ELECTRONICA DIGITAL

FREDERY FABIAN POLANIAS

• FACULTAD : INGENIERIA Y CIENCIAS AGROINDUSTRIALES• PROGRAMA : INGENIERIA ELECTRONICA• ASIGNATURA :CIRCUITOS DIGITALES I• 2. JUSTIFICACIÓN

• La tecnología para el área de Electrónica es cambiante a pasos acelerados y estamos viviendo el proceso de renovación de equipos de tecnología analógica a sistemas digitales, por consiguiente es prioritario para los estudiantes ver esta asignatura.

• 3. OBJETIVO GENERAL

• Introducir al estudiante en los circuitos análogos y digitales, comprendiendo los conceptos básicos.

ELECTRONICA DIGITAL

El objetivo de la electrónica aplicada es construircircuitos electrónicos para que los electrones secomporten de la manera que a nosotros nos interese.

La electrónica digital es una parte de la electrónica quese encarga de sistemas electrónicos en los cuales lainformación está codificada en dos únicos estados. Adichos estados se les puede llamar "verdadero" o"falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a queen un circuito electrónico digital hay dos niveles detensión.

La electrónica digital ha alcanzado una gran importanciadebido a que es utilizada para realizar autómatas y por serla piedra angular de los sistemas microprogramados comoson los ordenadores o computadoras.

un circuito digital trabaja con números y sólo con números.Veremos que existen muchísimas formas de representar elmismo número (de hecho, existen infinitas formas), pero sólounas pocas son las que nos interesarán para los circuitosdigitales.

•Sistema binario•Sistema octal•Sistema hexadecimal

COMPUERTAS LOGICAS

En este tema vamos a resumir brevemente

dando una clara y concreta definición

cuales y cuantas son las compuertas

lógicas mas importantes.

Aquí daremos a conocer que son, como

están compuestas y su respectiva

demostración.

INTRODUCCION

• Definición: Las compuertas lógicas son dispositivos que

operan con aquellos estados lógicos y funcionan igual que una

calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una

operación, y finalmente, te muestra el resultado.

Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante

un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se

corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad.

Compuertas Lógicas

• Posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será

una suma entre ambas... Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1

= 1, el tema es que se trata de una compuerta O Inclusive es

como a y/o b

*Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida sea

también 1*

1. Compuertas Lógicas Básicas

1.1Compuerta Lógica OR

• La ecuación característica que describe el comportamiento de

la puerta OR es:

F=A+B

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OR

Podemos definir la puerta

O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al

menos una de sus entradas está a 1.

Demostración Compuerta OR

Aplicaciones compuerta OR

• Una compuerta AND tiene dos entradas como

mínimo y su operación lógica es un producto

entre ambas, no es un producto aritmético,

aunque en este caso coincidan.

(Su salida será alta si sus dos entradas están a

nivel alto)

1.2 Compuerta Lógica AND

• La ecuación característica que describe el comportamiento de

la puerta AND es:

F=(A).(B)

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta AND

Demostración Compuerta AND

Aplicaciones compuerta AND

• Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por

ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto) obtendrás en su

salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone

de una sola entrada. Su operación lógica es (s) igual a (a)

invertida

1.3 Compuerta Lógica NOT

• La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:

• F=A

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOT

Se puede definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en su entrada.

Demostración Compuerta NOT

Aplicaciones compuerta NOT

• El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta

resulta de la inversión de la operación lógica o inclusiva es

como un no a y/o b. Igual que antes, solo agregas un círculo a

la compuerta OR y ya tienes una NOR.

2. Compuertas Lógicas Compuestas

2.1 Compuerta Lógica NOR

• La ecuación característica que describe el comportamiento de

la puerta NOR es:

F=A+B=A x B

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOR

Se puede definir como una puerta que proporciona el estado

inverso del que esté en su entrada.

Demostración Compuerta NOR

Aplicaciones compuertas NOR

• Responde a la inversión del producto lógico de sus entradas,

en su representación simbólica se reemplaza la compuerta

NOT por un círculo a la salida de la compuerta AND.

2.2 Compuerta Lógica NAND

La ecuación característica que describe el comportamiento de la

puerta NAND es:

F=AB=A+B

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NAND

Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su

salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus entradas están a 1.

Demostración Compuerta NAND

Aplicaciones compuertas NAND

• Es OR Exclusiva en este caso con dos entradas (puede tener

mas, claro...!) y lo que hará con ellas será una suma lógica

entre a por b invertida y a invertida por b.

*Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus

entradas es 1*

OTRAS COMPUERTAS

Compuerta OR-EX o XOR

• La ecuación característica que describe el comportamiento de

la puerta XOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOR

Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado

uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej.: 1 y 0,

0 y 1 (en una compuerta de dos entradas).

Demostración Compuerta OR-EX o

XOR

Buffer's

Ya la estaba dejando de lado..., no se si viene bien incluirla aquí pero de todos modos es bueno que la conozcas, en realidad no realiza ninguna operación lógica, su finalidad es amplificar un poco la señal (o refrescarla si se puede decir). Como puedes ver en el siguiente gráfico la señal de salida es la misma que de entrada.

Para describir un circuito digital utilizaremos ecuaciones matemáticas. Sin embargo, estasecuaciones tienen variables y números que NO SON REALES, por lo que NO podemos aplicarlas mismas propiedades y operaciones que conocemos. Hay que utilizar nuevas operaciones ynuevas propiedades, definidas en el ALGEBRA DE BOOLE

ARDUINO

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. El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos deentrada/salida. Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328,Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo demúltiples diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo queimplementa el lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque(boot loader) que corre en la placa.

PRACTICAS CON ARDUINO

Primer contacto: Hola Mundo en ArduinoEl primer paso antes de comprobar que la instalación es correcta y empezar a trabajar con Arduino es abrir algunos ejemplos prácticos que vienen disponibles con el dispositivo. Es recomendable abrir el ejemplo “led_blink” que encontraremos en el menú File, Sketchbook, Examples, led_blink. Este código crea una intermitencia por segundo en un led conectado en el pin 13. Es cuestión de comprobar que el código es correcto, para eso, presionamos el botón que es un triángulo (en forma de "play") y seguidamente haremos un "upload" (que es la flecha hacia la derecha) para cargar el programa a la placa. Si el led empieza a parpadear, todo estará correcto.Veamos el código necesario para conseguirlo:# define LED_PIN 13 void setup () { // Activamos el pin 13 para salida digital pinMode (LED_PIN, OUTPUT); } // Bucle infinito void loop () { // Encendemos el led enviando una señal alta digitalWrite (LED_PIN, HIGH); // Esperamos un segundo (1000 ms) delay (1000); // Apagamos el ledenviando una señal baja digitalWrite (LED_PIN, LOW); // Esperamos un segundo (1000 ms) delay (1000); }

VHDL VHDL es el acrónimo que representa la combinación de VHSIC y HDL, dondeVHSIC es el acrónimo de Very High Speed Integrated Circuit y HDL es a su vez elacrónimo de Hardware Description Language.

Dentro del VHDL hay varias formas con las que podemos diseñar el mismocircuito y es tarea del diseñador elegir la más apropiada.Funcional: Describimos la forma en que se comporta el circuito. Esta es la formaque más se parece a los lenguajes de software ya que la descripción essecuencial. Estas sentencias secuenciales se encuentran dentro de los llamadosprocesos en VHDL. Los procesos son ejecutados en paralelo entre sí, y enparalelo con asignaciones concurrentes de señales y con las instancias a otroscomponentes.Flujo de datos: describe asignaciones concurrentes (en paralelo) de señales.Estructural: se describe el circuito con instancias de componentes. Estasinstancias forman un diseño de jerarquía superior, al conectar los puertos deestas instancias con las señales internas del circuito, o con puertos del circuito dejerarquía superior.Mixta: combinación de todas o algunas de las anteriores.

PRACTICAS VHDL

BiestableA continuación se muestra el proceso que describe un biestable D activado porel flanco de subida del reloj (CLK). Este biestable tiene una señal de resetasíncrona (RST). El dato D se guarda en el biestable hasta el siguiente flanco desubida del reloj.entity BIEST is port(RST: in std_logic; -- Reset asincrono CLK: in std_logic; -- RelojD: in std_logic; -- Dato de entrada Q: out std_logic); -- Salida (dato guardado enel biestable) end BIEST; architecture D of BIEST is begin biest_D : process(RST,CLK) begin if RST = '1' then -- Reset asincrono Q <= '0'; elsif CLK'event and CLK ='1' then -- Condicion de reloj activo por flanco de subida Q <= D; end if; endprocess; end D;

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Mandado, Enrique “Sistemas electrónicos digitales” 7ª Edición Ed. Marcombo (1992) Barcelona ISBN 8426711707Morris, M. Mano “Lógica digital y diseño de computadores” Ed. Prentice Hall (1989) ISBN 9688800163Morris, M. Mano “Diseño digital” Ed. Prentice Hall (2003) México ISBN 9702604389Hamburg VHDL archive. http://tech-www.informatik.uni-hamburg.de/vhdl/IEEE Standard 1076 “IEEE Standard VHDL Language Reference Manual” (2000) ISBN (Edición Impresa) 0738119482 ISBN (del PDF) 0738119482 http://www.cs.indiana.edu/classes/p442/reading/VHDLref.pdf o (2002) http://standards.ieee.org/catalog/olis/arch_dasc.htmlTTL Data Book http://upgrade.cntc.ac.kr/data/ttl

http://www.engadget.com/tag/Arduino/