2014 20 14 SISTEMAS DIGITALES
Integrantes Ca!a"#o Diego C$rdo%a Diego Es"or&a Da%id
Mecatrónica Paralelo: “A”
'e(as"o )(%aro Contenido
MISIÓN Y VISIÓN DE LA ESPE..............................................................................3
MISIÓN Y VISIÓN DE LA CARRERA DE INENIER!A MECA"RÓNICA................. MECA"RÓNICA.......................# ......# "EMA............................ "EMA................................................ ........................................ ....................................... ............................................... ............................ $ %&'E"IV%S:.................. %&'E"IV%S:...................................... ........................................ ........................................ ....................................... ............................ ......... $ %&'E"IV%S ENERAL............... ENERAL................................... ........................................ ........................................ ................................. ............. $ %&'E"IV%S ESPEC!(IC%S................................... ESPEC!(IC%S....................................................... ...................................... ........................... ......... $ IN"R%D)CCIÓN:.................... IN"R%D)CCIÓN:........................................ ....................................... ....................................... ....................................... ................... $ MARC% MARC% "EÓRIC%:.................... "EÓRIC%:........................................ ........................................ ....................................... ................................... .................. * P+erta %R ,-#LS32..................... ,-#LS32......................................... .......................................................... ................................................ .......... * P+erta N%" ,-#LS/#........................... ,-#LS/#............................................... .................................................. ........................................ .......... * P+erta AND ,-#LS/0...................................... ,-#LS/0.......................................................... ......................................... ............................. ........ Sc1itt "rier "rier ,CD #/43................................................................... #/43............................................................................... ............ (otocel5a6.............. (otocel5a6................................. ....................................... ........................................ ........................................ ............................... ........... "eri6to "eri6torr ,LM7/2....................... ,LM7/2........................................... ........................................ ................................................. ............................. 0 Le56......................... Le56............................................. ....................................... ....................................... ...................................... ............................. ........... 0 8+9a5ore6................ 8+9a5ore6................................... ....................................... ........................................ ........................................ .......................... ...... 4 ME"%D%S DE RED)CCIÓN........................ RED)CCIÓN........................................... ....................................................... .................................... 4 MA"ERIALES MA"ERIALES Y E)IP%S.............................. E)IP%S.................................................. .................................................... .................................. ..7/ 7/ PR%CEDIMIEN"%...............................................................................................7/ E'ERCICI%S E'ERCICI%S PR%P)ES"% 7........................................ 7............................................................ ...................................... .................. 7/ Con6tr+cción..................................................................................................72 E'ERCICI%S E'ERCICI%S PR%P)ES"% 2........................................ 2............................................................ ...................................... .................. 73 Con6tr+cción..................................................................................................7# ANALISIS DE RES)L" RES)L"AD%S.................................. AD%S................................................................. ............................................. ................ 7# No;e5a5e6.....................................................................................................7$ C%NCL)SI%NES:... C%NCL)SI%NES:....................... ........................................ ....................................... ....................................... .................................. .............. 7$ REC%MENDACI%NES:........................................................................................7$ &I&LI%RA(!A:........ &I&LI%RA(!A:........................... ....................................... ........................................ ........................................ ................................ ............ 7$
MISIÓN Y VISIÓN DE LA ESPE
2
MISIÓN Formar académicos profesionales e investigadores de excelencia, creativos, humanistas, con capacidad de liderazgo, pensamiento crítico y alta conciencia ciudadana; generar, aplicar y difundir el conocimiento y proporcionar e implantar alternativas de solución a los problemas del país, acordes con el Plan Nacional de esarrollo!
VISIÓN "l #$%&, líder en la gestión del conocimiento y de la tecnología en el 'istema de (ducación 'uperior, con prestigio internacional y referente de pr)ctica de valores éticos cívios y de servicio a la sociedad!
MISIÓN Y VISIÓN DE LA CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
3
MISIÓN Formar *ngenieros +ecatrónicos de excelencia, creativos, humanistas, con capacidad de liderazgo, pensamiento crítico y alta conciencia ciudadana, generar, aplicar y difundir el conocimiento, proporcionar e implementar alternativas de soluciones a los problemas del país en el )rea de la +ecatrónica, acorde con el Plan Nacional de esarrollo!
VISIÓN. "l #$%&, ser líder en la formación de *ngenieros +ecatrónicos de excelencia, producción del conocimiento y de la tecnología en el campo de la +ecatrónica, referente de pr)ctica de valores éticos, cívicos y de servicio a la sociedad ecuatoriana!
TEMA: iseo y construcción de los e-ercicios planteados en 'istemas igitales con la aplicación de .ircuitos *ntegrados y .ompuertas /ógicas
#
OBJETIVOS: OBJETIVOS GENERAL isear y .onstruir los circuitos de los e-ercicios de aplicación con la utilización de .ompuertas /ógicas y .ircuitos *ntegrados tanto para la m)0uina de monedas como para el sistema de alarma contraincendios!
OBJETIVOS ESPECÍFICOS (stablecer el diseo de solución para los e-ercicios de aplicación establecidos 1ealizar las pruebas respectivas de cada uno de los circuitos para evidenciar
posibles fallas y realizar las respectivas correcciones! 'imular los circuitos en el soft2are proteus con la finalidad garantizar su correcto funcionamiento! /levar a cabo la construcción de cada una de las ma0uetas referentes a cada e-ercicio de aplicación para poder palpar físicamente su correcto funcionamiento! 1ealizar pruebas de funcionamiento y corregir posibles fallas
INTRODUCCIÓN: /a importancia de este traba-o radica en la gran utilización 0ue presentan los .ircuitos *ntegrados en la electrónica! /os .ircuitos *ntegrados son uno de los dispositivos m)s importantes en la electrónica ya 0ue si no fuera por ellos; no contaríamos con la tecnología 0ue actualmente poseemos! /a razón de su uso es por su tamao; ya 0ue estos circuitos pueden contener miles de transistores y otros componentes como resistencias, diodos, resistores, capacitores, etc!; y medir solamente unos centímetros! .abe recalcar también el uso de las compuertas lógicas las cuales existen en una gran variedad, cada una con un comportamiento perfectamente definido, y es posible combinarlas entre sí para obtener funciones nuevas! esde el punto de vista pr)ctico, podemos considerar a cada compuerta como una ca-a negra, en la 0ue se introducen valores digitales en sus entradas, y el valor del resultado aparece en la salida! .ada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, 0ue expresa en forma de lista el estado de su salida para cada combinación posible de estados en la3s4 entrada3s4!
MARCO TEÓRICO:
$
Puerta OR (!LS"#$ /a puerta 51 o compuerta 51 es una puerta lógica digital 0ue implementa la disyunción lógica 6se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha! .uando todas sus entradas est)n en $ 3cero4 o en 7"8", su salida est) en $ o en 7"8", mientras 0ue cuando una sola de sus entradas est) en % o en "/9", su '"/*" va a estar en % o en "/9"!
'e puede ver claramente 0ue la salida : solamente es $ 3$ lógico, nivel ba-o4 cuando la entrada " como la entrada 7 est)n en $! (n otras palabras la salida : es igual a $ cuando la entrada " y la entrada 7 son $
Puerta NOT (!LS%!$ /a puerta N59 o compuerta N59 es una puerta lógica digital 0ue implementa la negación lógica 6se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha! .uando su entrada est) en $ 3cero4 o en 7"8", su salida est) en % o en "/9", mientras 0ue cuando su entrada est) en % o en "/9", su '"/*" va a estar en $ o en 7"8"! 'e puede ver claramente 0ue la salida : solamente es % 3% lógico, nivel alto4 cuando la entrada " est) en $ o en 7"8", mientras 0ue la salida : solamente es $ 3$ lógico, nivel ba-o4 cuando la entrada " est) en % o en "/9"!
Puerta AND (!LS%&$
*
.ada compuerta tiene dos variables de entrada designadas por " y 7 y una salida binaria designada por
S')*tt Tr*++er (CD !%,"$ (s un circuito integrado con cuatro compuertas N"N pero de tipo 'chmitt! 'irve para varias cosas y el término sólo se refiere a 0ue tiene diferentes niveles para interpretar un $ y un % lógicos 3histéresis4! (so ayuda a hacer m)s estables a los circuitos de detección
D*a+ra)a -e '/e0*1/ -e u/ S')*tt Tr*++er (CD !%,"$ (xisten diferentes maneras de conexión de este dispositivo sin embargo uno de los m)s comunes es=
Ft'e2-a3 >na fotocelda es una resistencia, cuyo valor en ohmios varía ante las variaciones de la luz! (stas resistencias est)n construidas con un material sensible a la luz, de tal manera 0ue cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción 0uímica, alterando su resistencia eléctrica!
-
>na fotocelda presenta un ba-o valor de su resistencia ante la presencia de luz, y, un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz! /a fotocelda se emplea para controlar el encendido autom)tico del alumbrado p?blico! 9ambién se utiliza ampliamente en circuitos contadores electrónicos de ob-etos y personas, en alarmas, etc!
Ter)*3tr (LM4%#$ (l termistor es una resistencia termoestable 0ue puede ser utilizada tanto en circuitos de continua como en corriente alterna! Por ser baratos y f)ciles de usar se los prefiere a otros componentes a la hora de disear circuitos sencillos!
Le-3 /( se define por sus siglas como diodo emisor de luz, no es m)s 0ue un pe0ueo chip de material semiconductor, 0ue cuando es atravesado por una corriente eléctrica, en sentido apropiado, emite luz monocrom)tica sin producir calor, es decir un componente electrónico semiconductor, con polaridad por lo 0ue se usar) en funciones de sealización, estética y, actualmente iluminación
0
5u)6a-re3 @umbador, buzzer en inglés, es un transductor electroac?stico 0ue produce un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono! 'irve como mecanismo de sealización o aviso, y son utilizados en m?ltiples sistemas como en automóviles o en electrodomésticos, incluidos los despertadores! *nicialmente este dispositivo estaba basado en un sistema electromec)nico 0ue era similar a una campana eléctrica pero sin el bada-o met)lico, el cual imitaba el sonido de una campana!
METODOS DE REDUCCIÓN Ma7a3 -e 8ar/au+ >n mapa de Aarnaugh provee una manera alternativa de simplificación de circuitos lógicos! (n lugar de usar las técnicas de simplificación con el )lgebra de 7oole, t? puedes transferir los valores lógicos desde una función booleana o desde una tabla de verdad a un mapa de Aarnaugh! (l agrupamiento de ceros $ y unos % dentro del mapa te ayuda a visualizar las relaciones lógicas entre las variables y conduce directamente a una función booleana simplificada! (l mapa de Aarnaugh es a menudo usado para simplificar los problemas lógicos con #, B o C variables!
MATERIALES Y E9UIPOS Protoboard Fuente de %#Dcc .ables multipar Pinzas y cortadoras .autín Pistola de silicón .artón Pega
4
9i-eras .ircuitos integrados= EC/'$C 3N594 EC/'$ 3"N4 EC/'B# 3514 .C$GB7( 3N"N 'mith 9rigger4 Potenciómetros= #$H, I$H %$$H 1esistencias de BB$ ohmios, %A 9ermistores /+ %$& 3%A4 Fotoceldas /(s de varios colores @umbadores
PROCEDIMIENTO EJERCICIOS PROPUESTO 4 U/ 3*3te)a -e a2ar)a '/tra */'e/-*3 3e '/e'tar a 'uatr '/)uta-re3 ;4< ;#< ;" = ;!. S* 3e a't*>a u/ -e e3t3 '/)uta-re3 -e6er e/'e/-er3e u/a 3*re/a S4. S* 3e a't*>a/ -3 )3 '/)uta-re3 e/ ?r)a 3*)u2t/ea -e6er/ -ar a>*3 2a 3*re/a S4 = u/a 3e+u/-a 3*re/a S#. ; 4 % % % % % % % % 4 4 4 4 4 4 4 4
;# ; " % % % % % 4 % 4 4 % 4 % 4 4 4 4 % % % % % 4 % 4 4 % 4 % 4 4 4 4
;! S4 S#
'e debe obtener la respectiva función acorde a cada sirena!
% 4 % 4 % 4 % 4 % 4 % 4 % 4 % 4
.on el % lógico se activa las sirenas y con el cero se apagan
% 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
% % % 4 % 4 4 4 % 4 4 4 4 4 4 4
:%, :#, :B y :C son termistores los cuales representan los conmutadores de entrada! (l termistor al recibir calor disminuye su resistencia lo cual permite el paso de corriente, interpret)ndose así este nivel como un uno lógico!
M@TODO DE REDUCCIÓN MAPAS DE ARNAUG Fu/'*1/ Pr*)era S*re/a
7/
S 1= A + B + C + D
CD AB $$ $% %% %$
$$
%$%%
%$
$ $
$ %
% %
$ %
% $
% %
% %
% %
S 2= AD + CD + AB + BD + BC + DC
(
)
(
)
S 2= D A + B + C + B A + C + DC
< Cir"*ito Si!*(ado
77
C/3tru''*1/
72
Se reali=ó la con6tr+cción 5e la a>+eta con la c+al lle;areo6 a ca9o la 5eo6tración 5el correcto ?+ncionaiento 5el circ+ito 5el e@ercicio 7. Eleao6 6ilicona ara antener lo6 ca9le6 en 6+ l+ar. Se coloca el circ+ito ara5o B 6e reali=an la6 re6ecti;a6 coneione6 con la6 9ocina6.
Lo6 teri6tore6 5e9en 6er calenta5o6 inicialente ara >+e +e5an ?+ncionar.
73
Se roce5e a colocar lo6 teri6tore6.
Se reali=aron la6 r+e9a6 re6ecti;a6 5el ?+ncionaiento.
EJERCICIOS PROPUESTO # Se -e3ea -ete'tar u t*73 -e )/e-a3 3e */3erta/ e/ u/a )u*/a e07e/-e-ra. La3 )/e-a3 ue 3e a'e7ta/ 3/ -e % 't>3.< #'t>3 = 4% 't>3. Para e22 3e '2'a/ tre3 ?t'e2-a3 a -*3ta/'*a '/>e/*e/te< -e )a/era ue 2a )/e-a -e 4% 't>3.< 312 'u6ra 2a ?t'e2-a C 2a )/e-a -e #'t>3< 312 2a3 ?t'e2-a3 B = C = 2a )/e-a -e %'t>3< 2a3 tre3 ?t'e2-a3 A< B = C
A % % % % 4 4 4 4
B % % 4 4 % % 4 4
C % 4 % 4 % 4 % 4
4% % 4 % % % % % %
# % % % 4 % % % %
% % % % % % % % 4
M % % 4 % 4 4 4 %
'e activa en sensor en uno lógico cuando la moneda tapa la fotorresistencia y avisa el valor de la misma al prenderse un led!
´ B ´ C X 25= A
7#
´ B C X 10= A X 50= ABC
C AB $$ $% %% %$
$$
%$$ %
$ $
% %
$ %
´ + A B ´ M = B C
Cir"*ito Si!*(ado
7$
C/3tru''*1/ 7*
Se conectó el circ+ito a5ec+a5aente.
Se roce5ió a colocar la6 ?otocel5a6 en el interior 5e la ca@a >+e eleareo6.
Con la aB+5a 5e ca@a6 5e ?ó6?oro6 6e in6talaron lo6 LED6 5e 6ali5a B lo6 ca9le6 5e coneión.
7-
Se intó la ca@a B 6e roce5e a eti>+etar ca5a 6ali5a.
Se reali=an la6 re6ecti;a6 r+e9a6 5e ?+ncionaiento.
ANALISIS DE RESULTADOS (n el primer e-ercicio se emplea una vela para encender un termistor, cuando se enciende solo un termistor se enciende la primera alarma! .uando se encienden dos o m)s termistores al mismo tiempo se encienden ambas alarmas! /os termistores funcionan como resistencias! .uando se aplica calor a uno, disminuye su resistencia y por ende permite el paso de la corriente en un tiempo determinado! (n el segundo e-ercicio se pudo demostrar el correcto funcionamiento del circuito mediante el uso de cada moneda, ya sea de %$, #I y I$ centavos, ya 0ue se prendía su respectivo /(, también se realizó una prueba empleando una ficha con un agu-ero en el centro con la finalidad de 0ue se pueda probar el funcionamiento del /( +, el cual muestra si hay incoherencias en las entradas del sistema! .ada fotocelda debe ser cubierta completamente para enviar una seal por lo 0ue se las colocaron estratégicamente para 0ue cada moneda tape respectivamente una, dos y tres fotoceldas!
70
N>e-a-e3 urante el desarrollo de los e-ercicios se presentaron varios inconvenientes, entre los cuales destacan circuitos integrados defectuosos 0ue nos entregaban datos erróneos a pesar de 0ue el circuito se encontraba conectado correctamente! (n lo 0ue respecta al e-ercicio de las alarmas se presentó inconvenientes con los termistores, debido a 0ue es necesario calentarlos con anterioridad para 0ue puedan funcionar, pero si se los calentaban demasiado estos tendían a romperse! Para evitar el ruido se empleó una compuerta N"N 'chmitt 9rigger, ya 0ue había problemas con el funcionamiento de los termistores y se tomó la idea empleada en el e-ercicio n?mero #!
(n lo 0ue respecta al segundo e-ercicio, las fotoceldas envían seales analógicas con lo cual las compuertas lógicas no pueden traba-ar, por lo 0ue se empleó una compuerta N"N 'chmitt 9rigger! /as compuertas 'chmitt69rigger son dispositivos 0ue se utilizan para convertir seales imperfectas, lentas o con ruido en seales digitales bien definidas, r)pidas y sin ruido! 1ealizan las mismas funciones lógicas de las compuertas comunes pero poseen ciertas características distintivas especiales! .uando el e-ercicio no presentó resultados favorables, se empleó un /( para poder encontrar el lugar en el cual fallaban las conexiones!
CONCLUSIONES: (l éxito del proyecto depende de una correcta conexión y de la paciencia
para verificar 0ue cada parte de los mismos funcionen adecuadamente! /os termistores realizan la función de interruptores, cuando se calientan
disminuyen su resistencia y permiten el paso de corriente en un tiempo determinado, si se enfrían cierran el paso de corriente! /as fotoceldas funcionan cuando se interfiere la luz 0ue reciben las mismas,
por lo 0ue se las colocó adecuadamente para 0ue cada moneda interfiera en la luz de una, dos y tres fotoceldas respectivamente! /a compuerta N"N 'chmitt 9rigger es un circuito integrado 0ue nos
permite convertir seales imperfectas, lentas o con ruido en seales bien definidas, r)pidas y sin ruido!
74
RECOMENDACIONES: /as conexiones son numerosas por lo 0ue se recomienda realizarlas con calma para evitar errores 0ue dificulten el desarrollo del pro yecto! /os dispositivos empleados en el proyecto son de valor considerable y f)cilmente pueden daarse por lo 0ue se recomienda tener sumo cuidado al momento de emplearlos para evitar gasto innecesarios! 1evisar el correcto funcionamiento de cada circuito integrado debido a 0ue puede fallar el proyecto a?n si est) correctamente diseado y conectado!
BIBLIOGRAFÍA: 7urbano, /! 3%I de "bril de #$%B4! Scribd ! 3'istemas digitales preparatorio4 1ecuperado el %% de 8unio de #$%C, de http=JJes!scribd!comJdocJ%B&$$BGGIJP1(P"1"951*56E Electrónica Unicrom! 3s!f!4! 3isplay de E 'egmentos4 1ecuperado el %% de 8unio de #$%C, de http=JJ222!unicrom!comJ9utKdisplay6E6segmentos!asp Lonzales, +! 3s!f!4! Monografias.com! 3"lgebra 7ooleana4 1ecuperado el B% de +ayo de #$%C, de http=JJ222!monografias!comJtraba-os%CJalgebraboleanaJalgebraboleana!shtml /alaleo, ! 38unio de #$%B4! Sistemas Digitales! 1ecuperado el %% de 8unio de #$%C, de http=JJsistemasdigitalesuce!blogspot!comJ#$%BJ$&Jcomo6encender6un6display6de6E6 segmentos!html +olina!
3s!f!4! Circuitos Integrados. 1ecuperado el %% de +ayo de http=JJ222!profesormolina!com!arJelectronicaJcomponentesJintJelecKdigit!htm
2/
#$%C,
de
