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NOTASUniversitarias | 1
Universidad de Ibagué
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Electrónica
Guías de Laboratorio
Electrónica Digital I
M.Sc. Ing. Luisa Fernanda Gallo Sánchez
Febrero, 2013
Ibagué Colombia
NOTASUniversitarias | 2
ISSN2216-0302
Notas Universitarias
Guías de Laboratorio
Electrónica Digital I
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Electrónica
Universidad de Ibagué
Ibagué, Colombia.
Febrero de 2013
Presidente del Consejo Superior
Luis Enrique Orozco Silva
Rector
Alfonso Reyes Alvarado
Decana de Ingeniería
Gloria Piedad Barreto Bonilla
© Universidad de Ibagué, 2013
©Luisa Fernanda Gallo Sánchez, 2013
Dirección Editorial: Oficina de Publicaciones
Publicaciones@unibague.edu.co
Correspondencia
Universidad de Ibagué, Oficina de publicaciones
Calle 67, Carrera 22. AA. 487
Teléfono: +57 8 2709400
Ibagué -Tolima, Colombia.
www.unibague.edu.co
Guías de Laboratorio Electrónica Digital I by Luisa Fernanda Gallo Sánchez is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported License.
Esta obra no puede reproducirse sin la autorización expresa y por escrito
de la Universidad de Ibagué
NOTASUniversitarias | 3
Luisa Fernanda Gallo Sánchez es ingeniera electrónica de la
Universidad de Antioquia y master en Ingeniería Electrónica de la
Universidad Central de las Villas de Cuba. Ha sido docente de
tiempo completo del programa de Ingeniería Electrónica de la
Universidad de Ibagué desde 1999 y, en la actualidad, es la
coordinadora del Área de Electromedicina. Pertenece al grupo de
Investigación D+TEC
NOTASUniversitarias | 4
Tabla de contenido
Presentación ....................................................................................................................... 5
Laboratorio N1: Manejo del simulador electrónico PROTEUS ..................................... 6
Laboratorio N2: Comprobación de compuertas lógicas básicas ...................................... 7
Laboratorio N3: Implementación de circuitos lógicos básicos ..................................... 11
Laboratorio N4: Funciones Multiterminales I ............................................................... 13
Laboratorio N5: Funciones Multiterminales II .............................................................. 15
Laboratorio N6: Funciones Multiterminales III............................................................. 18
Laboratorio N7: Implementación de una función lógica ...................................................
empleando decodificadores y multiplexores ............................................................. 20
Laboratorio N8: Aplicación de módulos combinacionales............................................ 22
Laboratorio N9: Aplicación de módulos MSI, conversor de teclado ............................ 24
Laboratorio N10: Aplicación de módulos MSI. ................................................................
Codificadores, conversores de código y multiplexores ............................................. 26
Laboratorio N11: Módulos Aritméticos Combinacionales I ......................................... 29
Laboratorio N12: Módulos Aritméticos Combinacionales II ........................................ 31
Laboratorio N13: Introducción a los PLDs y al WINCUPL ......................................... 33
Laboratorio N14: Aplicación de módulos combinacionales en PLDs .......................... 34
Laboratorio N15: Diseño de un Procesador Combinacional ......................................... 35
Laboratorio N16: Diseño de un Secuenciador con RAM .............................................. 37
Laboratorio N17: Conversor análogo a digital (ADC) .................................................. 40
Formato de presentación del informe de Laboratorio ..................................................... 43
NOTASUniversitarias | 5
Presentación
La asignatura Electrónica digital I del programa de Ingeniería Electrónica, de la Universidad de
Ibagué se encarga de diseñar sistemas digitales combinacionales y de capacitar al estudiante para
que adquiera habilidades para la apropiación de las nuevas tecnologías de desarrollo de sistemas
digitales. Involucra elementos teórico-prácticos y desarrolla competencias básicas disciplinares. Se
centra en el diseño básico de ingeniería a partir de la lógica booleana y de sistemas combinacionales
y en la programación sobre Dispositivos lógicos Programables Básicos (PLDs). La asignatura se
imparte en 4 horas teóricas y 2 horas de laboratorio semanales.
Estas guías han sido elaboradas con los criterios de formación para la investigación, que
deben ser impartidas en las materias fundamentales del plan de estudios. Se busca que el estudiante
aplique y afiance directamente los temas aprendidos durante la clase teórica y complemente estos
conocimientos con investigaciones adicionales, que les permitan solucionar los problemas
planteados en las guías que se desarrollan durante el laboratorio. Pretende también que el estudiante
aplique los criterios de ingeniería en la solución de problemas y en la determinación de la mejor
solución.
El estudiante se compromete a realizar el trabajo previo que está sujeto al problema que se
deba resolver y a desarrollar la práctica según el procedimiento descrito con asesoría del docente a
cargo. La buena preparación de la práctica garantiza la eficiente utilización de todos los recursos. Al
final de cada práctica el alumno debe entregar un informe que refleje los datos y análisis de los
resultados que se soliciten en la práctica; el formato del mismo será convenido con el docente pero
siempre ajustado al establecido por la Dirección de Programa.
La Universidad garantiza la disponibilidad de los equipos descritos en cada práctica. El
estudiante los toma en calidad de préstamo y es de su entera responsabilidad hacer un buen uso de
los mismos.
En la vida hay diez clases de personas:
Las que saben binario y las que no!
Anónimo
NOTASUniversitarias | 6
Laboratorio N1
Manejo del simulador electrónico PROTEUS
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivos
Familiarizar al estudiante con el manejo del simulador PROTEUS.
Realizar simulaciones, con el debido criterio.
Analizar las simulaciones.
1. Tarea Previa
Consulte las características del simulador PROTEUS para simulación de circuitos digitales y
herramientas con las que cuenta. (Puede encontrarlas en el CD de instalación, página WEB o en
tutoriales de libre distribución en Internet.)
2. Procedimiento
En el laboratorio se explicaran las diferentes herramientas con que cuenta el simulador.
A cada grupo se le asignará una tarea, para que sea desarrollada durante el laboratorio.
El estudiante debe entregar el archivo con la simulación solicitada, al final del laboratorio,
donde incluya el nombre de los integrantes del grupo.
Entregar un archivo con la simulación realizada y su respectivo análisis.
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Laboratorio N2
Comprobación de compuertas lógicas básicas
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivos
Polarizar y a verificar la tabla de verdad de algunos de los dispositivos que serán usados
durante el semestre.
Realizar el montaje y comprobación de diversas funciones lógicas utilizando compuertas
AND, OR, NOT y NAND.
Reconocer la importancia de las características eléctricas de las compuertas.
Materiales
Multímetro.
Fuente.
Osciloscopio
Compuertas varias (una open collector, una schmitttriggery una tri-state; para ello se debe
revisar el manual de Texas e identificar qué número de integrado tiene cada una de esas
características).
Resistencias.
Se aconseja emplear este tipo de DIP SWITCH.
Leds.
NOTASUniversitarias | 8
1. Tarea Previa
¿En qué consiste la salida OPEN COLLECTOR de una compuerta? ¿Cuál es su diferencia con
una salida normal?, ¿Cómo se realiza la conexión de este tipo de integrados?. Buscar circuitos
de aplicación y, dentro de estos, uno que permita chequear su funcionamiento como open
collector.
¿A qué se refiere el término SCHMITT TRIGGER mencionado en algunas compuertas? Buscar
circuitos de aplicación y, entre ellos, uno que permita demostrar la forma como funciona una
compuerta con estas características.
¿A qué se refiere el término TRI-STATE? Buscar circuitos de aplicación. ¿Cómo se puede
verificar el tercer estado? Esta verificación se le debe hacer a la docente.
¿Qué es el fan-in y el fan-out de una compuerta?.
Para la compuerta NAND 74LS00, busque en el datasheet los niveles lógicos de entrada y de
salida (VILmax, VIHmin, VOLmax, VOHmin ). ¿Qué significan estos datos?
2. Procedimiento
2.1. Monte el siguiente circuito:
Familia lógica y numeración:
Característica Medidas Datasheet
VILmax
VIHmin
VOLmax No
VOHmin No
POT
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Utilizando el potenciómetro y midiendo tanto la entrada como la salida de la compuerta, determine
los umbrales de entrada y salida. Para esto, vaya subiendo el voltaje en la entrada a partir de 0V y,
cuando la salida cambie de estado, consigne el valor en la tabla (¿VIHmin o VILmax?). Ahora, baje
la entrada desde 5V. Cuando cambie de valor, consígnelo en la tabla (¿VIHmin o VILmax?). Una
vez medidos, compárelos con los valores consultados en los data sheets. ¿Se cumplen?
2.2. Compare el resultado anterior (2.1), con el siguiente montaje y concluya.
Tomado de C. Baena, J. I. Escudero, Mª P. Parra y M. Valencia. Introducción al laboratorio de electrónica
digital.Sevilla, Septiembre de 2008.http://www.dte.us.es/docencia/etsii/ii/ec/doc/laboratorio/9L3Manual
2.3. Seleccionar un tipo de compuerta que sea open collector y chequear su funcionamiento. Para
ello, el estudiante debe implementar un circuito que permita la comprobación de la característica
propia de esta clase de compuertas.
2.4. Seleccionar una compuerta tri-statey chequear su funcionamiento, a partir del circuito
consultado.
2.5. Seleccionar una compuerta SCHMITT TRIGGER y chequear su funcionamiento
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3. Informe
Redactar un informe donde se incluyan todos los ítems de la tarea previa.
Describir el procedimiento que se siguió para comprobar cada una de las tablas de
funcionamiento de las compuertas y los circuitos que empleó para comprobar el
funcionamiento de cada tipo de compuerta.
Anexe todas las gráficas de simulación solicitadas con su respectivo análisis, como se
explicó en el laboratorio anterior.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la
primera clase y que aparecen al final de este documento.
NOTASUniversitarias | 11
Laboratorio N3
Implementación de circuitos lógicos básicos
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivos
Diseñar circuitos lógicos sencillos.
Familiarizar al estudiante con las técnicas de alambrado.
Aplicar las técnicas de simplificación de funciones a partir de teoremas.
Familiarizar al estudiante con el manejo de PROTEUS, en la simulación de funciones
lógicas.
Materiales (Suministrados por el estudiante)
Multímetro
Fuente
Compuertas varias, según diseño.
Resistencias
Leds
Procedimiento
Realizar el diseño del circuito simplificado, que cumpla con la función lógica y comprobar la tabla
de verdad. A cada grupo se le asignará una función lógica que debe diseñar e implementar,
aplicando teoremas del álgebra de Boole.
a. Y(a,b,c,d,e)=∑(0,1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,14,15,16,18,19,20,21,22,23,24,30)
b. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (1,3,4,5,6,9,11,12,13,14,15,16,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31)
c. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (4,5,6,7,8,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29)
NOTASUniversitarias | 12
d. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (0,2,4,6,7,8,9,10,11,12,13,18,19,20,21,22,23,24,25,26,29,30,31)
e. Y(a,b,c,d,e)= ∑ (1,3,5,7,9,11,12,14,15,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29)
Simplificar aplicando teoremas.
Realizar la simulación en PROTEUS.
Realizar el montaje práctico con compuertas (AND, OR y NOT)
Comprobar la tabla de verdad.
Informe
Entregue el informe impreso y en formato digital, el mismo día del laboratorio, al finalizar de la
sesión. El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de
realizar. Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase
y que aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar
completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 13
Laboratorio N4
Funciones Multiterminales I
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivo
Adquirir habilidades en la solución de problemas de aplicación en la vida real y en el
diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales multiterminales, empleando álgebra
de Boole.
Materiales (Suministrados por el estudiante)
Compuertas según el diseño
Fuente
Leds
DipSwitch
Introducción
Un circuito combinacional multiterminal transforma información binaria de entrada a los datos de
salida requeridos. Estos circuitos se emplean en sistemas digitales, para generar decisiones de
control binario o para proporcionar funciones digitales que se requieren en el procesamiento de
datos. El circuito combinacional puede describirse por medio de una tabla de verdad que muestre
las relaciones binarias entre las n variables de entrada y las m variables de salida, de la siguiente
forma:
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ENTRADAS Xi SALIDAS Zi
Procedimiento
Realizar la tabla de verdad que dé solución al problema expuesto a continuación. Escribir todas las
posibles funciones de conmutación y simplificar empleando los teoremas del álgebra de Boole.
Problema de Diseño
Diseñar un circuito constituido por 4 pulsadores (A, B,C,D) y 3 lámparas indicadoras (L1, L2, L3).
El circuito debe cumplir las siguientes condiciones de funcionamiento:
L1 se activará si se oprimen sólo 2 pulsadores no consecutivos.
L2 se activará si se oprimen sólo 2 pulsadores consecutivos.
L3 se activará si se oprimen 3 pulsadores.
L3 Y L2 se activarán, si se oprimen4 pulsadores.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar de la sesión.
El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar. No
olvide el análisis de las simulaciones. Siga las normas para presentación de laboratorios que se
indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar
completamente alambrado.
Xn-1 . . . X2 X1 Zm Zm-1 . . . Z2 Z1
0
1
...
2n-1
NOTASUniversitarias | 15
Laboratorio N5
Funciones Multiterminales II
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
OBJETIVOS
Adquirir habilidades en la solución de problemas de aplicación en la vida real y en el
diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales multiterminales.
Emplear los métodos de simplificación de funciones.
Materiales (Suministrados por el estudiante)
Compuertas y componentes según el diseño
Fuente
Procedimiento
Realizar la tabla de verdad que da solución al problema expuesto a continuación; escribir todas las
posibles funciones de conmutación y simplificar empleando los diferentes métodos aprendidos.
Tener en cuenta las expresiones normalizadas, como suma de productos y como producto de sumas
y los equivalentes NAND y NOR del circuito. Realizar un análisis de cuál es el circuito ideal para
implementar (MEJOR ALTERNATIVA DE DISEÑO).
Problema de diseño
Un sistema de tráfico, que se emplea para controlar el acceso de vehículos desde una vía secundaria
a una autopista, presenta las siguientes especificaciones:
Existen 3 carriles en la vía secundaria, cada uno con luz propia de parada (rojo) o acceso
libre (verde).
NOTASUniversitarias | 16
El carril central tiene prioridad (en verde) sobre los otros dos. Si no hay vehículo en el carril
central, pero sí en uno de los carriles laterales, se aplicará un esquema denominado “round
robin” (método para seleccionar todos los elementos en un grupo de manera equitativa y en
un orden racional. Es desarrollar un secuencia para tomar turnos, en este caso para alternar
entre izquierdo y derecho.) a estos carriles, de forma que la luz verde se alternará entre uno
y otro (izquierdo y derecho).
Debe diseñarse la parte del controlador que determina cuál de las luces es verde (en lugar de roja).
Las especificaciones del controlador son:
Entradas:
SC- sensor de vehículo en el carril central (hay vehículo 1, no hay 0)
SI- sensor de vehículo en el carril izquierdo (hay vehículo 1, no hay 0)
SD- sensor de vehículo en el carril derecho (hay vehículo 1, no hay 0)
RR- Señal de “round robin” (izquierdo 1, derecho 0)
Salidas:
LC- Luz del carril central (verde 1, roja 0)
LI- Luz del carril izquierdo (verde 1, roja 0)
LD- Luz del carril derecho (verde 1, roja 0)
Diagrama básico del sistema a diseñar
Funcionamiento
1. Si hay un vehículo en el carril central LC es 1.
2. Si no hay vehículos en el carril central ni en el derecho entonces LI es 1.
3. Si no hay vehículos en el carril central ni en el izquierdo, pero lo hay en el derecho, entonces LD
es 1.
NOTASUniversitarias | 17
4. Si no hay vehículos en el carril central pero los hay en los dos carriles laterales, entonces si RR
es 1 será LI = 1.
5. Si no hay vehículos en el carril central pero los hay en los dos carriles laterales, entonces si RR
es 0 será LD = 1.
6. Si LC, LI o LD no se han especificado en 1 en alguno de los puntos anteriores, entonces vale 0.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.
El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
No olvide el análisis de las simulaciones
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar
completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 18
Laboratorio N6
Funciones Multiterminales III
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivo
Adquirir habilidades en el diseño y montaje de circuitos lógicos combinacionales
multiterminales usando los métodos de simplificación.
Materiales (suministrados por el estudiante)
Fuente de voltaje regulada (5 v)
Multímetro.
Protoboard.
Circuitos integrados según su diseño.
Display de siete segmentos.
Problema
Diseñe un conversor de código Binario a BCD o de Binario al código Hexadecimal, visualizando
los números en un display de siete segmentos, de acuerdo a una línea de selección (S), de manera
que cuando la selección sea 0, se observe el código BCD (del 0 al 9) y cuando sea 1, se observen
los números del 0 al 9 y adicionalmente las letras A,b,C,d, E y F.
NOTASUniversitarias | 19
Diagrama de bloques del diseño
Procedimiento
a. Diseñe el conversor de código simplificado al máximo (mínimo # de CI).
b. Busque todas las alternativas de diseño. Incluya la representación de la función en términos de
NAND y en términos de NOR) y escoja, justificando, la que sea más conveniente de implementar.
c. Busque en el manual las características del display y de los CIs que va a emplear.
d. Una vez tenga el diseño y haya simplificado al máximo, realice la simulación, utilizando Proteus.
e. Monte el circuito diseñado y compruébelo.
En la primera sesión se debe entregar la simulación del circuito óptimo y el avance en el circuito
alambrado. En la segunda sesión se debe entregar el circuito funcionando y el informe completo.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste (segunda
sesión).
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido y la simulación analizada.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito que debe estar
completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 20
Laboratorio N7
Implementación de una función lógica
empleando decodificadores y multiplexores
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivo
Comprender el funcionamiento lógico de los circuitos decodificadores y comprobar su
funcionamiento implementando una función lógica.
Materiales (suministrados por el estudiante)
Compuertas según las necesidades del diseño.
Módulos MSI.
Fuente
Tarea Previa
- Realice el diseño correspondiente a su grupo con el mínimo # de CI.
- Busque en el manual, las características del decodificador a utilizar.
- Una vez tenga el diseño, realice la simulación en Proteus.
Procedimiento
A cada grupo de estudiantes se le asignará una función lógica de 4 variables para que la
implemente, utilizando:
a. Decodificadores 74LS139.
b. Un MUX74151.
NOTASUniversitarias | 21
Es muy importante la consideración del aspecto económico; recuerde que el costo es menor
cuando se optimiza el diseño para usar el mínimo de componentes.
Diagrama de bloques del diseño
FUNCIONES A ASIGNAR
1. f (A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,10,12,13,14,15,20,21,22,23,28,29,30,31) + (3,4,6,11,16,17)
2. f (A,B,C,D,E) = (1,2,5,7,8,9,11,12,13,15,16,20,21,22,23,28,29,30,31) + (3,4,6,13,14)
3.f ( A,B,C,D,E) = (0,3,5,8,10,12,13,15,16,20,21,22,23,28,29,30) + (1,4,6,11,14,27,31)
4. f(A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,9,10,12,14,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (3,4,6,7,11,13)
5. f(A,B,C,D,E) = (0,1,2,5,8,9,10,12,13,14,16,17,20,21,22,23,24,27,28,29,31) + (3,4,6,7,11,30)
6. f(A,B,C,D,E) = (1,3,5,8,9,10,12,14,15,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (2,4,6,7,11,13,27)
7. f(A,B,C,D,E) = (1,2,5,8,9,11,12,14,16,17,20,21,24,23,28,29,30,31) + (3,4,6,7,10,13,18,19)
8. f(A,B,C,D,E) = (1,2,3,5,8,9,11,12,14,16,17,20,21,23,24,28,29,30,31) + (0,4,6,7,10,18,19)
En la primera sesión se debe entregar la simulación del circuito óptimo con Mux y Decos y el
avance en el circuito alambrado. En la segunda sesión se deben entregar los dos circuitos
funcionando y el informe completo.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar
completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 22
Laboratorio N8
Aplicación de módulos combinacionales
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivos
Comprender el funcionamiento lógico de los circuitos decodificadores.
Realizar diseños simples a partir de decodificadores.
Equipos y materiales
Compuertas y componentes según las necesidades del diseño.
Módulos MSI.
Transistores y resistencias.
Fuente
Problema
Diseñar un sistema digital capaz de controlar 3 dispositivos (Una fotorresistencia que active un led
cuando haya oscuridad, un zumbador (buzzer) que suene de manera intermitente cada segundo y un
motor dc), de acuerdo con la siguiente tabla.
S1S0 FUNCION
0 0 Se activa el led
0 1 Se activa el motor DC (5V)
1 0 Se activa el buzzer, cada segundo
NOTASUniversitarias | 23
Se deben tener en cuenta los dispositivos y protecciones necesarias, para poder realizar la conexión
de los circuitos integrados a los dispositivos que se requiere activar. Se evaluará la optimización de
cantidad de componentes en el diseño.
Informe
Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe estar
completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 24
1 2 3
5 6
7 8
4
9
# 0 *
MÓDULOS MSI
y Circuitos
adicionales
Laboratorio N°9
Aplicación de módulos MSI
conversor de teclado
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivo
Diseñar e implementar una aplicación práctica de los módulos MSI.
Equipos y materiales
Compuertas según las necesidades del diseño.
Módulos MSI según diseño
Teclado según diseño.
Problema
Se requiere construir un circuito electrónico que permita visualizar en un display de 7 segmentos, al
menos, los números de 0 a 9 correspondientes a las teclas oprimidas en un teclado así:
Diagrama de bloques del diseño
Si no existe ninguna tecla oprimida, el display debe estar totalmente apagado.
Se evaluará la optimización de cantidad de componentes en el diseño.
Tarea Previa
NOTASUniversitarias | 25
Consulte los tipos de teclados disponibles en el mercado y los diferentes módulos MSI que podría
utilizar para desarrollar la práctica. Tenga en cuenta que el mercado local es relativamente reducido.
Por tal motivo, es posible que necesite consultar con distribuidores en otras ciudades. Utilice
catálogos y manuales para determinar qué módulos MSI y qué tipos de teclado puede utilizar para
llevar a cabo la práctica teniendo en cuenta factores como sencillez del diseño, costos, etc.
Procedimiento
Desarrolle el circuito diseñado y preséntelo funcionando en el laboratorio junto con el informe.
Nota: Es importante conservar el diseño de esta práctica ya que puede ser, en parte o totalmente,
utilizada en prácticas y proyectos posteriores.
Informe
El informe debe incluir la investigación realizada en la tarea previa incluyendo tipos de teclados,
costos y ubicación de los distribuidores. Además, debe sustentar su diseño con base en las
características mencionadas anteriormente y las que usted considere necesarias. Incluya por lo
menos 2 de ellos en las alternativas de solución del informe final, teniendo en cuenta tipos de
teclados y posibles módulos para su control.
Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar la sesión.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
Nota importante: La hora del laboratorio es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe
estar completamente alambrado.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
NOTASUniversitarias | 26
Laboratorio N°10
Aplicación de módulos MSI.
Codificadores, conversores de código y multiplexores
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivo: Diseñar e implementar una aplicación práctica de los módulos MSI.
Equipos y Materiales
Compuertas y componentes según las necesidades del diseño.
Módulos MSI según diseño.
Problema
Diseñar un circuito digital que permita ayudar en el sistema de seguridad de una empresa que
requiere del monitoreo del estado (abierta o cerrada) de 8 puertas, P0 a P7. Estas puertas poseen un
sensor que se activa (en alto) cada vez que la puerta está abierta. El vigilante mediante tres
dipswitch (el vigilante conoce el código binario), va generando el código binario y cada vez que
genera un código, se visualiza en un display de 7 segmentos el número de la puerta que se está
verificando. Mediante unos leds (LED_0 hasta LED_7), se verificará el estado de la puerta (led
encendido: puerta abierta, led apagado: puerta cerrada).
NOTASUniversitarias | 27
Diagrama de bloques del diseño
Por ejemplo si el vigilante coloca el código CBA = 001, y el sensor de la puerta 1 está en cero,
indicando que la puerta, está cerrada, entonces el LED_1 estará apagado y en el display se
visualizará el número 1.
Puerta 1 Cerrada
Pero si el vigilante coloca el código CBA = 001, y el sensor de la puerta 1 está en uno, indicando
que la puerta está abierta, entonces el LED_1 estará encendido y en el display se visualizará el
número 1.
NOTASUniversitarias | 28
Puerta 1 Abierta
Procedimiento
Diseñe un circuito digital, a partir de módulos combinacionales, que solucione el problema. Para
ello se debe tener en cuenta la utilización de la menor cantidad de componentes.
Realice la simulación del circuito diseñado en Proteus.
Monte el circuito.
Este informe debe incluir las cotizaciones y los costos reales que tendrían el diseño y montaje
en una empresa. Adicionalmente considerar el diseño para que no se requiera de un vigilante
que genere el código binario.
Informe
Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido. Siga las normas para
presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este
documento.
Nota importante: La hora del laboratorio, es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe
estar completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 29
Laboratorio N11
Módulos Aritméticos Combinacionales I
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivo: Diseñar circuitos que cumplan con funciones aritméticas a partir de módulos
combinacionales.
Equipos y Materiales
Compuertas y componentes según las necesidades del diseño.
Módulos MSI.
Fuente
Displays
Problema
Diseñar un circuito capaz de realizar la suma de dos números BCD (A y B), y entregue el resultado
en dos displays de 7 segmentos. Dentro de las alternativas de solución, contemplar la posibilidad de
realizarlo a partir de solomódulos MSI y diseñando parte del circuito empleando compuertas.
Diagrama de bloques del diseño
NOTASUniversitarias | 30
Se evaluará la optimización de cantidad de componentes en el diseño.
Procedimiento
1 Sesión: Entregar simulación completa en Proteus y comenzar a alambrar el circuito.
2 Sesión: Entregar el circuito alambrado funcionando y el informe correspondiente.
Informe
Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido. Siga las normas para
presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este
documento.
Nota importante: La hora del laboratorio, es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe
estar completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 31
Laboratorio N12
Módulos Aritméticos Combinacionales II
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivo: Diseñar circuitos que cumplan con funciones aritméticas a partir de módulos
combinacionales.
Equipos Materiales
Compuertas y componentes según las necesidades del diseño.
Módulos MSI.
Fuente
Displays
Problema
Diseñe un circuito capaz de detectar entre 3 números BCD, el mayor, indicando con leds de colores
si A, B o C es el mayor, o si los tres sin iguales. Adicionalmente, se debe visualizar en un display el
valor del número mayor.
Diagrama de bloques del diseño
NOTASUniversitarias | 32
A continuación se muestra un ejemplo del funcionamiento
Se evaluará la optimización de cantidad de componentes en el diseño.
Procedimiento
1 Sesión: Entregar simulación completa en Proteus y comenzar a alambrar el circuito.
2 Sesión: Entregar el circuito alambrado funcionando y el informe correspondiente.
Informe
Entregue el informe junto con la simulación el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido. Siga las normas para
presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que aparecen al final de este
documento.
Nota importante: La hora del laboratorio, es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe
estar completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 33
Laboratorio N13
Introducción a los PLDs y al WINCUPL
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivos
Conocer el software de simulación para el diseño con PLDs.
Manejar el programador para programación de PLDs.
Aplicar los conocimientos de módulos combinacionales en la programación sobre PLDs
sencillos.
Equipos y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS
Procedimiento
Diseñe en un PLD, un CONVERSOR BCD/7SEGMENTOS, para un display de ánodo común
(para ello, intente conservar al nombre de los pines de los integrados comerciales), utilizando el
WINCUPL. Verificar el funcionamiento, a partir de la simulación del código desarrollado sobre la
GAL22V10 de Proteus a partir del archivo .jed.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste.
El informe debe incluir los pasos que se siguieron en el diseño e implementación del problema.
Además debe incluir el CD con los archivos .pld, y los que genera el Wincupl luego de la
compilación y simulación. Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron
durante la primera clase y que aparecen al final de este documento.
NOTASUniversitarias | 34
Laboratorio N14
Aplicación de módulos combinacionales en PLDs
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivo: Aplicar los conocimientos de módulos combinacionales en la programación sobre PLDs
sencillos.
Equipos y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS
Problema
Diseñe en un PLD, un sumador de dos números de 3 bits y visualice el resultado en 2 displays,
utilizando el WINCUPL.
El diseño debe realizarse de manera jerárquica, es decir, a partir de módulos pequeños que se
interconectan para lograr el módulo deseado más grande. Para esto, se deben diseñar los
módulosaritméticos básicos (Full adder), determinando la función lógica para ellos. Y luego el
circuito que conecte varios de los full adder diseñados para lograr el Sumador de 3 bits solicitado.
Diseñe en WINCUPL y cargue el archivo .jed en el simulador PROTEUS, junto con el circuito
completo.
Solo se puede emplear una GAL.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar éste.
El informe debe incluir los pasos que se siguieron en el diseño e implementación del problema.
Además debe incluir el CD con los archivos .pld y los que generan el wincupl y el archivo de
proteus.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento
NOTASUniversitarias | 35
Laboratorio N15
Diseño de un Procesador Combinacional
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivos
Familiarizar al estudiante con el diseño de Sistemas Digitales que realicen operaciones
logicas y aritmeticas.
Implementar diseños de WINCUPL empleando la herramienta de PROTEUS para simular
PLDs.
Equipos Y Materiales: PC con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS
Procedimiento
Diseñar una ALU de 4 bits combinacional que cumpla con las siguientes caracteristicas:
A. Existen unas lineas de selección que determinan si se realiza una resta, una suma, o una de
las siguientes funciones lógicas(revisar cual le corresponde a su grupo).
S1 S0 operacion
00 X+Y Aritmética
01 X-Y
10 Fun lógica 1 Lógica
11 Fun lógica 2
NOTASUniversitarias | 36
B. Función lógica que le corresponde a cada grupo:
1. NAND y NOR 2. AND y OR
3. XOR y NOT 4. NOR y NAND
5. EXOR y NOR 6. NAND y EXOR
7. NEXOR y OR 8. NOT y EXOR
9. AND Y NEXOR 10.NOR Y NEXOR
C. La resta debe de realizarse en C´2(complemento a dos) y se debe tener en cuenta cuando X<Y o
X>Y y un bit que permita conocer si el resultado de la resta es negativo o positivo.
Se le dará una nota adicional al equipo que muestre la visualización de las respuestas en
Displays.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa el mismo día del laboratorio, al finalizar éste, DONDE
INCLUYA LAS SIMULACIONES EN PROTEUS CON SU RESPECTIVO ANÁLISIS.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento
NOTASUniversitarias | 37
Laboratorio N16
Diseño de un Secuenciador con RAM
Tiempo: 2 sesiones de laboratorio
Objetivo
Familiarizar al estudiante con el diseño sobre memorias.
Equipos Y Materiales
C con WINCUPL (versión estudiantil) y PROTEUS
Procedimiento
Estudiar detalladamente el proceso de programación de el proceso de escritura de una
memoria RAM.
Consulte como conectar un contador decadal de 4 bits.
Para barrer las posiciones de la memoria, emplee un contador binario de 4 bits.
Empleando una memoria RAM (7489 o similar), diseñar un circuito capaz de generar una
secuencia lumiosa(leds) como se muestra en la tabla.
NOTASUniversitarias | 38
Tabla de la seuencia a generar
Diagrama de bloques del diseño
1000
0100
0010
0001
0010
0100
1000
0000
1111
0000
1100
1110
1111
1110
1100
1000
NOTASUniversitarias | 39
Observar el video disponible en:
http://www.youtube.com/watch?v=_trwdTvtuVI
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar éste.
Incluya las posibles alternativas y la justificación del diseño escogido.
El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de realizar.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase y que
aparecen al final de este documento.
Nota importante: La hora del laboratorio, es solo para hacer el chequeo del circuito, que debe
estar completamente alambrado.
NOTASUniversitarias | 40
Laboratorio N17
Conversor análogo a digital (ADC)
Tiempo: 1 sesión de laboratorio
Objetivo
Familiarizar al estudiante con los converores de señal Análoga a Señal Digital ADC0804
Equipos y Materiales
PC con PROTEUS
Procedimiento
Realizar en Proteus, el esquemático que se prenenta a continuación. Una vez verificado que el
esquemático simula, realizar el siguiente chequeo para verificar como funciona un conversor ADC:
La señal ESCRITURA, es una señal cuadrada de 5Khz, con un dutty cycle del 90% del
tiempo en alto y salida TTL (5V).
Ajuste el voltaje del pin Vref/2, a opartir del potenciometro POT2 hasta llegar a 2.5V (la
mitad del voltaje de polarización).
Ajuste el potenciómetro POT1, para que el pin Vin tenga un voltaje equivalante al 99% del
voltaje de polarización.
Mueva el potenciómetro POT2, hasta que la salida del ADC cambie de 1111 1110 a
1111 1111
Que parámetro se puede calcular al realizar este procedimiento?
NOTASUniversitarias | 41
Mueva el Potenciometro POT1 en todo el rango de variación y construya una tabla con 10
valores (bien distribuidos), para corroborar la correspondencia entre el voltaje analógico y
la salida digital.
Implemente en Proteus una aplicación para este conversor.
Realice sus propias conclusiones respecto al funcionamiento del conversor ADC.
Informe
Entregue el informe junto con la tarea previa, el mismo día del laboratorio al finalizar éste.
El informe debe incluir sus conclusiones personales acerca de la práctica que acaba de
realizar.
Siga las normas para presentación de laboratorios que se indicaron durante la primera clase
y que aparecen al final de este documento.
NOTASUniversitarias | 42
Conversor Análogo a digital
NOTASUniversitarias | 43
Formato de presentación del informe de Laboratorio
Electrónica Digital I
Encabezado:
Número del Laboratorio, Nombre del Laboratorio
Fecha de entrega
1. Objetivos
2. Materiales empleados
3. Alternativas de solución
4. Justificación de la solución escogida y circuito final implementado
5. Solución a las preguntas (si las hay)
6. Simulaciones y análisis de las simulaciones
7. Conclusiones (observaciones personales acerca de la experiencia
al haber realizado su laboratorio)
8. Bibliografía
Notas
Recuerde que la presentación del informe se hace en el momento de entregar el circuito en
funcionamiento.
El circuito debe estar completamente alambrado al llegar a la sesión de laboratorio y solo se emplea
este tiempo para realizar cambios de último momento.
NOTASUniversitarias | 44
Recomendaciones generales sobre el informe escrito:
- Redactar un informe, donde se incluyan todos los ítems de la tarea previa, incluyendo los archivos
en copia digital e impresa.
- Incluir en el informe: planteamiento del problema, posibles soluciones.
- Justificar la solución escogida, procedimiento de diseño y diagramas esquemáticos, de bloque o de
flujo según se requiera en cada diseño.
- Anexar todas las gráficas de simulación requeridas analizadas; los gráficos, para que adquieran
sentido, deben tener sus comentarios personales referentes a lo que puede observarse en este.
- Incluir sus conclusiones acerca de la práctica.
- Se debe entregar impreso y un CD con las simulaciones.
Nota importante:
Los circuitos deben estar completamente alambrados para la hora del laboratorio; la
presentación del cableado debe estar organizada.
El no cumplimiento de alguna de estas normas tendrá un descuento de 0,5 en la nota final de
la práctica.