LABORATORIO N° 4 resumen de arduino

ELECTRÓNICA DIGITAL LABORATORIO N° 04 arduino

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

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

Por otro lado Arduino nos proporciona un  software consistente en un entorno de desarrollo (IDE) que implementa el lenguaje de programación de arduino y el bootloader ejecutado en la placa. La principal característica del software de programación y del lenguaje de programación es su sencillez y facilidad de uso

¿Para qué sirve Arduino? Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, conectándose a dispositivos e interactuar tanto con el hardware como con el software. Nos sirve tanto para controlar un elemento, pongamos por ejemplo un motor que nos suba o baje una persiana basada en la luz existente es una habitación, gracias a un sensor de luz conectado al Arduino, o bien para leer la información de una fuente, como puede ser un teclado, y convertir la información en una acción como puede ser encender una luz y pasar por un display lo tecleado.

Entornos de aplicación de Arduino?h

Hay otro factor importante en el éxito de Arduino, es la comunidad que apoya todo este desarrollo, comparte conocimiento, elabora librerías para facilitar el uso de Arduino y publica sus proyectos para que puedan ser replicados, mejorados o ser base para otro proyecto relacionado.

En resumen:

Arduino = HW + SW + Comunidad

HW Arduino

El HW de Arduino es básicamente una placa con un microcontrolador. Un microcontrolador (abreviado µC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

Características de un Microcontrolador:

• Velocidad del reloj u oscilador
• Tamaño de palabra
• Memoria: SRAM, Flash, EEPROM, ROM, etc..
• I/O Digitales
• Entradas Analógicas
• Salidas analógicas (PWM)
• DAC (Digital to Analog Converter)
• ADC (Analog to Digital Converter)
• Buses
• UART
• Otras comunicaciones.

Cada Shield de Arduino debe tener el mismo factor de forma que el estándar de Arduino con un espaciado de pines concreto para que solo haya una forma posible de encajarlo.

Además del HW de arduino.cc o arduino.org tenemos infinidad de placas que son clones o forks de las placas de Arduino y luego están las placas compatibles con Arduino, que son aquellas placas que no están basadas en las placas originales de Arduino y que puede usar otros microcontroladores, pero que se programan igual que Arduino e incluso con el mismo IDE.

SW Arduino

El software de Arduino es un IDE, entorno de desarrollo integrado (siglas en inglés de Integrated Development Environment). Es un programa informático compuesto por un conjunto de herramientas de programación.

El IDE de Arduino es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de aplicación; es decir, consiste en un editor de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica (GUI). Además incorpora las herramientas para cargar el programa ya compilado en la memoria flash del hardware.

Es destacable desde la aparición de la versión 1.6.2 la incorporación de la gestión de libreríasy la gestión de placas muy mejoradas respecto a la versión anterior y los avisos de actualización de versiones de librerías y cores.

Todos lo cambios en la versiones pueden verse en: https://www.arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes

Código fuente del IDE de Arduino está disponible en: https://github.com/arduino/Arduino/  y las instrucciones para construir el IDE desde código fuente pueden verse en: https://github.com/arduino/Arduino/wiki/Building-Arduino

Podemos también ver los problemas/bugs detectados de la version actual y hacer un seguimiento de ellos: https://github.com/arduino/Arduino/issues y en http://forum.arduino.cc/index.php?board=2.0

Con la división de Arduino, no solo se ha producido una división en las placas sino también en los IDEs. arduino.org tiene su IDE en http://www.arduino.org/downloads pero se trata de un fork del IDE de arduino.cc. En el siguiente capítulo de novedades Arduino se tratará este tema en profundidad.

En principio el IDE de arduino solo tenía soporte para las placas Arduino y los clones o forks con los mismos microcontroladores que los Arduinos oficiales.

Comunidad Arduino

Un factor del éxito de Arduino ha sido la comunidad que está apoyando este proyecto y que día a día publica nuevo contenido, divulga y responde a las dudas.

En Internet hay disponible todo tipo de cursos, tutoriales, herramientas de consulta, proyectos, etc… que ayudan a que se pueda usar Arduino con facilidad.

El primer sitio donde empezar para trabajar con Arduino es http://www.arduino.cc/ y el segundo sitio el playground de Arduino http://playground.arduino.cc/

Arduino playground es un wiki donde todos los usuarios de Arduino pueden contribuir. Es el lugar donde publicar y compartir código, diagrama de circuitos, tutoriales, trucos, cursos, etc.. y sobretodo el lugar donde buscar cuando tengamos dudas, un problema, una librería adecuada para nuestro proyecto, etc… Esa la base de datos de conocimiento por excelencia de Arduino.

vídeo de la experiencia con el arduino

Observaciones:

1. ·         Es muy importante configurar la entrada del Arduino en el software del pc, ya que podríamos estar trabajando en otra entrada y no se grabará.
2. ·         Arduino es una plataforma que permite a distintos tipos de usuarios comprar y hacer su propio Arduino, esto significa que no lo hacen lucrativamente.
3. ·         Estos Arduino son compatibles con una gran diversidad de componentes desde sensores de todo tipo hasta contadores, etc.
4. ·         En esta laboratorio hubo complicaciones en el uso del arduino
5.     Hay múltiples página web que te enseñan el uso de arduino .

Conclusiones:

1. ·         Se observo que Arduino es un componente de alta gama que ayuda a la programación como un PLC, la diferencia es que este puede tener todo tipo de funciones.
2. ·         Es muy importante colocar bien los datos en el software, ya que por una sola coma que no haya puede que no funcione.
3. ·         Su lenguaje de programación es un lenguaje muy fácil para todos a pesar de que varios casos los podemos encontrar en internet, haciendo que sea más fácil nuestra programación.
4. ·         Con esta tarea se pretende que los alumnos/as adquieran el conocimiento suficiente sobre las características técnicas de la placa ARDUINO UNO y se familiarice con su estructura y patillaje para poder posteriormente realizar prácticas con las mismas.
5. ·         El arduino es un herramienta de desempeño de desarrollo de nuevas aplicaciones para la mejora de calidad de vida. 

FOTO GRUPAL

LABORATORIO 5 ELECTRONICA

ELECTRÓNICA DIGITAL

LABORATORIO N° 05

CIRCUITOS CONTADORES CON

FLIP FLOPS

Alumno(s)		Nota
Uscca Giraldo Jose Leonardo
Salas Molina Hector Sebastian
Grupo	“A”
Ciclo  4C4	Electrotecnia Industrial – Electrónica Digital
Fecha de entrega

    













  I.     






CACAPACIDAD 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

·         Implementación de circuitos monoestables.

·         Implementación de circuitos contadores con Flip Flops JK.

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

   III.        CONTENIDOS A TRATAR

·         Circuitos Monoestables

·         Circuitos Contadores Ascendentes y Descendentes.

·         Aplicaciones con circuitos contadores.

  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

·         Diseño de circuitos sumadores y decodificadores

 VII.     FUNDAMENTO TEÓRICO

·         Revise los siguientes enlaces:

·         CIRCUITOS MONOESTABLES:

 https://www.youtube.com/watch?v=BAZ-LmyMkD4

·         CIRCUITOS CONTADORES CON FLIP FLOPS:

https://unicrom.com/biestable-flip-flop-jk-entradas-set-clear-tabla-verdad/

TAREAS GUIADAS DENTRO DEL LABORATORIO:

1.    Determine la Ecuación Lógica y la Tabla de Verdad del circuito mostrado. 

R	S	Q
0	0	1
1	1	0
0	1	0
0	0	1
0	0	1
1	1	0

1.    Compruebe en simulación el comportamiento de los circuitos mostrados.

1.    Armar circuito en el ENTRENADOR y verificar resultados.

1.    Conecte 4 flip flops de la forma mostrada para formar un CONTADOR, compruebe su funcionamiento implementando de forma física.

1.    Finalmente conecte al contador previo el DISPLAY DE 7 SEGMENTOS con decodificador incluido para ver el incremento de los números. Utilizar los bloques mostrados:

1.    CONTENIDO DEL INFORME EN EL BLOG:

a.    Teoría de LATCHES y FLIP FLOPS

b.    Video tutorial editado y subtitulado explicando las experiencias hechas en el laboratorio:

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

d.    Integrantes (incluye foto de todos)

 FLIP-FLOPS

Los dispositivos biestables poseen dos estados de estables, denominados SET (activación) y RESET (desactivación), en los cuales se pueden mantener indefinidamente, por lo que estos dispositivos son muy adecuados como elementos de almacenamiento. La diferencia básica entre latches y Flip-Flops es la manera en que cambian de un estado a otro.

1.        LATCHES

El Latch (cerrojo) es un dispositivo de almacenamiento de dos estados, que se suele agrupar en una categoría diferente a la de los flip-flops. Un Latch es un  tipo de multivibrador biestable, debido a que presenta realimentación (feedback) regenerativa característica de todos los multivibradores. Se muestran a continuación dos ejemplos.

Para estos Latchs las entradas son los terminales “ S “ Set y “ R “ Reset y las salidas “ Q “ y “ Q’ “ . Podemos describir su funcionamiento de acuerdo a la siguiente tabla que nos muestra su funcionamiento para el caso (b):

Los símbolos lógicos para los casos (a) y (b) se muestran en las figuras

Se le añade al circuito básico del Latch un terminal más denominado, entrada de habilitación; la salida Q será controlada por los terminales R y S, mientras la entrada de habilitación ( EN , enable ) este a nivel alto , si esto no sucede el Latch no cambia de estado hasta que la entrada EN este activa . El Diagrama y Símbolo lógicos se muestran a continuación.

Existe otro Latch con entrada de habilitación que se denomina Latch D, se diferencia del Latch S-R en que sólo tiene una entrada además del de habilitación. En este tipo la salida Q es igual a la entrada D cuando la entrada de habilitación EN está a nivel alto.

Un ejemplo de CI Latch D con entradas de habilitación es el 7475, este dispositivo esta compuesto por cuatro latches, observe que cada entrada de habilitación EN activa a nivel alto esta compartida por dos latches y se designa por entrada de control ( E0-1 y E 2-3 ) . La X en la tabla de verdad designa una condición indiferente. En este caso, cuando la entrada EN está a nivel bajo,  da  lo mismo el valor que tenga la entrada D, ya que las salidas no se ven afectadas y permanecen en los estados en que se encontraban.

1.        DISPARO DE FLIP-FLOPS POR FLANCOS

Los Flip-Flops son dispositivos biestables síncronos. Esto significa que los  cambios en la salida se producen sincronizadamente con los pulsos de control en la entrada de reloj.

Un Flip-Flop disparado por flanco cambia de estado con el flanco positivo ( flanco de subida ) o con el flanco negativo ( flanco de bajada ) del impulso de reloj y es sensible a sus entradas sólo en esta transición del reloj.

A continuación mostraremos los símbolos lógicos y las tablas de verdad de tres tipos : S-R, D y JK . Nótese que estos se pueden disparar por flanco positivo (  No hay circulo en la entrada C ) o por flanco negativo ( Hay un circulo en la entrada C ) , la entrada C es la entrada de reloj.

La mayoría de los circuitos integrados Flip-Flops tienen también entradas asíncronas. Estas son entradas que pueden variar el estado del Flip-Flop independientemente del reloj. Generalmente recibe el nombre de Inicialización o Preset (PRE) y Borrado o Clear (CLR). Un nivel activo en la entrada de Preset pone a SET el dispositivo, y un nivel activo en la entrada de Clear lo pone en estado de RESET

Como ejemplo de CI tenemos al 7474, este dispositivo contiene dos flip-flops idénticos pero que son independientes uno del otro, excepto que comparten Vcc y Tierra. Estos son disparados por flanco positivo y disponen de las entradas asíncronas de Preset y Clear activadas a nivel bajo.

Tenemos también al CI 7476 , presenta dos flip-flops pero disparados por flanco negativo, con entradas de Preset y Clear activadas con nivel bajo.

1.        TIPO MAESTRO – ESCLAVO

Dos de los tipos fundamentales de los flip-flops maestro-esclavo, son los disparados por pulso (pulse- triggered) y los flip-flops con estradas de datos aisladas ( data lock-out ). En ambos casos los datos se introducen en el flip-flop con el flanco anterior del impulso del reloj, pero la salida no refleja el estado de la entrada hasta que llega el flanco posterior. Otra característica más entre ambos tipos es que el disparado por pulso no permite variar los datos mientras el impulso del reloj se encuentre activo, mientras que el de tipo con entrada de datos aislada no posee esta restricción.

A continuación mostramos su símbolo lógico y su tabla de verdad.

Un CI del tipo maestro-esclavo es el 74107, el cual es disparado con flanco negativo y sólo presenta el control asíncrono de Clear.

1.        CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN

Es necesario conocer las características de funcionamiento de estos dispositivos, a continuación nombramos las más importantes.

RETARDO DE PROPAGACION.- Se define como el intervalo de tiempo requerido para que se produzca un cambio en la salida una vez que se ha aplicado una señal en la entrada, como ejemplo mostramos a continuación el retardo de propagación entra la señal de reloj y la salida (a), y la de las entradas asíncronas y la salida (b).

( a )

( b )

TIEMPO DE SET-UP ( Establecimiento ).- ( ts ) Es el intervalo mínimo de tiempo que los niveles lógicos deben de mantenerse constantes en las entradas antes de que llegue el flanco de disparo del impulso de reloj, de modo que dichos niveles sincronicen correctamente en el flip-flop. Se muestra como ejemplo este caso para un flip-flop tipo D.

TIEMPO DE HOLD ( Mantenimiento ).- ( th ) Es el intervalo mínimo de tiempo que los niveles lógicos deben de mantenerse constantes en las entradas después de que haya pasado el flanco de disparo del impulso del reloj, de modo que dichos niveles sincronicen correctamente en el flip-flop. Para el caso de un flip- flop tipo D.

FRECUENCIA MAXIMA DEL RELOJ.- ( f max ) Es la mayor velocidad a ala que se puede disparar al flip-flop de manera fiable. Para frecuencias de reloj superiores a la máxima, el dispositivo puede ser incapaz de responder lo suficientemente rápido.

ANCHURA DE IMPULSOS.- ( tw ) Este parámetro es especificado por los fabricantes para la entrada del reloj, Preset y Clear .

IMÁGENES DE LA EXPERIENCIA 1

IMÁGENES  DE LA EXPERIENCIA 2

IMÁGENES  DE LA EXPERIENCIA 3

VÍDEO DE LA EXPERIENCIA 

Observaciones:

1. ·         Hubo algunos problemas en cuanto los sumadores, ya que algunos estaban mal o roto al igual que algunos cables.
2. ·         Es muy importante conectar el codificador a neutro ya que sino lo hacemos este no funcionara, muy aparte de la entrada por debajo , se le conecta donde dice NG
3. ·         En el caso que se hizo con 4 sumadores se observó que este circuito tenía muchas conexiones y esto dificultaba el trabajo puesto que se presta más a confusiones.
4. ·         Se ha usado lo anterior para realizar el circuito de contendores.
5. ·         Estos componentes electrónicos tienen estabilidad  en cuanto a funciones múltiples.

Conclusiones:

1. ·         Este tipo de contador HC193 remplaza a los 4 sumadores ya que dentro de el esta todo un circuito que permite contar.
2. ·         Los contadores son activados con pulsos que se les da, estos pueden ser de forma creciente o de forma decreciente, según la configuración simulada por el proteus.
3. ·         Es un componente electrónico que básicamente procesa mediante pulsos un conteo este tiene unas salidas, de las cuales van al decodificador de 7 segmentos, tienen que ir en un correcto orden porque si no nos botaría números al azar.
4. ·         En el campo de la electrónica se ha usado los contadores para el uso de la vida diaria, como por ejemplo en los relojes.
5. ·         Se ha demostrado que la electrónica es un campo abierto a resolver problemas de la sociedad, planteando de manera que se pueda solucionar de manera rápida y sencilla.
6. ·         En resumen los contendores utilizan las compuestas aprendidas anteriormente, para si halla ecuaciones  que facilitan un resultado eficaz. 

FOTO GRUPAL