proyecto codigo morse.electronica digital.pdf

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Roberto Oropeza C. Ronald Miranda Ortega

ÍNDICE I ANTECEDENTES Y PROPÓSITO……………………………………………………..… Página 2 CAPÍTULO 1 1 Introducción 1.1 Antecedentes………………………………………………………………………………………………. 3 1.2 Problemática actual…………………………………………………………………………...3 1.3 Justificación del proyecto …………………………………………………………………... 3

1.4 Objetivos………………………………………………………………………………………….………… 4 1.4.1 Objetivo principal………………………………….…………….……….………… 4 1.4.2 Objetivos secundarios………………………………….………….…...…………. 4 1.5 Descripción del proyecto……………………………...………….……………..…………… 4 1.6 Alcance del proyecto……………………………………………….………….….….……… 5

II DESARROLLO DEL PROYECTO Y SIMULACIÓN………………………………….….….…. 6 CAPÍTULO 2 2 Generalidades 2.1 Referencia Topológica………………………………………………………………………. 7 2.2 Marco teórico………………………………………………………………………………..... 8 2.3 Fundamentos del proyecto………………………………………………………………….. 8 2.4 Especificaciones técnicas………………………………………………………… .…….….. 9 2.5 Diseño de los circuitos del proyecto…………………………………………….……….. 10 2.6 Selección de componentes…………………………………………………….………...... 26 2.7 Circuitos resultantes…………………………………………………………………………34

III PRUEBAS EN LABORATORIO …………………………………………………………………. 36 CAPÍTULO 3 3 Instrumentación 3.1 Equipo de medida utilizada…………………………………………………….…….….… 37 3.2 Guía de mediciones y Pruebas de laboratorio…………………………………..……… 37

IV ANALISIS ECONÓNICO…………………………………..……………………………………… 41 CAPÍTULO 4 4.1 Elaboración de costos del proyecto………………………………………………………. 42

V CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………… 43 CAPÍTULO 5 5 Conclusiones y Recomendaciones 5.1 Conclusiones…………………………………………………………………………………44 5. 2 Recomendaciones……………………………………………………….….….….…….… 44 Bibliografía………………………………………………………………………………..………………. 44 Anexos…………………………………………………………………………………………………..… 45 Tablas………………………………………………………………………………………………….….. 48

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I

ANTECEDENTES Y PROPÓSITO

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CAPÍTULO 1 1 Introducción El código Morse o también conocido como alfabeto Morse es un sistema de representación de letras y números mediante señales emitidas de forma intermitente. En la actualidad, el alfabeto Morse tiene aplicación casi exclusiva en el ámbito de los radioaficionados. También se utiliza en la aviación instrumental para sintonizar las estaciones VOR (VHF Omnidirectional Range, que en castellano significa Radiofaro Omnidireccional de VHF.), ILS (Instrument Landing System, que significa Sistema de aterrizaje instrumental) y NDB (radioayudas a la navegación). las cartasradio, de navegación está indicada junto con una señal Morse que sirve,Enmediante para confirmar que la hafrecuencia sido sintonizada correctamente. 1.1 Antecedentes Fue desarrollado por Alfred Vail mientras colaboraba en1835 con Samuel Morse en la invención del telégrafo eléctrico. Vail creó un método según el cual cada letra o número era transmitido de forma individual con un código consistente enrayas y puntos, es decir, señales telegráficas que se diferencian en el tiempo de duración de la señal activa. La duración del punto es la mínima posible. Una raya tiene una duración de aproximadamente tres veces la del punto. Entre cada par de símbolos de una misma palabra existe una ausencia de señal con duración aproximada a la de un punto. Entre las letras de una misma palabra, la ausencia es de aproximadamente tres puntos. Para la separación depalabras transmitidas el tiempo es de aproximadamente tres veces el de la raya. Morse reconoció la idoneidad de este sistema y lopatentó junto con el telégrafo eléctrico. Fue conocido como «American Morse Code» y fue utilizado en la primera transmisión por telégrafo. 1.2 Problemática actual La transmisión de las señales de este código se la realizaba a través de medios físicos, en los cuales, por ejemplo, para larga distancia se requería un sistema grande y complicado. Actualmente se cuenta con diferentes medios de transmisión inalámbricos de señales digitales, por lo tanto, sería bueno contar con un sistema decodificador para llevar de simples puntos y rayas (señales de voltajes cortos y largos) a un código binario determinado. Las asignaciones del alfabeto Morse convencional, consistente en señales de puntos y rayas, para cada símbolo, fueron desarrollados de acuerdo a los parámetros estadísticos de las frecuencias de uso de los símbolos (en el idioma Inglés), es decir, que los símbolos más utilizados presentaban una codificación con la menor cantidad de puntos y/o rayas. De la misma manera es posible modificar la codificación de los símbolos a utilizarse, de manera que la escritura sea del menor tiempo posible, de acuerdo a lo requerido. Por ejemplo, en ocasiones se requiere escribir y enviar números, para lo cual se activará el selector de números, y la escritura de números será la más óptima. 1.3 Justificación del proyecto La necesidad de obtener un sistema de comunicación de pequeñas dimensiones, que posibiliten srcinar un sistema de codificación en el que se asigne a una combinación en particular un símbolo (letra, número, incluso palabra, etc.) para lograr transmitir una idea a través de medios inalámbricos de transmisión. 3

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Debido a que el alfabeto Morse es un lenguaje internacional, sería buenoque se mantenga la forma de escritura convencional yaestablecida, a través de un Manipulador. A pesar de esto, muchas personas no reconocerían la combinación de puntos y rayas, ni el código binario asignado, por lo tanto, es necesario acoplarlo a una pantalla, previamente un interfaz, para lograr visualizar el símbolo transmitido. En el código Morse los números, por ejemplo, tienen una combinación de 5 símbolos lo cual en algunos casos puede llegar a ser moroso, recordemos que en1.2 se mencionó que la asignación de la cantidad de puntos y rayas a cada símbolo era por cuestiones estadísticas, así que para lograr una escritura mas rápida se dará otras asignaciones, pero solo para el caso de números, al cual de caracteres, donde también se incluirá la selección para visualizar las letrasllamaremos mayúsculasselector y minúsculas. 1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo principal - Desarrollar un sistema digital que tenga la misma filosofía de funcionamiento de un telégrafo convencional, aplicándolo en procesos de transmisión, recepción y de procesamiento digital de la información. 1.4.2 Objetivos secundarios - Utilizar un código de gran fama como una aplicación de sistemas digitales, para facilitar procesos de telecomunicación - Emplear el diseño en aplicaciones donde se utiliza ente código hasta la actualidad como ser la aeronáutica y en losradioaficionados - Aplicar conocimientos y razonamientos obtenidos en la materia ETN 601 y parte de ETN 821. 1.5 Descripción del proyecto

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Este sistema contará con unmanipuladory el selector de carácter , el funcionamiento consiste en que para cada símbolo introducido (de la misma forma que se trabaja con un telégrafo convencional) se le asignará un único código en sistema binario lo que a la larga puede extenderse en muchas más aplicaciones debido a la facilidad de trabajar con números binarios. i). El problema inicial es el de hallar un módulo de reconocimiento de pulsos largos y cortos mandados de modo serial de la forma de un telégrafo clásico, a su ves se necesita un reconocedor de niveles bajos largos (espacio entre letras) para el paso de una letra a otra. ii). Una vez obtenido el módulo detector, que asignará un código a cada una de las combinaciones posibles de puntos y rayas, esta información debe ser almacenada para su reconocimiento y su posterior codificación, asignándole otro código para que cada una de las letras, números o símbolos introducidos por el pulsador de entrada o manipulador, ocupen un lugar y posición determinado en el display con en fin de obtener un mejor ordenamiento y así poder visualizar y reconocer el símbolo. Nota: Todos esto procedimientos se los realizara aplicando la teoría de Sistemas Digitales I y II, es decir compuertas, módulos lógicos combinacionales y secuenciales, Registros, M emorias, diagramas de flujo, detector de cambio de nivel, etc. 1.6 Alcance del proyecto Este proyecto, como una aplicación directa, solo da la facilidad de desplegar en una pantalla lo que se está escribiendo en código Morse, así también es posible transmitir el código en sistema binario correspondiente a cada símbolo, también puede ser aplicado en todos los campos en donde el código Morse aún es utilizado, solo sería cuestión de acoplarlo a las necesidades requeridas, por ejemplo: como ya se mencionó, podría aplicarse en la aeronáutica: en Radiofaro Omnidireccional de VHF que se trata de una radioayuda a la navegación que utilizan las aeronaves para seguir en vuelo una ruta prestablecida, en el sistema de aterrizaje instrumental o ILS que consiste de dos subsistemas independientes: uno sirve para proporcionar guía lateral y el otro para proporcionar guía vertical, o en NDB radioayudas a lasenavegación, donde requeriría un sistema de transmisión, y para cualquier aplicación donde utilice código Morsesey se requiera visualizarlo en el alfabeto. Limitaciones Este proyecto como tal de acuerdo a la aplicación, tiene la limitación debida a las limitaciones de la materia ya que para las mejores aplicaciones mencionadas se necesitaría un sistema de transmisión digital, por ejemplo, para su aplicación directa en campos ya mencionados. También se podría referir a las dimensiones, por que en la actualidad es posible encontrar chip´s, microcontroladoes, etc., con la que las dimensiones del circuito final resultante serían considerablemente menores al obtenido es este proyecto. A pesar de que este sistema tiene un solo botón, y un selector de caracteres, en la actualidad se cuentan con aparatos quecontiene más botones en loscuales la escritura se lo realiza de forma más rápida. Las limitaciones de velocidad tendrían que considerarse, ya que esa velocidad seria la velocidad de escritura del operador, pero tiene la ventaja de que solo se cuenta con un manipulador (pulsador), y selectores de caracteres.

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II

DESARROLLO DEL PROYECTO Y SIMULACIÓN

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CAPÍTULO 2 2 Generalidades El Código Morse es un medio de comunicación basado en la transmisión y recepción de mensajes empleando sonidos o rayos de luz y un alfabeto alfanumérico compuesto por puntos y rayas. Aunque este código surgió en el siglo 19, su empleo es perfectamente utilizable hoy en día cuando la existencia de condiciones atmosféricas adversas no permite el empleo de otros medios más desarrollados como, por ejemplo, la transmisión de la voz. Aún cuando en una transmisión inalámbrica por radiofrecuencia realizada solamente con código Morse aparezcan interferencias producidas poroído tormentas sonidos de los puntos las rayas serán siempre reconocibles para el humanoeléctricas, aunque selosescuchen mezclados cony el ruido que produce en esos casos la estática atmosférica. En sus inicios para transmitir y recibir mensajes en Código Morse se empleaba un primitivo aparato inventado en 1844 por Samuel Morse, creador a su vez del propio código que lleva su nombre. Ese aparato constaba de una llave telegráfica de transmisión, que hacía las veces de interruptor de la corriente eléctrica y un electroimán como receptor de los puntos y las rayas. 2.1 Referencia Topológica El código Morse internacional es hoy el más popular entreradio aficionada operadores, donde se utiliza como el patrón para afinar un transmisor por intervalos en el modo de las radiocomunicaciones se refirió comúnmente como “onda continua” o “A LA DERECHA”.

La velocidad relativamente limitada a la cual el código Morse se puede enviar conducido al desarrollo de un número extenso de abreviaturas para apresurar la comunicación. Éstos incluyen prosigns y Códigos de Q, más un formato estandardizado restricto para los mensajes típicos. Este uso de abreviaturas también facilita la comunicación entre los operadores que no comparten un lenguaje común y no tendrían así gran dificultad en modos de la voz que usan que se comunican. Aunque el tradicional llave del telégrafo(llave recta) todavía es utilizado por muchos aficionados, el uso de semi y completamente automático electrónicofijadores (conocido como “desinsecta”) es frecuente hoy. Software también se emplea con frecuencia para producir y para descifrar señales de radio del código Morse. Otras aplicaciones Los operadores expertos en código Morse pueden entender a menudo (“copia”) código en sus cabezas en las tarifas superior a 40 WPM. Las competencias internacionales en el copiado del código todavía se llevan a cabo de vez en cuando. En julio de 1939 en una competencia adentro Asheville en Estados Unidos Ted R. McElroy fijó aún-estar parado de registro para Morse que copiaba, 75.2 WPM.[6] En su libro en línea en enviar de alta velocidad, Guillermo Pierpont N0HFF observa a algunos operadores pudo haber pasado 100 WPM. Por este tiempo son frases y oraciones más bien que palabras de la “audiencia”. La velocidad más rápida enviada siempre por

una llave recta fue alcanzada en 1942 por Harry Turner W9YZE (D. 1992) quién alcanzó 35 WPM en una demostración en un E.E.U.U. Base de ejército.

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En fecha 2007 radiotelégrafos comerciales las licencias todavía están siendo publicadas en los Estados Unidos por la Comisión federal de las comunicaciones. Diseñado para el shipboard y los operadores de la estación de la costa, se conceden a los aspirantes que aprueban examinaciones escritas en teoría de radio avanzada y demuestran habilidad del código de 20 WPM [este requisito se renuncia para los “viejos” (20 WPM) concesionarios adicionales de la

clase]. Sin embargo, desde 1999 el uso del satélite y de los sistemas de comunicaciones marítimos muy de alta frecuencia(GMDSS) esencialmente los han hecho obsoletos. Ayudas de radio de la navegación por ejemplo VORs y NDBs para la difusión aeronáutica del uso que identifica la información bajo la forma de código Morse, aunque muchas estaciones del VOR ahora también proporcionan la identificación de la voz. 2.2 Marco teórico. Usando secuencias estandarizadas de elementos cortos y largos para representarletras, números, puntuación y caracteres especialesde un mensaje dado. Los elementos cortos y largos se pueden formar sonidos, marcas o pulsos, y se conocen comúnmente como los “dits” y los “dahs”.

El código Morse internacional se compone de cinco elementos: 1. marca, punto o “dit corto” (·)- una unidad deseada 2. una marca, una rociada o un “dah más larga” -)( - tres unidades deseada 3. el boquete del intra-carácter (entre los puntos y las rociadas dentro de un carácter) - una unidad desea 4. el boquete corto (entre las letras) - tres unidades desea 5. el boquete medio (entre las palabras) - siete unidades desea Todos estos puntos serán contemplados en el diseño del proyecto. Si digitalizáramos estas señales, se superarían muchos inconvenientes que se presentan con las señales analógicas, señales de tensión y de corriente, los cuales necesitan medios físicos de transmisión, además al cambiar el tipo de procesamiento de señales digitales solo es necesario modificar el software, que para nuestro caso será los datos almacenados en la memoria. 2.3 Fundamentos del proyecto La implementación del Código Morse en formato digital llega a ser una necesidad debido a que la tecnología digital llega a cubrir muchos ámbitos, así también al público en general que cuenta con facilidad con aparatos digitales. Usos para el público en general Un uso importante está señalando para la ayuda a travésSOS o… --- ... . Esto se puede enviar muchas maneras: afinando una radio por intervalos, accionando la palanca de una linterna, golpeando en una estructura, arreglando el material de la tierra (lo más mejor posible hacer un triángulo en lugar de otro), y cualquier otro método imaginable. 8

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En competencias de la velocidad entre los operadores del código Morse y el experto expertos cellphone Mensajería de texto de SMSlos usuarios, código Morse han ganado constantemente, conduciendo a la especulación que los fabricantes del cellphone pudieron construir algún día los interfaces para la entrada del código Morse. Este interfaz traduciría el código Morse entrado en el texto, de modo que pudiera ser enviado a cualquier cellphone SMS-capaz, así el recipiente no necesitaría saber código Morse para leerlo. (Hay terceros que los usos ya disponibles para algunos cellphones que permitan que el código Morse entre para enviar SMS (véase acoplamientos externos)). Otros usos especulados incluyen tomar un uso assistive existente del código Morse (véase abajo) y usar la característica alerta que vibra en el cellphone para traducir mensajes de SMS al código Morse para la “lectura silenciosa, sin manos” de los mensajes entrantes. Código Morse como tecnología assistive El código Morse se ha empleado comotecnología assistive, gente que ayuda con una variedad de inhabilidades para comunicarse. Morse puede ser enviado por las personas con inhabilidades severas del movimiento, mientras tengan cierto control mínimo del motor. En algunos casos esto significa alternativamente soplar en y aspirar en un tubo plástico (interfaz del “soplo y del sip”).

Gente con inhabilidades severas del movimiento además de inhabilidades sensoriales (e.g. la gente que está también sorda u oculta) puede recibir a Morse a través de un zumbador de la piel. En un caso divulgó en el compartimiento del aficionado de radioQST un viejo operador de la radio del shipboard que tenía amovimiento y perdido la capacidad de hablar o de escribir podía comunicarse con su médico (aficionado de radio) centelleo sus ojos en Morse. Un caso confirmado mejor ocurrió en 1966 en queprisionero de guerra Jeremiah Denton, traído en la televisión por el suyo los captores vietnamitas del norte, Morse-centelleo la palabra TORTURA. 2.4 Especificaciones técnicas Los componentes a utilizarse son los siguientes: U1, U3, U8 555 timer U2 74LS 00 : Quad 2-Input NAND Gate U4 74LS 161 : Synchronous 4-Bit Counters U5 74LS 164 : 8-Bit Serial In/Parallel Out Shift Register with Asynchronous Clear U6, U9, U10, U11, U12, U13, U1474LS 273: 8-Bit Register with Clear U7, U24 2816 : Memoria EEPROM U15, U21 74LS 08 : Quad 2-Input AND Gate U16 74LS 32 : Quad 2-Input OR Gate U17, U19 74LS 74 : Dual Positive-Edge-Triggered D Flip-Flop with Preset, Clear and Complementary Outputs U18 74LS 04 : Hex Inverter U20 74LS 86 : Quad 2-Input Exclusive-OR Gate U22 74LS 163 : Synchronous 4-Bit Binary Counter with Synchronous Clear U23 74LS 148 : 8-Line Decimal to 3-Line Octal Priority Encoder U25 74LS 393 : Dual 4-Bit Binary Counter (puede reemplazar a U4) R1, R2 : 1k R3, R5 : 2k R4, R5, RA : 5k RB : 12k 9

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R9, R10, R11 C1, C3, C5 C6 C2, C4 Q1, Q2

: : : : :

330 10nF 10 µF 100µF BC548


(mas especificaciones Ver anexos)

2.5 Diseño de los circuitos del proyecto

El diagrama de bloques del circuito propuesto es el siguiente:

Figura 2 10

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Este diagrama se divide en dos partes: Asignación de código Generador de caracteres Con fines didácticos se desarrollarán las explicaciones de algunos bloques con el siguiente ejemplo que cuenta con dos ciclos de escritura, uno para “J” y otro para “A” separados por un “espacio entre letras”:

Figura 3 La primera parte tiene la finalidad de asignar un código único en sistema binario para cada una de las posibles combinaciones de puntos y rayas. MANIPULADOR: Para generar pulsos que no contengan ruido ni rebotes, se implementará un latch, y para facilitar el proceso se utilizará un pulsador de 3 terminales, y compuertas NAND como se muestra a continuación:

Figura 4 DETECTOR DE PULSOS LARGOS: Es necesario mencionar que la “raya” tiene una duració n de por lo menos tres veces la duración del “punto”, por lo tanto necesitamos un sistema que, mientras se mantenga presionado en

manipulador, o bien, mientras que la señal se encuentre en un nivel alto un tiempo determinado, la salida cambie de estado, dicho sistema lo obtendremos de un “MONOESTABLE REDISPARABLE”, circuito que puede implementarse con el CI 74LS122, que en un monoestable

redisparable, o bien utilizar el CI 555 timer en su configuración de monoestable redisparable, que es el que se utilizará para el diseño de este módulo. El CI 555 en configuración de monoestable redisparable es el que se muestra a continuación:

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Figura 5 Esta configuración utiliza un transistor PNP, que se puede sustituir con un transistor NPN para lo cual se necesita invertir la señal de entrada, pero como la señal de entrada (Q) viene del latch, la base del transistor será Q* (Q negado) esto se ve a continuación:

Figura 6 Este circuito tiene el siguiente diagrama de tiempo:

Donde T = 1.1 RAC

Figura 7

Realizando un análisis de este módulo si la señal de entrada toma la forma del ejemplo citado inicialmente:

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Figura 8 dpl: estado estable→ “0”

estado inestable→ “1”

Como se puede apreciar, el detector de pulsos largos (dpl), para cada ciclo de escritura, presenta tantas transiciones de su estado inestable a un estado estable como pulsos largos presenta cada código. De acuerdo con el diagrama de bloques, estas transiciones deben ser aprovechadas por el Registro Serie/Paralelo que se lo verá en una sección posterior. DETECTOR DE ESPACIOS ENTRE LETRAS: Este módulo trabaja de la misma forma que el anterior (dpl) con la única diferencia que esta vez lo que detecta es un pulso negativo largo o bien cuando no se introduce ningún pulso por el manipulador, es decir que, a partir del anterior circuito, trabaja con las entradas invertidas, y aprovechando las salidas del latch, el circuito detector de espacios entre letras (deel) quedaría de la siguiente manera:

Figura 9 Realizando un análisis de tiempo de este módulo si la señal de entrada toma la forma del ejemplo citado inicialmente:

Figura 10 Como se puede apreciar en este diagrama la salida del detector de espacio entre letras presenta una transición de su estado inestable al estable después de concluir con la secuencia de 13

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escritura, que es debido al pulso largo que se presenta en Q*. Esto definirá el reinicio de un ciclo de escritura, por lo tanto se utilizará en el borrado del CONTADOR1 y será una señal que inicialice el proceso de despliegue del carácter en la matriz de led`s. DETECTOR DE ESPACIO ESTRE PALABRAS (dep): De acuerdo a la teoría, la ausencia de pulsos durante 7 unidades representa un espacio entre palabras. En nuestro diseño esto ocurriría cuando el manipulador se encuentra en reposo, es en ese estado que contaremos con un contador adicional que cuando termine su conteo de un periodo de una tiempo determinado, una señal al escritura igual que de el detector cambio de nivel es señal que indica mande la conclusión de la la letra ede indica el inicio del (DCN) paso 2,que en ese momento esta acción equivaldrá a que se haya enviado un espacio vacio que será desplegado por el display o borrando el display. Este contador debe funcionar solamente en el ciclo de escritura (paso1), el borrado de este contador debe realizarse cada vez que se utilice el manipulador Q, no debe realizar conteo en el paso 2 y debe iniciar en 0 en el inicio del paso1. El circuito propuesto es el siguiente:

CONTADOR1: El contador 1 que se sincroniza directamente con el manipulador, es decir, la señal del manipulador se conecta al “clock” del contador, tiene la finalidad de contar el número de pulsos

ingresados por el manipulador en un ciclo de escritura, dicho ciclo sea reiniciado por la señal del “deel". El contador trabajará de la formamostrada a continuación:

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Figura 11 De este análisis se puede verificar que el contador nos da el número de pulsos ingresados por el manipulador, que luego son borrados por la señal “deel” para el inicio de un nuevo ciclo de

escritura. REGISTRO1 SERIE/PARALELO: Este registro almacena los datos del Detector de pulsos largos sincronizados a la señal del manipulador. Análisis: si el último pulso introducido es corto, la señal “dpl” se encontrará en nivel alto, por lo tanto el registro almacenará un “uno”, en cambio si el último pulso es largo, la señal “dpl” se

encontrará en un nivel bajo que será almacenado por el registro, y al igual que para el contador1, los datos de este registro serán borrados por la señal deel. Pero con el fin de codificar los pulsos cortos como 0`s y los pulsos largos como 1`s se trabajará con la señal “dpl negado”. Más

claramente se lo observa para nuestro ejemplo en la siguiente figura:

Figura 12

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Donde se ve que la máxima cantidad de pulsos largos es 5, las salidas del registro inicialmente se encuentran en 0 que son desplazados por los nuevos datos registrados de acuerdo a la combinación ingresada. De esta manera es posible asignar un único código en sistema binario para una combinación de puntos y rayas. Se utilizarán 8 bits para esta codificación, los tres primeros vienen del contador y los cinco restantes del registro Serie/paralelo. Para nuestro ejemplo las combinaciones son: J

→

100 11100

A

→

010 10000

REGISTRO2 (8 bits) Paralelo/paralelo: Este registro almacena el código obtenido para su posterior codificación, ya que la señal de “deel” borra el dato obtenido, y a su vez esta señal “deel” es de sincronismo pa ra este registro, veamos el proceso en la siguiente figura:

Figura 13 Nota: debe apreciarse que el CONTADOR 1 y el REGISTRO 1 S/P, son borrados con la señal deel* que es la misma señal de reloj del REGISTRO 2 P/P, es decir que se trabaja en un punto 16

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crítico. En el caso de existir algún problema de que el REGISTRO 2 no registre los datos del ROGISTRO 1 ni del contador (esto por que la señal deel* los borró antes de ser registrados) se recomienda utilizar: para REGISTRO 1 y CONTADOR 1 chips más lentos, y para REGISTRO 2 chips más veloces. Otra forma sería desfasar o retardar la señal de borrado. CODIFICADOR: Para utilizar menos direcciones de Memoria, este codificador tendrá la finalidad de reducir la cantidad de bits correspondientes para cada combinación. Se pudo ver que para cualquier combinación se genera un código de 8 bits. Veamos cuantos códigos necesitamos generar, y en función a este número elegimos la cantidad de bits finales para una combinación. Este es el código Morse a utilizarse donde están todas las combinaciones posibles, y de acuerdo al análisis desarrollado hasta el momento, se tendrá el código correspondiente a cada símbolo, y para ordenar la codificación se asignará unNuevo Código de la siguiente forma:

CÓDIGO MORSE (Alfanumérico)

TABLA I

Nº Letra/Número Código Morse Código Binario .– 1 A 010 10000 –... 2 B 100 00010 –. –. 3 C 100 01010 –––– 4 Ch 100 11110 –.. 5 D 011 00100

Nuevo código 000001 000010 000011 000100 000101

. . .– . ––. .... ..

67 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

E F G H I J K L M N Ñ O P

19 20 21 22

Q R S T

.––– –. – . –.. ––

. .––

– ––

–––

. ––. ––

001 100 011 100 010 100 011 100 010 010 101 011 100

00000 01000 01100 00000 00000 11100 10100 00100 11000 01000 11011 11100 01100

000110 000111 001000 001001 001010 001011 001100 001101 001110 001111 010000 010001 010010

100 011 011 001

10110 01000 00000 10000

010011 010100 010101 010110

–

. . –. ... –

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23 24 25 26 27 28 29 30

U V W X Y Z 1 2

31 32 33 34 35 36 37 38

3 4 5 6 7 8 9 0

Nº Signos 39 ´ 40 / 41 , 42 43 44 45 46 47 48 49

“ ”

: = ? ()[] ; .

..– ...– .–– –..– –. –– ––..

011 100 011 100 100 100 101 101

.–––– ..–––

10000 10000 11000 10010 11010 00110 11110 11100


010111 011000 011001 011010 011011 011100 011101 011110

...–– ....– ..... –.... ––... –––.. ––––.

101 11000 011111 101 10000 100000 101 00000 100001 101 00001 100010 101 00011 100011 101 00111 100100 101 01111 100101 ––––– 101 11111 100110 ALGUNOS CASOS ESPECIALES Nombre Código Código Binario Nuevo código . – – – – . 110 011110 Apóstrofe, acento 100111 –.. –. Barra diagonal 101 01001 101000 ––.. –– Coma 110 110011 101001

Comillas . –.. –. –––... Dos puntos –....– Guión corto –...– Igualdad .. ––.. Interrogación –. ––. – Paréntesis –. –. –. Punto y coma Punto y seguido, o aparte . – . – . –

110 010010 110 000111 110 100001 101 10001 110 001100 110 101101 110 010101 110 101010

101010 101011 101100 101101 101110 101111 110000 110001

Nº 50 51 52

Ejecutar: Enterado Error Espera

Código ...–. ...... . –...

Código Binario 101 01000 110 000000 101 00010

Nuevo código 110010 110011 110100

53 54 55 56

Fin de texto Fin del mensaje Recibido Subrayado de texto

... –. – . –. –. . –. ––...

110 101000 101 01010 011 01000 101 00011

110101 110110 010100 111000

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Casos especiales.- Para la mayoría de los símbolos de la segunda y tercera tabla se necesita 9 bits para registrarlos. Si introducimos por el manipulador cualquiera de los símbolos de color azul (9 bits), de acuerdo al diseño realizado hasta el momento, solo se registrarán 8 bits, el bit en color rojo no seria registrado y se perdería este dato. Pero afortunadamente, eliminando este último bit, el código binario resultante de 8 bits sigue siendo único y singular para su respectivo símbolo, por lo cual no es necesario realizar modificaciones. Para el caso en el que se presenten iguales códigos binarios para diferentes símbolos, sería necesario trabajar con 9 bits, 3 del contador1 y 6 del registro1. Finalmente tenemos:

56 símbolo →26 = 64 utilizaremos 6 bits para la codificación.

La segunda este diseñodetiene la finalidad de realizar un para generador de el caracteres utilizando un parte códigodeproveniente un símbolo en código Morse verlo en alfabeto tradicional. En esta parte se requiere de una señal de referencia general quelamaremos l “clock” que se utilizará en los módulos de esta parte del circuito, se implementara con el CI 555 timer en su configuración ASTABLE:

Figura 14 DISPLAY: Se implementará una matriz de LED`s de dimensión 6x8 de la siguiente manera:

Para el ejemplo inicial, las letras deben desplegarse de la siguiente manera: luego de terminada la secuencia la matriz debe generar “J” así:

19

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A partir de esto, introducimos siguiente secuencia

luego de terminada la secuencia la matriz debe generar “A” y desplazar “J” así:

Nota: La forma de los símbolos puede ser modificado de acuerdo a lo que se guarde en la memoria (Ver tabla2 de MEMORIA). Para lograr este desplazamiento inicialmente se contará con 8 bits provenientes de la Memoria, estos primeros bits serán almacenados en registros esperando a los siguientes 8 bits de la memoria que desplazaran a los primeros y ocupando su lugar. De esta manera la Memoria deberá proporcionar 6 paquetes de 8 bits para un ciclo de escritura. Para este propósito, se contará con 6 registros por fila, y como se tiene 8 filas son necesarios 6x8 registros:

V3 V4 0V 0V

U7 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

MR CP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

U6 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


U5 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

U4 74LS273


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


U3 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


U2 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


U1 1K RAM CS WE IO7 IO6 IO5 IO4 IO3 IO2 IO1 IO0

A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

MEMORIA

V2

clock CP1

Q1 CP2 Q2

V1 0V

Figura 15 20

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CONTROL DEL DISPLAY: El circuito de control del display recibe una señal de inicio de del módulo Detector de cambio de nivel, después de esto este circuito de control manda señales declock la Contador2 que esta conectado a las direcciones de la memoria, que generarán 6 paquetes de 8 bits para cada letra, de tal manera que estos paquetes acomodados sean leídos directamente. Diagrama de flujo del circuito de control:

Figura 16 Mientras la señal del Detector de cambio de nivel (DCN) no este presente (nivel bajo) el circuito de control se encontrará en un paso 1, cuando reciba una señal(Detector de cambio de nivel∏) el circuito dey control pasará pasola2,matriz es en solo estenecesita paso en 6elperiodos que la matriz de led`s un símbolo, como se ve enalaunfigura de clock para despliega concluir con el proceso de despliegue. Por lo tanto cuando el contador se encuentre en 5 (por que cuenta desde 0 hasta 5) este envía la señal de “Reinicio”.

El circuito de control, de acuerdo al diagrama de flujo planteado es el siguiente:

Figura 17 FF D1

FF D2

21

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Donde la salida del primer flip flop D debe esta inicializado en 1 lógico y el segundo en 0 lógico. El FF D1 representa el paso 1 y dependiendo del valor delDetector de Cambio de Nivel(DCN) se mantiene en este paso o va hacia el paso 2 representado por el FF D2, que dependiendo del valor del bit Reinicio se queda en este paso o vuelve al paso 1. Para cualquier caso se cumple el diagrama de flujo presentado anteriormente. DETECTOR DE CAMBIO DE NIVEL (DCN): El objetivo de este módulo es el de indicar o enviar un pulso cuando haya terminado el ciclo de escritura de un símbolo. Y como referencia tomaremos la señal delDetecto de Espacio Entre Letras denominado “deel”.

Análisis: El flip flop D síncrono, es conocido también como elemento de retardo, con un FF D es posible retardar una señal digital por un periodo de clock. Si utilizamos un FF D para retardar la señal “deel” lo que obtendremos es la siguiente forma de

onda:

Figura 18 La compuerta OREX muestra la comparación entre dos bits, si son iguales la salida del OREX es 0 lógico y si son distintos en la salida tenemos 1 lógico. Aplicando este razonamiento a la señal deel y a su retardo D nos mostrará dos pulsos, uno para cada cambio de la señal deel, y recordando que la señal deel indica la conclusión de un ciclo de escritura en flanco descendente, entonces lo que se requiere es el pulso después del flanco descendente para lo cual utilizaremos la función AND de la señal [deel OREX D] con la misma señal D. esto se ve a continuación en el siguiente análisis de tiempo:

Figura 19 Con lo cual se logra obtener un pulso que indica la conclusión de un ciclo de escritura al que llamaremos “DCN”.

22

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El circuito para este módulo resulta de la siguiente forma:

Figura 20 CONTADOR 2: Este contador solo trabaja en el paso 2 del circuito de control, va a las direcciones de la memoria, para cada número binario del contador, en la salida de la memoria se tiene diferentes paquetes de bits que son registrados y llevados a la matriz de led’s para su despliegue.

Con este contador se deben obtener 6 paquete de bits para completar la matriz, por lo tanto debe contar de 0 hasta 5 posiciones, en ese instante deberá ser borrado este contador y enviar una señal de reinicio al circuito de control, para que este vuelva al paso 1, paso en el que el contador2 no realiza conteo. Como debe llegar a 5 posiciones se utilizará 3 bits del contador de los cuales se deberá realizar el respectivo módulo combinacional para obtener el bit Reinicio “ ” que para este caso con una

compuerta AND es suficiente. El diagrama de tiempos que describe este proceso es el siguiente:

Figura 21 Nota: El clock del CONTADOR 2 es [paso2 AND clock] teóricamente la cuenta debería empezar en 0 y llegar a 5. Pero debido a que el retardo del FF2 es muy pequeño, es posible que el conteo se inicialice en 1 y no en 0 por que estaría tomando en cuenta el flanco ascendente numeración de 1 →que 6. inicia al paso2, la única consideración para esta caso es tomar la Se debe notar que Contador2, a diferencia del Contador1, es un contador con borrado síncrono, es decir, que cuando la señal clear aparece, es necesario el flanco ascendente del clock para que se realice el borrado. 23

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Por otra parte, la señal de reloj del contador2 es una intersección entre el paso 2 y elclock general, por tanto debe utilizarse una compuerta AND entre ambas señales. SELECTOR DE CARACTERES: Al igual que la salida del Codificador y del CONTADOR2, este selector que solo cuenta con llaves de selección tiene la finalidad de cambiar las direcciones de memoria, para lo que se baya a desplegar en la matriz de led’s sea unsímbolo diferente. Por ejemplo, si por el manipulador se ingresa el código Morse correspondiente a la letra “A”, la memoria, que dependen de la salida del

Codificador y del contador2, generará paquetes de bits de tal manera que se vea de la siguiente forma:

Como el SELECTOR DE CARACTERES va a las direcciones de la memoria, es posible modificar los paquetes de bits que se obtendrán en el proceso de despliegue de la matriz. Asumiendo que inicialmente el SELECTOR DE CARACTERES se encontraba en “00”, código que asignaremos a las mayúsculas, y que al cambiar este código por “01”, que asignaremos para

las minúsculas, este código modifique la dirección de la memoria para la combinación correspondiente a la letra “A”, de modo que al ser desplegadas los paquetes ed bits obtenidos de la memoria se vea de a siguiente forma:

Que sería una “a minúscula”. De la misma forma es posible modificar el paquete de bits

generados por la memoria de acurdo a lo que mas conveniente sea. Por ejemplo, para escribir números con mayor rapidez, se puede asociar un número a un código Morse de corta duración (la menor cantidad de combinaciones posibles de puntos y/o rayas), simplemente cambiando el Selector de Caracteres a “10” que es el que asignaremos a los números. Estas asignaciones se lo desarrollará en la sección MEMORIA. Como se tiene 2 bits del Selector de Caracteres, es posible asignar a un Código Morse, como ser “A” (punto raya) 4 diferentes visualizaciones en la matriz de led`s.

Las asignaciones serán de la siguiente forma: A6 A7 0 0 Mayúsculas 24

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0 1 1


1 Minúsculas 0 Números 1 Otro código

Donde “Otro código” será la selección que asigne a una combinación de puntos y rayas, un

nuevo símbolo a desplegarse. MEMORIA: En la sección CODIFICADOR vimos el nuevo código que es el que ingresa a las direcciones de la memoria. Tomando en cuenta de lasdesecciones y SELECTOR DE CARACTERES, todos estos van aellasanálisis direcciones memoria,CONTADOR2 realizaremos una tabla que será lo que se debe grabar en la memoria para conseguir los despliegues requeridos (ver Tabla II) De esta misma manera, se grabará en la memoria para cuando el selector de caracteres sea cambiado a minúsculas (01), números (10) y para otros códigos (11) modificando el contenido de tal forma que de visualice como minúsculas. 2.6 Selección de componentes MANIPULADOR: El pulsador que se encuentra en elratón de la computadora es adecuado para utilizarlo como manipulador. Para el latch eliminador de rebotes con compuerta AND utilizaremos el CI 74 LS00 VCC 1

1

5V R1 100 Ω

2

1

U2A 3

J1

_Q

2

1

2

3

4

74LS00D

Key = Space

1

4

Q

U2B 6

1

5

R2 74LS00D

100 Ω 2

1

VCC

5V

DETECTOR DE PULSOS LARGOS, DETECTOR DE ESPACIOS ENTRE LETRAS: La duración del pulso largo será de 0.5 segundos aproximadamente al igual que el del espacio entre letras, para obtener los valores de los componentes usaremos la fórmula: si que puede ser reemplazado por un potenciómetro de 10K , y los demás componentes serán de valores convencionales.

25

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Q*2Q32132132132132321321Q13122 123 132Q*1231231231231321123 VCC

VCC

5V

5V

R5

R4 RST

2kΩ

RST

2kΩ

OUT

THR

THR

C2 100µF

BC548B

Q2

TRI CON

C1 10nF

OUT

DIS

DIS

Q1

VCC

5kΩ

R6

VCC

5kΩ

R3

C4 100µF

TRI CON

C3

GND

U1 555_TIMER_RATED BC548B

GND

U3 555_TIMER_RATED

10nF

dpl

deel

CONTADOR1: De acuerdo a la figura 11, se necesita un contador con borrado asíncrono y por lo menos de tres bits. El CI 74LS161 es un contador de cuatro bits con borrado asíncrono que realiza el borrado cuandoclear se encuentra en nivel bajo, y es de flanco ascendente, por lo que se conectará a para realizar el conteo. U4 3 4 5 6

A B C

QA QB QC

D

QD

7 10

ENP ENT

9 1

~LOAD ~CLR

2

14 13 12 11

RCO

15

CLK

74LS161D

REGISTRO1 SERIE/PARALELO: El CI 74LS164 es un registro de 8 bits de entrada serial y salida en paralelo, es de flanco ascendente y borrado en nivel bajo. Este registro tiene dos entradasA y B, lo que se registra es A AND B, es por esto que una de las entradas B ( ) se conectará a Vcc y la otra (A) se conectará al detector de pulsos largos negado , de acuerdo a la figura 12 a la vez que la señal de clock será conectada a . Vale recordar que de acuerdo al diseño, solo se utilizará los primeros 5 bits de salida (QA– QE).

26

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U5 1 2

A B

9

~CLR

8

CLK

3 4 5 6 10 11 12 13

QA QB QC QD QE QF QG QH

74LS164D

REGISTRO2 (8 bits) Paralelo/paralelo: El registro que cumple las características y requerimientos del diseño es el CI 74 LS273 que es un registro de entrada y salida paralela de 8 bits es de flanco ascendente por lo que se sincronizará con la señal (ver figura 13)y se ve que no necesita de un borrado. U6 3 4 7 8 13 14 17 18

1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D

1 11

~CLR CLK

1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q

2 5 6 9 12 15 16 19

74LS273N

CODIFICADOR: Para esta sección se utilizará la MEMORIA EPROM 2816 como codificador, ya que de esta manera se llega a reducir, para el diseño, la cantidad de componentes y las dimensiones del circuito. El código binario asignado a un código Morse, es de 8 bits, la salida de 6 bits, por lo tanto solo serán utilizado sesta cantidad de entradas y salidas. U7 8 7 6 5 4 3 2 1 23 22 19

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

21 20 18

~WE ~OE ~CS

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 I/O5 I/O6 I/O7

AT28C16

27

9 10 11 13 14 15 16 17

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CLOCK: Que es el que controla la segunda parte del circuito pero su frecuencia de oscilación se lo aprecia en el desplazamiento del display. El periodo de oscilación de del clock esta dado por: , donde y . Para una frecuencia de 5Hz se tiene un periodo de 0.2 [seg], entones y tl

RB

si

tenemos: RA

0.08

ln 2 * C th

12K

ln 2 *10

RB

ln 2 * C

0.12

110K

5K

ln 2 *10

Resultando:

VCC 5V VCC

RA 5kΩ

C C V

1 2

VCC RST

RB 12k Ω

OUT OUT

DIS 1 2

THR TRI

C6 10µF

C5 1 2

CON GND

U8 555_TIMER_RATED

1 2

10nF

1

DISPLAY Por la cantidad de LED`s a utilizarse, se necesitará la misma cantidad de registros que es 6x8, sabemos que el CI 74LS273 es un registro de 8 bits, por lo tanto utilizaremos 6 de estor registros:

28

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U14 74LS273 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

clock

U13 74LS273


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

U12 74LS273


U11 74LS273


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

U10 74LS273


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


U9 74LS273


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0


Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

V2 CP1 Q1 CP2 Q2

V1 0V

CONTROL DEL DISPLAY: De acuerdo al circuito propuesto en el anterior punto (ver figura 17) se utilizará los CI siguientes: 74LS08, 74LS32, 74LS74, 74LS04. 1 VCC

5V

DCN

Re i n i c i o

1 1

2

J2 R9

Key = 1

330 Ω

VCC

2 1

4

U16B

5

1

1D

1Q

U15A

5

1

1CLK

~1Q

2

6

1

5V

74LS74D VCC

U17B

~2PR 3 12

2

1

74LS32D

2

4

8 10

11

2CLK

~2Q

8

3

U18B 74LS04D

74LS74D 4

2

5

74LS08D

U15C

9

74LS08D

13

6

R10 330 Ω

12 2

1

VCC

1 1

U15D 11

J3 Key = 2

1

5V

29

2Q

~2CLR

U15B

Clock

9

2D

U18A 74LS04D

~1CLR 1

U16A

3

74LS08D 3

5V 10

~1PR 6 2

74LS32D

1

U17A

4

13

74LS08D

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DETECTOR DE CAMBIO DE NIVEL (DCN): De acuerdo al circuito propuesto en el anterior punto (ver figura 20) se utilizará los CI siguientes: 74LS08, 74LS86, 74LS74 o 74LS174. deel

U20A

1

3

1

2

3 2

74LS86D 1 VCC

U21A DCN

74LS08D

5V U19B

10 ~2PR 12

Clock

11

2Q

9

~2Q

8

2D

2CLK

~2CLR 13 1

74LS74D VCC

5V

CONTADOR 2: De acuerdo a la figura 21, se necesita un contador con borrado síncrono y por lo menos de tres bits. El CI 74LS163 es un contador de cuatro bits de flanco ascendente con borrado síncrono que realiza el borrado cuandoclear se encuentra en nivel bajo y en presencia de un flanco ascendente, de acuerdo al diseño realizado, el borrado será el NAND de dos bits del contador como se muestra: VCC 1

5V

U22

3 4 5 6

A B C D

7 10

ENP ENT

2 1

~LOAD ~CLR

9

QA QB QC QD

14 13 12 11

RCO

15

0 1

CLK

9

Clock

U2C 74LS00D

74LS163D 8

Reinicio

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SELECTOR DE CARACTERES: Como se había mencionado, este selector solo consta de una llave que van a dos direcciones de la memoria que son A6 y A7, por lo tanto pueden realizarse 4 combinaciones posibles. En la práctica se implementará una llave de la siguiente configuración:

Esta llave solo permite la conexión ente dos terminales a la vez a través de una palanca. Para nuestro diseño, cuando la palanca esté en una posición, esta posición será llevada a 0 lógico (tierra) y todas las demás estarán en 1 lógico (Vcc). Se asignará nombres a cada posición como sigue:

Se tomará en cuenta las selecciones de B, C, D y E para las direcciones de memoria y A, F, G y H como un inhabilitador, todo esto mediante un codificador como se muestra en la siguiente tabla:

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H 1 1 1 1 1 1 1 0

G 1 1 1 1 1 1 0 1

ENTRADAS F A E D C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

B 0 1 1 1 1 1 1 1


SALIDAS CS A6 A7 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 x x 1 x x 1 x x 1 x x

Estas características la encontramos en el CI 74LS148, que es un decodificador con prioridad que tiene la siguiente tabla de verdad:

Tabla de verdad del CI 74LS148 Donde se ve que a desde la entrada 0 a la entrada 3, la salida A2 toma el valor de 1 lógico, por tanto para cualquier selección de A, F, G o H, A2 estará en 1 lógico y como a estas posibilidades las nombramos “No realiza acción”, se conectará al habilitador de la Memoria previamente un inversor, puede estar conectado a ambas memorias o solamente a una, de cualquier forma no se realizara acción. Las conexiones resultan de la siguiente forma:

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VCC 1

R11 1X8SIP

1

5V

330 Ω 2

Key = A Key = B Key = C

8

7

6

3

4

5

6

7

8

9

1

U23 5 4 3 2 1 13 12 11 10

2

3

Key = D

5

4

Key = E

8

1

Key = F

7

2

Key = G

6

3

Key = H

5

4

EI D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

U18C 5 EO GS

15 14

A2

6 7 9

A1 A0

CS 6

74LS04D A6 A7

74LS148D

1

1

MEMORIA: Se implementará una MEMORIA EPROM 2816, en el que el grabado se lo relazará de acuerdo a LA TABLA II y las salidas deben conectarse al primer registro del display. U24 8 7 6 5 4 3 2 1 23 22 19

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

21 20 18

~WE ~OE ~CS

I/O0 I/O1 I/O2 I/O3 I/O4 I/O5 I/O6 I/O7

AT28C16

33

9 10 11 13 14 15 16 17

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2.7 Circuitos resultantes

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

9 U D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

S L 4 7

R K L L C C ~ 1 1 1

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

0 1 U

D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

0 1 3 4 5 6 7 9 1 1 1 1 1 1 1

S L 4 7

R K L L C C ~

0 2 1 A 6 1 1 6 M H

0 1 2 3 4 5 6 7 O O O O O O O O / / / / / / / / I I I I I I I I

4 2 U

1 1 1

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

C C V

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

1 1 U

S L 4 7

R K L L C C ~

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 A A A A A A A A A A A

E E S W O C ~ ~ ~

3 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 2 1

8 01

1 0 8 2 2 1

4 3 2 1 1 1 1 1

V 5

1

5 1

A B C D Q Q Q Q

2 1 U

D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

P T N N E E

A B C D

N 3 7 2

V 5

3 4 5 6

0 7 1

D A R O L L C ~ ~

K L C

2 1

9

C C V1

S L 4 7

R K L L C C ~ 1 1 1

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

D 8 0

6

B 1 2 U

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

3 1 U

D 3 6 1 S L 4 7

O C R

2 2 U

1 1 1

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1 Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

D 0 0 S C 2 L 4 U 7

9

S L 4 7

R K L L C C ~

4

S L 4 7

5

1 1 1

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

4 1 U

D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

S L 4 7

R K L L C C ~

8

5 4 1 1

1 1 1

3 2 U

C 5 1

6 7 9

O S E G

U

D 8 4 1

2 1 0 A A A

0 1

9

S L 4 7

I 7 6 5 4 3 2 1 0 E D D D D D D D D

1 1

D 8 0 S L 4 7

D 4 0 B S 8 L 1 4 U 7

3

D 8 0 S L 4 7

D 5 1 U 2 1

3 1

4

3 2 1 0 5 4 3 2 1 1 1 1 1

D 4 7 S L 4 7

1

B 7 1 U

0 1 3 4 5 6 7 9 1 1 1 1 1 1 1

0 2 1

0 1 2 3 4 5 6 7 O O O O O O O O / / / / / / / / I I I I I I I I

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 A A A A A A A A A A A

C C1 V

9

C C1 V

6 U D D D D D D D D 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 7 8 3 4 7 8 1 1 1 1

1

2

3

4

1

2

3

4

8

7

6

5

8

7

6

5

A = y e K

B = y e K

C = y e K

D = y e K

E = y e K

F = y e K

G = y e K

H = y e K

1 1 1

A 4 J

B 4 J

C 4 J

D 4 J

A 5 J

B 5 J

C 5 J

D 5 J

1

Ω

2

4 U

D A R O L L C ~ ~

P T N N E E

A B C D

0 7 1

3 4 5 6

U

9 1

K L C

A B

V1 5

2

2

R L C ~

9

K L C

5

4

2

Q 1 ~

R P 1 ~

4

S L 4 7

5

D 4 7 S L 4 7 C C V

6

Q 1

B 5 1 U

2

1

K L C 1

D 1

D 4 6 1 S L 4 7

A B C D E F G H Q Q Q Q Q Q Q Q

R L C 1 ~

1

V 5

1

1 2

1 = y e K

8

0 1

B 6 1 U

U 1 1

4

5

D 2 3 S L 4 7

D 2 3

C 6 1 U

D 4 0 S L 4 7

E 8 1

3

6

8

C C1 V

S L 4 7

0 1

9

3 4 5 6

D 8 0

3 8

D 4 0

D 8 1 U

D E T A R _ R E 1 M U IT _ 5 5 5

S L 4 7

9 3

V 5 C C V1

8

T U O C C V

D N G T S R

4

S I D

2

R H T

5

I R T

7

N O C

1 C

6

1

4 Ω k R 5 1

2

1

3

V 5

1

1

C C V1

8

T U O C C V

D N G T S R

F n 0 1

4

2

2

D E T A R _ R E 3 M U IT _ 5 5 5

S I D

2

R H T

5

I R T

7

3

D 0 0 S

A 2 U V Ω 51 0 0 C1 R 1 C V1

1

B 2 U

L 4 7

2

4

5

1 2

4

1

3

1 J

e c a

R

D 0 0 S

6

2

3 Ω k 2 1

LΩ 4 7 2 0 0 R 1

1 Q 2

3 C

6

1

2

1

A 1 2 U 1

B 8 4 5 C B

R 1

2 Q 2

1

1

1

A 0 2 U 1

F n 0 1

2

A 7 2

2

U

D 6 8 S L 4 7

1

B 9 1 U

2

9

V 5 C C1 V

Q 2 0 1

R P 2 ~ D 2

1

B 8 4 5 C B

2

D 2 3 D S 6 1 L 4 U 7 2 1

2 1

Q 2 ~

K L C 2 1 1

R L C 2 ~

3 1

1

D 6 8 S L 4 7

9 Q 2

0 1

V 5

D 3 9 3

A B C D Q Q Q Q 1 1 1 1

S L 4 7

A N I 1

R L C 1

2

1

1 D E L

3 1

A

B 8 2 U

D 4 7 S L 4 7 C C V

8

2

A 5 2 U

1 1

S L 4 7

3

3

R P 2 ~ D 2 2 1

C C V

8 Q 2 ~

K L C 2

R L C 2 ~

1 1

1

D 4 7 S L 4 7 3

3

V 5

1

C C V1

T U O C C V

8

D N G T S R

4

V 5

C

D E T A R 1 _ R2 Ω 0 E1 3 R IM 2 3 8 T U _ 5 5 5

S I D

2

R H T

5

I R T

1

2

A Ω R k

V 5

5

p S = y e K 1

34

1

B Ω R k 2 1

1

N O C

7

6

2

1

F n 5 0 C 1 1

C V 2

2

1

S L 4 7

2

3

6 Ω k 2

A 6 2 U

D 8 0

3

F 4 µ 0 C 0 1 1

2

N O C

5 Ω k R 5 1

F 2 µ 0 C 0 1

3

V 5

D 8 0

6

D 4 0 A S 8 1 L 4 U 7

S L 4 7

A 7 1

0 9 3 R 3 2 J

0 1 2 3 3 4 5 6 1 1 1 1

D 1 6 1 5 S U L 4 7

O C R

2

1

1 5 1

1

S L 4 7

D 8 0

1

V 5

A B C D Q Q Q Q

2

3

A 5 1 U

C C V1

4 3 2 1 1 1 1 1

1

1

2

IP S Ω 1 8 0 1 X 3 R 1 3

S L 4 7

R K L L C C ~

1

C C V

Ω 0 0 1 3 R 3

D 2 3

1

1

2

2

3

N 3 7 2

Q Q Q Q Q Q Q Q 1 2 3 4 5 6 7 8

2 = 3 y J e K

3 1

1 1

A 6 1 U

4

2 5 6 9 2 5 6 9 1 1 1 1

R L C 2 ~

3

5

V 5

K L C 2

D 2 2 1

6

1

Q 2 ~

R P 2 ~

7

1 0 8 2 2 1

8

Q 2 0 1

8

M H

E E S W O C ~ ~ ~

3 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 2 1

9

V 5

A 6 1 1 6

7 U

2

2

6 F µ C 0 1

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35


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III

PRUEBAS EN LABORATORIO

36

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CAPÍTULO 3 Este capítulo tiene la finalidad de ayudar con las pruebas de funcionamiento en cada etapa, durante el armado de este proyecto. Como se trata de un circuito digital, las pruebas consistirán en comprobación de las etapas lógicas y secuenciales. 3 Instrumentación 3.1 Equipo de medida utilizada Para cada etapa es necesario un visualizador de niveles, es decir, LED’s, ya sea en

unidad o en paquete de bits dependiendo del carácter de la salida. 3.2 Guía de mediciones y Pruebas de laboratorio MANIPULADOR: Designar una única salida a Q y otra a Q*, don de Q es la salida que permanece en nivel bajo cuando no se está presionando el manipulador, y Q* es el que está en nivel alto cuando no se está presionando el manipulador, estado al cual llamaremos “reposo” . DETECTOR DE PULSOS LARGOS y DETECTOR DE ESPACIOS ENTRE LETRAS: Conectar a las entradas respectivas Q y Q* de acuerdo a lo diseñado en el capítulo 2 en estas respectivas secciones. En las diferentes modalidades o estados posibles, se deberá obtener las siguientes características:

Reposo Punto Raya Espacio

Teórico dpl del 1 0 1 1 1-0 1 1 1-0

Práctico dpl del

CONTADOR1 y REGISTRO1 SERIE/PARALELO: Recordemos que estos dos bloque tienen la finalidad de da asignar un código binario de 8 bits a cada símbolo, por lo tanto, de acuerdo a la Tabla 1 se debe verificar para cualquier símbolo seleccionado. Se deberá realizar las conexiones como se indican en el diseño de esta sección. Símbolo A O S 7

Cod. Morse

.

–

–––

... ––...

QC 0 0 0 1

CNT 1 QB 1 1 1 0

QA 0 1 1 1

QA 1 1 0 0 37

QB 0 1 0 0

REGISTRO1 QC 0 1 0 0

QD 0 0 0 1

QE 0 0 0 1

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REGISTRO2 (8 bits) Paralelo/paralelo: Este bloque simplemente registra los bits generados en la anterior sección, la comprobación resulta de la misma manera: Símbolo A O S 7

Cod. Morse

Q0

Q1

REGISTRO 2 Q3 Q4

Q2

Q5

Q6

Q7

.– –––

... ..

––.

A partir de esto el Codificador reduce la cantidad de bits que se le asigna a cada símbolo. CONTROL DEL DISPLAY: Verificar las salidas de los FF D luego de inicializar en sus valores correspondientes: D1 1→0→1 D2 0→1→0 La primera transición “→” debe ocurrir una vez concluida la escritura del símbolo. La segunda transición “→” debe ocurrir una vez concluido el despliegue del símbolo en el

display. DISPLAY: La señal de reloj de los registros del display no debe ser el mismo que el contador 2, deberá estar en retardo para evitar problemas en el límite de transición del contador 2. Por ejemplo: Forma incorrecta

Forma correcta

38

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Considerando que el paso 2 empieza en el flanco de subida y que tanto el contador como los registros del display son de flanco ascendente, el circuito resulta de la siguiente manera:

DETECTOR DE CAMBIO DE NIVEL (DCN): Verificar el pulso de cambio de nivel una vez terminada la secuencia de escritura. La duración de este pulso es variable.

39

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CONTADOR 2: Verificar que este contador realice el conteo de 6 posiciones a partir del Paso 2, y de acuerdo a esto realizar el sistema combinacional para la señal de reinicio y borrado. También se deberá tomar en cuenta este conteo por que estos llegan a ser direcciones de memoria, por lo tanto tomarlos en cuenta en el momento de grabar datos en la memoria. Valor de inicio

Valor final

001

110

Estos bloques son los más fundamentales en el armado de este circuito, a partir de estos los demás son complementarios, pero de la misma forma son necesarios su verificación individual siguiendo el diseño para cada módulo en su respectiva sección.

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IV

ANÁLISIS ECONÓMICO

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CAPÍTULO 4 4.1 Elaboración de costos del proyecto De acuerdo a lo utilizado para la realización de este proyecto, se mostrará a continuación la lista de precios promedio para cada componente. COSTO UNITARIO CANTIDAD [Bs] 2 3

COMPONENTE U1, U3, U8 555 U2 74LS 00 U4 74LS 393 U5 74LS 164 U6, U9, U10, U11, U12, U13, U1474LS 273 U7, U24 2816 U15, U21 74LS 08 U16 74LS 32 U17, U19 74LS 74 U18 74LS 04 U20 74LS 86 U22 74LS 163 U23 74LS 148 R1, R2 1kΩ R3, R5 2kΩ R4, R5, RA 5kΩ RB 12kΩ R9, R10, R11 330Ω C1, C3, C5 10nF C6 10 µF C2, C4 100µF Q1, Q2 BC548 LED’s

Placa matriz Paquete de resistencias

TOTAL

1 1 1

3 4 3.5

7 2 2 1 2 1 1 1 1 2 2 3 1 3 2 1 2 2 48 1 1

4 20* 3 3 4 3 3.5 3.5 6 0.2

0.2 0.2 0.2 0.2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25 4 0.5

COSTO TOTAL [Bs]

6 34 3.5 28 40 6 3 8 3 3.5 3.5 6 0.4 0.4 0.6 0.2 0.6

1 0.5 1 1 12 4 0.5 126.5

*La elección de componentes es asunto opcional para el armado que dependen de la marca y de la calidad del CI. Para la elaboración de este proyecto se utilizaron algunos componentes de similar funcionamiento, y que realizan la misma acción que se diseñó.

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V

CONCLUSIONES

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CAPÍTULO 5 5 Conclusiones y Recomendaciones 5.1 Conclusiones Una forma eficiente de desarrollar sistemas, y que en la actualidad se presenta imprescindible, es a través de la digitalización del sistema, se logró obtener un sistema digital que representa a un telégrafo y que físicamente a la entrada del sistema tiene el modelo de un manipulador del telégrafo, y no es necesario ninguna adaptación o conocimiento extra para manipularlo. Se evidenció la facilidad de procesar o manipular un código binario, que en este caso era el código único asignado a cada símbolo, y se la descodificó de un lenguaje de 0y 1’s a

algo entendible como es el alfabeto conocido. De esta forma este sistema fue utilizado con un código universal que es el Código Morse y así es posible su aplicación en diferentes ámbitos como la transmisión digital o como un simple decodificador. En el diseño de este proyecto solamente intervinieron conocimientos y componentes básicos de Sistemas Digitales I, dándole a esta rama una aplicabilidad muy extensa en diferentes ámbitos. 5. 2 Recomendaciones Es bueno realizar pruebas de funcionamiento en cada etapa del diseño para así detectar los errores de una forma rápida. La base de funcionamiento de cada compuerta, FF’s, etc. conciben ideas, las cuales pueden mejorar las formas del diseño o también pueden resolver algunos problemas como ser de sincronismo, estabilidad, etc. así que sedeberá tomar en cuenta esto para una posible mejora del circuito, o simplemente para verificar el funcionamiento de un módulo. También las hojas de datos proporcionan gran información de cada componente, que con habilidad necesaria es posible generar ideas innovadoras. Bibliografía Para la realización de este proyecto se realizaron las siguientes consultas: http://es.wikipedia.org/ http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/memorias/memorias.html http://evoluciontelegrafo.galeon.com/ http://es.scribd.com/doc/49670903/2816 Manual de componentes: National Semiconductor.

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Anexos Algunas características de los componentes que se puedes utilizar para el desarrollo del circuito:

74LS00

74LS164

74LS161 74LS 163

74LS273 74LS08

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74LS32

74LS86

74LS74

74LS393

74LS04

74LS148

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A0 - A10 Líneas de direcciones I/O1 I/O8 Entrada y salida de datos (CE)' Habilitador del chip (OE)' Habilitador de las salidas Vpp Voltaje de programación Vcc + 5 Volts GND (Ground).

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Tablas TABLA I

Nº

Letra/ Número

Código Binario A0 – A7

Nuevo código I/O 3

I/O 4

I/O 5

I/O 6

I/O 7

I/O 8

21 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

A B C Ch D E F G H I J K L M N Ñ O

010 100 100 100 011 001 100 011 100 010 100 011 100 010 010 101 011

10000 00010 01010 11110 00100 00000 01000 01100 00000 00000 11100 10100 00100 11000 01000 11011 11100

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

10 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

01 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

P Q R S T U V W X Y Z 1 2 3 4 5 6

100 100 011 011 001 011 100 011 100 100 100 101 101 101 101 101 101

01100 10110 01000 00000 10000 10000 10000 11000 10010 11010 00110 11110 11100 11000 10000 00000 00001

00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0

00 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0

00 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0

11 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

01 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

35 36 37 38

78 9 0

101 101 101 101

00011 00111 01111 11111

11 1 1

00 0 0

00 0 0

01 1 1

10 0 1

10 1 0

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´ / ,

39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

“ ”

: = ? ()[] ; .

50 51 52 53 54 55 56

Enterado Error Espera Fin de texto Fin del mensaje Recibido Subrayado de texto


110 011110 101 01001 110 110011 110 010010 110 000111 110 100001 101 10001 110 001100 110 101101 110 010101 110 101010

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

101 01000 110 000000 101 00010 110 101000 101 01010 011 01000 101 00011

1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0

0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 0

0 1 0 1 0 0

1

0

0

0

1

1

TABLA II

o l o b ím S

A

B

C

o d a ifc r i d o C

s r e r to c e e t e l d c a e r S a c

r o d a t 2 n

Memoria 2

o C

001 010 011 100 101 110 001 010 011 100 101

I/O 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

I/O 2 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

I/O 3 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0

I/O 4 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0

I/O 5 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1

I/O 6 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0

I/O 7 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0

I/O 8 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1

110 001 010 011

0 0 0 0

0 0 0 1

1 0 1 1

1 0 1 1

0 0 1 1

1 0 1 1

1 0 1 1

0 0 0 1

A0 - A5

A6, A7

A8,A9,A10

000001 000001 000001 000001 000001 000001 000010 000010 000010 000010 000010

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

000010 000011 000011 000011

00 00 00 00

49

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UMSA ETN 640

Ch

D

E

F

G

H

I

000011 000011 000011 000100 000100 000100 000100 000100 000100

00 00 00 00 00 00 00 00 00

100 101 110 001 010 011 100 101 110

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 0 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 0 1 1 0 1

0 0 0 1 0 0 1 0 1

0 0 0 1 0 0 1 1 1

0 0 0 1 0 0 1 0 1

0 0 1 1 0 1 1 0 1

000101 000101 000101 000101 000101 000101 000110 000110 000110 000110 000110 000110 000111 000111 000111 000111 000111 000111 001000 001000 001000 001000 001000 001000 001001 001001 001001 001001 001001

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

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11 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0

CASOS ESPECIALES

60

Docente:Ing.

UMSA

Univ. :Roger

ETN 640

lo o b ím S

r o d a c fii d o C

e d r o t c e l e S

2 r o d a t n o C

s e r te c a r a c

A0 - A5 A6, A7 A8,A9,A10

´ / ,

“”

:

-


I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O 1 2 3 4 5 6 7 8

100111 100111

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X 00 X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X 0X

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