía y reproductibilidad del mismo. Ambaspropuestas de proyecto presentan un grado de dificultad que permite evidenciar los conocimientos adquiridosen cursos previos y en el curso presente en los conceptos de bloques combinacionales.

RESTRICCIONES EN AMBOS PROYECTOS

Los estudiantes tienen plena libertad en el uso de componentes o dispositivos electrónicos para laconstrucción del sistema incluyendo IC discretos para operaciones específicas. Se permite la adaptación departes propiamente mecánicas (si se requiere) pero no se permitirá modificar un cir cuito ya existente paralas operaciones similares a las requeridas por los proyectos como por ejemplo desarmar unadispensadora de café y utilizar las partes electrónicas o buscar un circuito tragamonedas existen en algúnlugar de internet, ambos proyectos deben ser originales. No se recibirán proyectos cuyo cableado sea directoa protoboard sin la utilización de borneras. El uso del protoboard está permitido y se considerará de mayorcalidad aquel proyecto montado en placas de cobre.

PRESENTACIÓN

Primeramente, ambos proyectos se sortearan, cada proyecto deberá construirse robusta y estéticamente. Elinforme debe incluir el diseño del circuito, el listado de componentes, el presupuesto detallado y el manual deusuario tanto impreso como en un CD. El informe final del proyecto debe seguir los lineamientos planteadospor los trabajos de tesis e investigación de la UMG y que se les adjuntara en el portal de UMG MOODLE.



Los dos proyectos propuestos son: CASINO “LAS VEGAS” TRAGAMONEDAS Y CAFETERAELECTRONICA

PROYECTO 1 CASINO “ LAS VEGAS” TRAGAMONEDAS

En algún momento de su vida jugo en las máquinas tragamonedas, aquellas que en razón a laapuesta que hacía, y la coincidencia de ciertas figuras ganadoras, obtenía un premio, pues ahoradeberá desarrollar algo similar, estas también son llamadas Traganíqueles. Lo que deberándiseñar es lo siguiente. Inicialmente investigue este tipo de juegos mecánicos, pero ahora serádigital a través de 3 Display.

Lo que deberá hacer es lo siguiente: el botón JUGAR inicia la secuencia (al soltarlo debe finalizarel conteo aleatorio), de un conjunto de números aleatorios y en razón estos números y a la

apuesta de un jugador se obtendrá premios.

Los números aleatorios deben aparecer en un Display de tres números (revisar su manual deelectrónica digital). Se debe colocar distintas velocidades a cada generador de numero aleatorio ya su vez un retraso en cada número al momento de aparecer en el Display de 3 dígitos, esto deberealizarlo con un temporizador (revisar su manual d electrónica analógica).

Un detector de patrón ganador o coincidencias de dígitos determinara si se tienen 2 o 3 aciertos, esdecir, el detector patrón está constantemente censando (comparadores) los números aleatorios ya su vez comparándolos con la apuesta que haga el jugador (binaria). Vemos que 3 bits activos a1 lógico indican dos aciertos y por lo tanto si el apostador coincide con este, ganara premio, si setienen 3 aciertos por parte del apostador, el premio será mayor.

La entrada del Switch de apuesta es la que se compara con el detector de patrón ganador y elnúmero del apostador será el número que se visualizara en el Display 7 segmentos del Displayrecompensa. Tres aciertos se multiplica el numero por 9, 2 aciertos se multiplica el numero por 6.

El diagrama de bloque se muestra abajo.

PROYECTO 2 DISPENSADORA DIGITAL DE CAFÉ

Una cafetera le sería útil en todo momento, pero pensemos ahora como podemos diseñarla con

elementos digitales vistos en el curso, una dispensadora digital de café en la cual se podráningresar los parámetros de concentración de café, cantidad de azúcar, temperatura de salida ycantidad de leche o cremora. Sobre un plato giratorio o sobre una banda (la cual deberá calibraradecuadamente para no derramar nada) deberá colocar sensores de posición o movimiento paradetener la taza en cada estación indicada (vea su diagrama de bloques), mediante temporizacióndeberá calibrar los tiempos en que el dispensador de café, azúcar, temperatura o cremorapermanecerá abierto, a fin de colocar la cantidad deseada del producto. Cada estación enproceso deberá ser señalada en un Display único Display BCD-7s (revisar su práctica codificador ydecodificador).



El ingreso de la cantidad deseada se hará por medio de un único teclado numérico, que en unaescala decimal convertido a binaria (revisar su práctica codificador y decodificador) será el únicoacceso para colocar el producto y hacer el café. En el teclado se tendrá selector para programar

el café, el azúcar, la leche y la temperatura utilizando multiplexado (revise su práctica sobremultiplexado y Demultiplexado). Al colocar el contenedor vacío, el sistema completo se activara ypodrá colocar la decisión en su teclado decimal. El orden de preparación del cafre será elsiguiente: café, azúcar o leche en cualquier orden y por último se verterá el agua caliente previa amezclarse, el mezclador lo implementara mediante un modo DC calibrado para girar cierto tiempoque puede usted decidir.

PROYECTO 1 CASINO “ LAS VEGAS”TRAGAMONEDAS



Café Azúcar Leche

MotorMezclador

Aguacaliente

M

Circuitodosificador

de café

Teclado numéricocon selector de

variable

Circuitodosificadorde azúcar

Circuitodosificadorde leche

M

S1 S2 S3 S4 S5

Banda transportadora o plato giratorio

Circuitotemporizadormultiplexado

Vasocontenedor

Motor deConveyor

Visualizador BCD-7 segmentos

Sensores dePosición

DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA DISPENSADORA

DIGITAL DE CAFÉ

A CONTINUACION SE LE DA UNA BREVE EXPLICACION DE MODULOS QUE PUEDEIMPLEMENTAR PARA AMBOS PROYECTOS, sobre el ejemplo del tragamonedas puede trabajarpara la dispensadora digital de café.

1. Bloque JUGAR: Oprime el botón de juego e inicia la secuencia de los números aleatorios en elDisplay de 3 dígitos, soltando el botón se detiene la secuencia aleatoria, en este momento el

jugador previa apuesta sabrá si gano o no gano, implemente un pulsador antirebotes tipo Latchpara no meter ruido en el sistema. (Equivale a colocar la taza para activar todo el sistemade la dispensador de café)

2. Bloque Display giratorio: Estos Display se actualizarán constantemente mientras el botónJUGAR este presionado, con eso se simulara las ruedas giratorias en la maquinatraganíqueles del casino. Eso sí, para no tener oportunidad de hacer trampa, cada digitodeberá girar a distinta frecuencia y se detendrán en instantes diferentes, es decir se meterá unretraso en la activación de cada bloque generador aleatorio, puede ver el bloque



Temporizador (al fijar las frecuencias para cada digito y soltar el botón JUGAR,automáticamente los dígitos paran a instantes distintos, dejando en el Display los 3 dígitos elnumero aleatorio). (En este caso será un único Display que visualizara un numero

indicador de la estación que esté trabajando)

3. Bloque Generador de números: Como son tres números la base del juego, este genera solonúmeros del 1 al 7 (3 bits), el número aleatorio inicia su movimiento junto al botón JUGAR yal circuito temporizados, se detienen luego de soltar el botón JUGAR (esto por las distintasfrecuencias de juego) de esta forma para evitar predecir los numero en el Display giratoriorecibirán señal del temporizador a distinta frecuencia y que a la vez es la misma frecuencia a laque se mostraran los dígitos en el Display giratorio y su retraso también estará presente.

4. Bloque Temporizador: Consta de un 555 en operación astable con 3 circuitos temporizadorespara producir las señales que controlen los generadores aleatorios, la salida de esteTemporizador, inicia el modulo generadores aleatorios justo cuando se oprime el botón JUGAR(Vea su diagrama de bloques). (Este se le será útil en la cafetera para calibrar los tiempoque permanecerá abierto el recipiente de cada producto y salgan a distintos tiempos)

Se busca que el 555 junto a un 74LS92 y Latches envíen la señal al generador de númerosy a su vez provoquen los cambios de frecuencia, por ejemplo un contador MOD 12 realizadocon 74LS92 sería útil para dividir las frecuencias del 555 hasta en 4 distintas. Puede tomarfrecuencias de 60 Hz para el 555 y deberá diseñar este astable; vea su manual de laboratorioElectrónica Analógica en su apéndice, además de consultar bibliografía a fin de cambiar lasResistencias y capacitores para frecuencia 60 Hz.

NO debe olvidar que a pesar de las frecuencias distintas, también deberá tener un retraso

cada número en su visualización y generación aleatoria, esto se hace con el retardo de laseñal de activación del Generador aleatorio1 (puede implementar con 74LS163A que tieneesta entrada de retardo o activación ENABLE), para ello adicional a la división de frecuencias,un IC 74LS93 y 3 Latches 74LS2792 le puede ayudar a promover el retardo en la activacióndel bloque aleatorio (74LS136A)3.

5. Bloque Switch apuesta: Previo a pulsar el botón JUGAR, deberá apostar al número ganador,mediante Switch sin filtrado de rebotes (vea su práctica Codificador Decimal para tomar la ideadel Switch para guardar la apuesta) y dejara en la entrada de un comparador para que secompare con el número del Detector de patrón ganador y el número de la apuesta.(Equivalente a indicar que debe mezclar para hacer el café)

6. Bloque detector de patrón ganador: en razón a que podemos obtener 2 o 3 dígitos quecoincidan con el número aleatorio, debemos diseñar un bloque que nos compare la

1 Este retardo se hace en la pata Enable del 74LS163A retrasando la activación, esta es la pata 7

2 No olvidar que deberá limpiar el Latch en cada juego, desconectando el bloque temporizador y reseteandoen patas 2 y 3 MR1 y MR23 El botón JUGAR deberá activar al mismo tiempo las 3 frecuencias del generador y a su vez meter el retardoen la activación del mismo generador aleatorio.



coincidencia de estos4 2 o tres dígitos aleatorios con nuestra apuesta. Se tiene tres dígitos A,B y C (4 bits) deberá comparar A = B, A = C y B = C, donde solo los tres bits menores de cadadigito, 1A, 2A y 3A se comparan, el 4A va a tierra en 74LS85 y 74LS157 (estos corresponden

a la combinación valida del 1 a 7 ante indicada en el bloque Generador). Para detectar 3coincidencias si A = B y A = C, implica que B = C y tendremos 3 aciertos.

El multiplexor 74LS157 ayudara a visualizar los aciertos, sean 1, 2 o 3 aciertos, y elbloque comparador de aciertos deberá saber de estas coincidencias. El multiplexor tiene4 salidas, tres de ellas 1Y, 2Y, 3Y se comparan con el bloque comparador de aciertos para ver2 aciertos y para tres aciertos, estas mismas salidas adicionando una cuarta que proviene deuna AND cuando se tengan tres aciertos se compararan para ver el máximo de aciertos.

Además, deberá conectarse a las salidas A y B, si no hay concordancia el Multiplexor deberádesactivarse en su entrada de control G patilla 15, pero si hay dos concordancia A = B lasalida deberá ser 1.

Si B =C se elige el digito B para controlar la línea de selección del multiplexor S pata 1 y asíindicar la concordancia de 2 dígitos.

De haber una concordancia y B ≠ C entonces A = B o A = C y elegimos el digito A a fin decontrolar la entrada S del Mux e indicar una concordancia.

Estas salidas van directamente al comparador.

7. Bloque comparador de aciertos: Si dos dígitos de la apuesta son iguales (codificado binario) elcomparador 74HC85 podrá determinar si son iguales, para detectar 2 dígitos iguales tres bits

se activaran desde el Mux 74157(ya antes mencionado en negritas), indicador de que el bloquedetector de patrón encontró dos aciertos entre los números generados aleatoriamente.

Si son tres dígitos iguales generador por el generador aleatorio, se activaran 3 bits de salidadel 74LS157 y además de un 1 lógico de una compuerta AND de tres entradas que indican 3combinaciones iguales, esta salida lógicas 1, son las tomadas de los comparadores de A, B,C. Luego en el Display se visualizara el digito en concordancia.

A la salida del comparador deberá colocar otro 74LS157 para que tome el bit de apuesta y sies igual al bit patrón generador lo visualice.

Comparando visualmente el Display Giratorio y el Display de recompensa, podrá ver si hay 2 o

tres acierto, 2 aciertos gana 6 puntos por cada acierto, 3 aciertos gana 9 puntos por cadaacierto.

4 Para este punto, deberá recordar la parte de diseño con bloque combinacional a fin de diseñar USTED elcircuito comparador de dígitos y su posterior visualización, usando el 74LS85 y 74LS157 multiplexor queenviara a sus salidas el número de aciertos (vea su práctica de multiplexado/Demultiplexado).



FECHA DE ENTREGA DE FASES:

Primera Fase: consiste en el diseño mecánico y electrónico del circuito el cual deberán entregardescrito en un documento y acompañado de la simulación del circuito en una memoria USB. Esta

fase se entrega 26 DE MARZO 2011

Segunda Fase: consiste en la construcción del sistema mecánico y se entrega la fecha 09 DE ABRIL 2011

Tercera Fase: consiste en la construcción del circuito electrónico y se entrega la fecha 14 DEMAYO 2011

Entrega Final: consiste en la integración de la parte mecánica con la parte electrónica

perfectamente acopladas y se entrega la fecha 28 DE MAYO acompañada del informe final con

manual de usuario.

VALORACIÓN

La valoración neta es de 20 puntos sobre 50 del examen final y es obligatoria la entrega del mismopor tratarse de un curso con laboratorio.

Primera Fase: 3 puntosSegunda Fase: 4 puntosTercera Fase: 5 puntos

Entrega Final: 5 puntos del sistema y 3 puntos del informe final-manual de usuario.

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