LAB 2 DE ELECTRÓNICA DIGITAL

ELECTRONICA DIGITAL

LABORATORIO N° 02

DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES

Alumno(s)		Nota
Uscca Giraldo Jose Leonardo
Salas Molina Hector
Ticona Larico Jean Mark
Grupo
Ciclo  4C4	Electrotecnia Industrial – Electrónica Digital
Fecha de entrega

      I.     CAPACIDAD TERMINAL

·        Identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.

·        Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.

·        Implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.

    II.     COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

·         Comprobar las tablas de verdad de puertas lógicas y sus combinaciones.

·         Conocer las principales Puertas Lógicas, su simbología y comportamiento

·         Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

·         Utilizar métodos de simplificación de compuertas lógicas.

   III.        CONTENIDOS A TRATAR

·         Tablas de Verdad, Mapas de Karnaugh, puertas lógicas, Combinación de puertas lógicas.

  IV.     RESULTADOS

·         Diseñan sistemas eléctricos y los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su cargo.

    V.     MATERIALES Y EQUIPO

·         Entrenador para Circuitos Lógicos

·         PC con Software de simulación.

·         Guía de Laboratorio. El trabajo se desarrolla de manera GRUPAL.

  VI.     REPASO DEL LABORATORIO ANTERIOR

·         Conceptos Básicos de Circuitos Digitales

 VII.     FUNDAMENTO TEÓRICO

·         Revise el siguiente link:

·         COMPUERTAS LOGICAS:

·         http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/05/27/compuertas-logicas-basicas-y-sus-tablas-de-verdad/

·         https://www.youtube.com/watch?v=qL6MVM563wg

·         https://www.youtube.com/watch?v=8CRzrOKI96o

·         MAPAS DE KARNAUGH:

·         https://www.youtube.com/watch?v=8WgEmX0ExaY&t=127s.

VIII.            SEGURIDAD EN LA EJECUCIÓN DEL LABORATORIO

	Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje con los que trabaja.
	Antes de utilizar el multímetro, asegurarse que esta en el rango y magnitud eléctrica adecuada.
	Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

  IX.     TAREAS GUIADAS DENTRO DEL LABORATORIO:

1.       RESOLVER el problema para automatizar el RIEGO de una planta.

    Se desea hacer un circuito de riego automático como el mostrado en la figura. El circuito deberá accionar la bomba en las siguientes condiciones:

·         El circuito accionará la bomba solamente cuando la tierra esté seca, pero antes debe comprobar  las siguientes condiciones:

·         Para evitar que la bomba se estropee por funcionar en vacío, nunca se accionará la bomba cuando el depósito de agua esté vacío.

·         Si hay restricciones en el riego (época de verano), sólo se podrá regar de noche. En el resto del año (si no hay restricciones) se podrá regar de día y de noche (si la tierra está seca).

Para la implementación del circuito se dispone de las siguientes entradas:

S: Señal que indica si la tierra está seca.

            Tierra seca: S=1 ; Tierra húmeda: S=0

R: Señal que indica si hay restricciones en el riego (es verano):

            Hay restricciones: R=1 No hay restricciones: R=0

D: Señal que indica si es de día o de noche:

            Día: D=1 ; Noche: D=0

V: Señal que indica si el depósito de agua está vacío:

            Vacío: V=1 ; Hay agua: V=0

Y la salida B, que accionará la bomba para regar: Bomba funcionando: B=1 ; Bomba apagada B=0

Con esta información se debe:

a) Elaborar la tabla de verdad del circuito

b) Obtener la ecuación lógica

c) Hacer el mapa de Karnaugh y obtener la ecuación simplificada

d) Simulación en PC

e) Agregue una LAMPARA como salida la cual debe encender sólo si el depósito está vacio y es de noche.

Solución utilizando TABLAS DE VERDAD:

Simplificación utilizando SOFTWARE ON LINE

Función Lógica:           

                Circuito Lógico

INTRODUCCIÓN:

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.

Desde el punto de vista práctico, podemos considerar a cada compuerta como una caja negra, en la que  se introducen valores digitales en sus entradas, y el valor del resultado aparece en la salida.

Cada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, que expresa en forma de lista el estado de su salida para cada combinación posible de estados en la(s) entrada(s).

Si bien al pensar en la electrónica digital es muy común que asumamos que se trata de una tecnología relativamente nueva, vale la pena recordar que Claude E. Shannon experimento  con  relés  e interruptores conectados en serie, paralelo u otras configuraciones para crear las primeras compuertas lógicas funcionales. En la actualidad, una compuerta es un conjunto de transistores dentro de un circuito integrado, que puede contener cientos de ellas. De hecho, un microprocesador no es más que un chip compuesto por millones de compuertas lógicas.

Veremos a continuación que símbolo se utiliza para cada compuerta, y su tabla de verdad.

Compuerta IF (SI)

La puerta lógica IF, llamada SI en castellano, realiza la función booleana de la igualdad. En los esquemas de un circuito electrónico se simboliza mediante un triangulo, cuya base corresponde a la entrada, y el vértice opuesto la salida. Su tabla de verdad es también sencilla: la salida toma siempre el valor de la entrada. Esto significa que si en su entrada hay un nivel de tensión alto, también  lo habrá en su salida; y si la entrada se encuentra en nivel bajo, su salida también estará en ese estado.

                      

Entrada A	Salida A
0	0
1	1

                                                                                   

                           La compuerta IF se representa con un triángulo.

Compuerta NOT (NO)

Esta compuerta presenta en su salida un valor que es el opuesto del que esta 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.

Entrada A	Salida S
0	1
1	0

Compuerta AND (Y)

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 si 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”.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Compuerta OR (O)

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 esta en estado alto.

En cualquier otro caso, la salida será 0.

Tal como ocurre con las compuertas AND, el número de entradas puede ser mayor a dos.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Compuerta NAND (NO Y)

Cualquier compuerta lógica se puede negar, esto es, invertir el estado de su salida, simplemente agregando una compuerta NOT que realice esa tarea. Debido a que es una situación muy común, se fabrican compuertas que ya están negadas internamente. Este es el caso de la compuerta NAND: es simplemente la negación de la compuerta AND vista anteriormente.

Esto modifica su tabla de verdad, de hecho la invierte (se dice  que la niega) quedando que la salida solo será un 0 cuando todas sus entradas estén en 1.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Compuerta NOR (NO O)

De forma similar a lo explicado con la compuerta NAND, una compuerta NOR es la negación de una compuerta OR, obtenida agregando una etapa NOT en su salida.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Compuerta XOR (O Exclusivo)

La compuerta OR vista anteriormente realiza la operación lógica correspondiente al O inclusivo, es decir, una o ambas de las  entradas deben estar en 1 para que la salida sea 1. Un ejemplo de esta compuerta en lenguaje coloquial seria “Mañana iré de compras  o al cine”. Basta con que vaya de compras o al cine para que la afirmación sea verdadera. En caso de que realice ambas cosas, la afirmación también es verdadera. Aquí es donde la función XOR difiere de la OR: en una compuerta XOR la salida  será  0 siempre que las entradas sean distintas entre si. En el ejemplo anterior, si   se tratase de la operación XOR, la salida seria 1  solamente  si fuimos de compras o si fuimos al cine, pero 0 si no  fuimos  a ninguno de esos lugares, o si fuimos a ambos.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Compuerta NXOR (No O Exclusivo)

No hay mucho para decir de esta compuerta. Como se puede deducir de los casos anteriores, una compuerta NXOR no es más que una XOR con su salida negada, por  lo que su salida estará en estado alto solamente cuando sus entradas son iguales, y en estado bajo para  las  demás combinaciones posibles.

Entrada A	Entrada B	Salida S
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

1.    Simulación de circuito mediante PROTEUS

2.    DE SOLUCIÓN AL SIGUIENTE PROBLEMA, SIMULE E IMPLEMENTE:

Se desea realizar un circuito de control para el toldo de una terraza de una vivienda. El toldo tiene la función tanto de dar sombra como de proteger del viento y de la lluvia. Así que es un toldo resistente al viento y a la lluvia, manteniendo la terraza seca en los días de lluvia.

Para el circuito de control tenemos las siguientes entradas:

 Señal S: Indica si hay sol

 Señal L: Indica si llueve

 Señal V: Indica si hay mucho viento

 Señal F: Indica si hace frío en el interior de la casa.

Según los valores de estas entradas se bajará o subirá el toldo. Esto se realizará mediante la señal de salida BT (Bajar Toldo). Si BT='1' indica que el toldo debe estar extendido (bajado) y si BT='0' indica que el toldo debe estar recogido (subido).

El sistema se muestra en la figura.

El circuito que acciona el toldo que debe funcionar según las siguientes características:

·         Independientemente del resto de señales de entrada, siempre que llueva se debe de extender el toldo para evitar que se moje la terraza. No se considerará posible que simultáneamente llueva y haga sol.

·         Si hace viento se debe extender el toldo para evitar que el viento moleste. Sin embargo, hay una excepción: aún cuando haya viento, si el día está soleado y hace frío en la casa, se recogerá el toldo para que el sol caliente la casa.

·         Por último, si no hace viento ni llueve, sólo se bajará el toldo en los días de sol y cuando haga calor en el interior, para evitar que se caliente mucho la casa.

Con esta información se debe:

a) Elaborar la tabla de verdad del circuito

b) Obtener la ecuación lógica

c) Hacer el mapa de Karnaugh y obtener la ecuación simplificada

d) Simulación en PC e implementación en Entrenador Físico

3.    CONTENIDO DEL INFORME EN EL BLOG:

a.    Puertas Lógicas NAND, NOR, OR EXCLUSIVO Y NOR EXCLUSIVO

b.    Video tutorial editado y subtitulado explicando TODO el proceso de diseño:

                                          i.    Planteamiento del problema

                                         ii.    Elaboración de la Tabla de verdad

                                        iii.    Deducción de la Ecuación lógica

                                       iv.    Simulación del circuito

                                        v.    Implementación y funcionamiento

c.    Observaciones y conclusiones. ¿Qué he aprendido de esta experiencia? (en modo texto)

d.    Integrantes (incluye foto de todos)

tabla de verdad de problema

MAPA DE KARNAUGH

vídeo del la experiencia 

Conclusiones:

1. ·         Se ha comprobado la  mayor facilidad al usar este circuito ya que se conocía más los componentes y sus formas de uso, que se ha usado para hacer una simulación de un toldo programable que se extendía bajo ciertas condiciones  según  el  calor, viento, lluvia y soleado.
2. ·         En esta experiencia el circuito electrónico del toldo, tuvo tanto negaciones como afirmaciones  en la tabla de verdad con cuatro variables, con estas operaciones se logró armar el circuito electrónico.
3. ·         Este laboratorio se ha comprobado que cualquier situación o problema pude ser resuelto por medios electrónicos, como se vio en el caso del toldo.
4. ·         Dentro de los márgenes en los cuales deben de tener los componentes en el & se tuvo que puentear puesto que ninguna de sus entradas debía de estar libres ya que. No mejoraría el circuito electrónico del toldo programable
5. ·         Una vez finalizado el trabajo es bueno y muy beneficioso ayudar a otros compañeros guiándolos en lo que tengan dificultades, ya que esto nos ayuda a repasar el circuito y conocer posibles fallas en estos para no cometerlas.

Observaciones:

1. ·         Algunos conductores están en mal estado y esto demora la conclusión del circuito, además que podría causar daños a los componentes, se recomienda cambiarlos.
2. ·         Debería de haber todos los componentes que nos piden para así poder entender mejor el circuito, ya que hay determinados equipos y se tienen que hacer conexiones demás para que trabajen como deben.
3. ·         Deberíamos de trabajar con multímetros para probar la continuidad o revisar los cables ya que en continuidad estos no facilitarían el trabajo.
4. ·         Al momento de buscar los componentes en el simulador hay que tener en cuenta los códigos desde que los copean hasta que los ingresan ya que el cambio de un solo número cambia el componente.
5. ·         Hubo falta de conductores a pesar de que hubo algunos en mal estado los conductores que teníamos no abastecían el circuito y se tuvo que prestar del grupo al costado.
6. ·         Hay que tener en cuenta revisar el circuito detalladamente ya que puede que haya conectores en mal estado, ya nos pasó y es por eso que se toma en cuenta los conectores verificando si funcionan correctamente