Laboratorio N2

Diseño de Circuitos Combinacionales 

1. Capacidades Terminales:

• 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.

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2. Fundamento Teórico:

Compuertas Logicas:

• NAND: Esta compuerta es literalmente la contraparte de la compuerta AND, ya que en su propio nombre es el combinación de NOT y AND, lo que significa que presentará un resultado positivo si, se toman las entradas que AND no tomaría.





      




NOR: Al igual que con la compuerta NAND esta compuerta es la contraparte funcional inversa de la compuerta OR, esta obedecerá a un patrón inverso al de OR. Se representa de la siguiente manera:

        

•  OR EXCLUSIVO (XOR): Este tipo de compuertas son una derivación de las compuertas básicas que comentamos al comienzo, tienen una condición de salida no tan transparente como los casos anteriores, pero son muy utilizadas en el mundo de la electrónica digital. La salida deja de ser tan intuitiva con en los casos anteriores, de manera que es necesario diagramar la tabla de verdad para calcular correctamente el resultado.Para una compuerta XOR de dos entradas podemos decir que a la salida va un uno si las dos entradas son distintas. Esta compuerta tiene 2 tipos, de tres entradas y de 3 entradas. Su representación es la siguiente:

•  NOR EXCLUSIVO (XNOR):Una compuerta NOR - exclusiva o XNOR opera en forma exactamente opuesta a una compuerta XOR, entregando una salida baja cuando una de sus entradas es baja y la otra es alta y una salida alta cuando sus entradas son ambas altas o ambas bajas. Es decir que una compuerta XNOR indica, mediante un lógico que su salida, cuando las dos entradas tienen el mismo estado. Esta característica la hace ideal para su utilización como verificador de igual en comparadores y otros circuitos aritméticos.

•  Software PROTEUS: Proteus es una aplicación para la ejecución de proyectos de construcción de equipos electrónicos en todas sus etapas: diseño del esquema electrónico, programación del software, construcción de la placa de circuito impreso, simulación de todo el conjunto, depuración de errores, documentación.Con este software las fases de prueba no suponen la necesidad de volver a construir nuevos prototipos con el ahorro de costos y tiempo que ello supone. 

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3. Desarrollo del Problema Propuesto:

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:

ı Señal S: Indica si hay sol

ı Señal L: Indica si llueve

ı Señal V: Indica si hay mucho viento

ı 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

Elaboración de la Tabla de Verdad:

En esta ocasión se utilizara una pagina web que desarrolla tanto tablas de verdad  como circuitos lógicos:

Posteriormente se procede a desarrollar el nuestro circuito digital:

DeDesarrollado en la siguiente pagina web: http://www.32x8.com/

Simulación: Se procede a realizar la simulación del circuito previamente analizado:

Nota: En nuestra simulación se añade compuertas NO ya que en nuestro resultado segun la pagina web utilizada se muestra entradas negadas, pero no se añaden compuertas NO

Implementación en Protoboard: Finalmente se procede a implementar el circuito lógico a nuestro protoboard.

En esta ocasión se añade un  control mediante una entrada digital, lo cual nos permite accionar nuestros resultados directamente de nuestra computadora, como se puede apreciar en la imagen.

4. Observaciones:

En la descripción funcional  empleamos una tabla de verdad, también se pudo apreciar en la descripción estructural, mediante un diagrama que muestre los componentes elementales y sus interconexiones, ademas se puede recalcar que a pesar de cambiar el orden de las variables siempre se tendrá una respuesta correcta. En cuanto a la tabla de Karnaugh, se puede decir que nos percatamos que esta es de forma cilíndrica, lo que quiere decir que la ultima cifra y la primera se pueden agrupar. A pesar de desarrollar un  buen circuito tuvimos deficiencias con las compuertas, ay que algunas no funcionaban correctamente.

5. Conclusiones:

Para esta práctica, gracias a la implementación de circuitos lógicos combinacionales, se pudo diseñar e implementar un sistema de automatización comercial, nos dimos cuenta que aplicando herramientas de minimización digital (mapas de Karnaugh), se pudo obtener un diseño óptimo, igualmente, constatamos que las consideraciones prácticas juegan un papel importante a la hora del montaje como tal, como fueron las corrientes de sumidero de las compuertas, la digitalización de señales por medio de compuertas, el numero máximos de compuertas que pueden ser conectadas a una variable ( fan out ), etc., cabe destacar que, en el sistema de automatización comercial, este tópico no hizo tanto peso,debido a que el número de compuertas no fue significativo,pero en diseños más complejos la situación ya es un poco diferente.

6: Integrantes:

• Mendoza Aguilar, Elard Alonso.

• Mendoza Ruiz, Eduardo Fernando.

• Morocco Anco, Angel Joel.