INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INGENIERIA MECANICA
ELECTRONICA DIGITAL APLICADA
USO DE LAS COMPUERTAS LOGICAS
MARTINEZ RODRIGUEZ FERNANDO
6MM4 2012360523
PROF. CASTILLO VIEYRA MARIMARG
COMPUERTAS LOGICAS
Las compuertas lógicas son un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, multiplican, niegan o afirman, incluyen incluyen o excluyen excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip. Las compuertas lógicas !", #$ y !#% son la base esencial para la construcción de cual&uier circuito digital. 'n base a estas se construyen construyen las otras( !!", !#$ )#$ y )!#$.
EJEMPLOS DE USO DE LAS COMPUERTAS COMPUERTAS LOGICAS
1: Ca!"a#$%a. *or *or un lado lado ingr ingres esas as los los dato datos, s, la comp compue uert rta a real reali+ i+a a la oper operac ació ión n lógi lógica ca correspondiente a su tipo, y finalmente, muestra el resultado en algún display.
2: D&!$#'('!a#$% )'*a%'$ 's un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada natural, -", etc./ de ! bits de entrada y 0 líneas de salida ! puede ser cual&uier entero y 0 es un entero menor o igual a 1!/, tales &ue cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. !ormalmente, estos circuitos suelen encontrarse como decodificador 2 demultiplexor. 'sto es debido a &ue un demultiplexor puede comportarse como un decodificador.
8
Su función principal es la de direccionar espacios de memoria. 3n decodificador de ! entradas es capa+ de direccionar 1 ! espacios de memoria. *ara poder direccionar 45b de memoria se necesitarían 46 bits, ya &ue la cantidad de salidas seria 1 46, igual a 4617. "e esta manera( on 16 bits se tienen 1 16 lo &ue e&uivale a 40b. on 96 bits se tienen 1 96 lo &ue e&uivale a 4:b.
3: CONTROL DEL NIVEL DE AGUA
'l hidro nivel es un sistema muy comple;o y antiguamente muy sencillo cuya finalidad es, como su mismo nombre lo indica, la de controlar el nivel de lí&uidos en un depósito, po+o, etc. "e tal manera &ue cuando el po+o este lleno se detenga un hidrobomba o bomba periférica para el llenado de po+os, para así evitar el sobrellenado del mismo sin &ue se desperdicie el agua, por otro lado, una ve+ &ue el agua se agote del po+o, hará &ue se active la hidrobomba nuevamente para el llenado del po+o, cumpliendo el siglo de llenado de un po+o elevado, pero en este caso sin la intervención del hombre.
4: ALARMA PARA VENTANAS A)IERTAS Las alarmas están compuestas por un circuito de control, un dispositivo sonoro o sirena y varios elementos externos de detección.
5: ALARMA CONTRA RO)O+ INUNDACION Y FUEGO Se reali+ara un sistema de seguridad para proteger una bodega el cual consta de 9 sensores &ue se activaran de acuerdo a tres eventos posibles robo, inundación y fuego/. omo elementos de salida se encenderán un led ro;o suponiéndose &ue es una sirena( S/, un led amarillo suponiéndose &ue es un extractor( '/ y un led a+ul suponiéndose &ue es una lámpara( L/ 'l funcionamiento seguirá la siguiente rutina( 8
La sirena se activa en caso de &ue alguno de los tres sensores *, < y / se active.
8
'l extractor se enciende cuando el sensor de humo emita una se=al. La lu+ se encenderá en el eventual caso de &ue dos o mas sensores se activen. %abla de verdad(
ircuito(
0onta;e en protoboard(
6: SEMAFORO *ara reali+ar este semáforo, solo deben saber como llenar tablas de verdad, hacer mapas de >arnauhg para reali+ar el circuito con compuertas !" y #$. 'ste semáforo tendrá la siguiente lógica ?erde( 'nciende por @ segundos paga 4 segundo 'nciende 4 segundo paga 4 segundo 'nciende 4 segundo paga 4 segundo marillo( 'nciende 1 segundos Se apaga $o;o( 'nciende 7 segundos. on eso tenemos 4@ segundos, y por lo &ue usando en número binario tendríamos &ue usar 7 condicionales, lo &ue nos dará un total de 4A posibles combinaciones, y tres salidas ?erde, amarillo y ro;o/ ?ariables de 'ntrada ( " ?ariables de Salida ( ?erde marillo $o;o
Ta,a #& V&%#a# - " ? $ 66 6 666 6 66 644 6 6 66 4646 6 66 4446 6 64 6646 6 64 6446 6 64 4666 6 64 4446 6 46 6666 6 46 6446 6 46 4664 6 46 4464 6 44 6666 4 44 6466 4 44 4666 4 44 4466 4
C$*($%-& a &a /a,a #& &%#a#+ $ -aa #& a%*a" "a* a: ?erde
marillo
$o;o
Y !$* &$ /&*&-$ $ !'%!"'/$ !$-,'*a!'$*a&: ?erde
marillo
$o;o
7: D'a8 #& 7 &-&*/$ !$* !$-"&%/a $'!a "ise=ar por medio de álgebra booleana y mapas de >arnaugh e implementar en una tablilla protoboard un convertidor de código binario a código BCsegmentos de 1 bits. 'l comportamiento del sistema debe corresponder con la siguiente tabla(
E*/%a#a S92
S91
6
6
6
4
4
6
4
4
Sa'#a
Ta,a 1. C$-$%/a-'&*/$ #& S'/&-a
D el diagrama del sistema es el siguiente(
*ara ayudarnos a hacer ese dise=o lógico podemos valernos de la siguiente tabla(
'ntradas
Salidas
"igito
SE1
SE4
g
f
e
d
c
b
a
6
6
6
4
4
4
4
4
4
6
6
4
6
6
6
6
4
4
6
4
4
6
4
6
4
4
6
4
4
1
4
4
4
6
6
4
4
4
4
9
: RO)OT SEGUIDOR DE LINEA
La familia lógica utili+ada para la implementación del circuito es la %%LLógica %ransistorC%ransistor/.uatro compuertas #$ F B7LS91/, cuatro compuertas !" FB7LS6G/ y cuatro compuertas !#% FB7LS67/.Los dos recuadros en ro;o, son las entradas &ue excitan al circuito, estas se=ales provienen de los sensores !DB6, marcadas como inputSiSensor i+&uierdo/ y inputSdsensor derecho/. La salida 9 de la compuerta #$ se conecta al motor i+&uierdo y la salida A al motor derecho. Lógicamente antes de excitar los motores, estas se=ales son amplificadas por la etapa de potencia &ue veremos a continuación.
Las se=ales procedentes del circuito lógico, no son lo suficientemente fuertes para excitar los motores, previamente tendrán &ue se amplificadas.'sto se consigue con un transistor en emisor común, funcionando en conmutación corte,saturación/.on esto conseguimos una ganancia en corriente en el colector respecto a la base.'s en el colector donde conectamos los motores. 'n la imagen se puede apreciar el monta;e de los dos circuitos, son idénticos, uno para el motor i+&uierdo y el otro para el derecho.
;: ELEVADOR *ara resolver el problema primeramente se debe crear una variable &ue mar&ue el *iso en "ecimal , y cada piso correspondiente,*4,*1,*9,*7,*@,*A/H La salida serán( 6, 4, 1. La tabla de verdad es(
nali+ando para cada piso la combinación se dará (
$epresentando en las salidas 6,4,1/ %endríamos(
La grafica de este ircuito es(
10: ALARMA DE CINTURON EN UN AUTOMOVIL
La siguiente proposición describe la forma en &ue puede funcionar dicho sistema( La alarma suena si la llave está en el contacto, cuando la puerta está abierta y el motor no está funcionandoH o si las luces están encendidas cuando la llave no está en el contacto, o si el cinturón de seguridad del conductor no está a;ustado cuando el motor está funcionandoH o si el asiento del pasa;ero está ocupado y su cinturón de seguridad no se ha a;ustado, cuando el motor está funcionando. onstruya el circuito lógico correspondiente al sistema usando únicamente circuitos B766. $eali+ando al tabla de verdad(
0apa de >arnot(
$educiendo la función por tabla de >arnot, la función &uedaría(
'l circuito, con los integrados B766, &uedaría de la siguiente forma(