U.P.T.C. Facultad Seccional Duitama Escuela de Ingeniería Electromecánica
Formación básica profesional. Área (Eléctrica – Electrónica) Electrónica) Electronica II
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Informe de laboratorio N°1 Electrónica AN A N Á L I SI S D E C I R C UI T OS L ÓGI ÓG I C OS COMBINACIONALES Medina Blanco, Jeyson Rodrigo
[email protected] jeyson.medina @uptc.edu..co Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia Abstract-this poses a laboratory analysis of a gate circuit and the implementation thereof by Arduino programming also understand the operation of the integrated circuit 555 and the counter 74LS193.
1. INTRODUCCIÓN Los circuitos lógicos tienen una amplia gama de aplicaciones en la industria y es de vital importancia que el estudiante conozca y comprenda el análisis de estos circuitos para tener las capacidades de aplicar este conocimiento como profesional
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA ANALISIS DEL CIRCUITO LOGICO NOTA: los numerales numerales del 4.1 al 4.5 (exceptuando (exceptuando el numeral numeral 4.2) de este informe de laboratorio se entregaron de forma física como planteo el tutor. 4.2 Después del debido análisis del circuito circuito de la imagen imagen 1 se procede a hacer un resumen de las compuertas que se necesitarían para realizar este circuito
2. OBJETIVOS
Analizar un circuito lógico combinacional a partir de unas condiciones específicas. Implementar Implementar un circuito lógico combinacional por medio de lógica programable con la plataforma Arduino 1.
3. MATERIALES Y EQUIPOS Tarjeta Arduino UNO Multímetro Fuente de voltaje Protoboard Multímetro 1 Circuito integrado 74ls193 1 Circuito integrado 555 1 potenciómetro de 500k 1 Display 7 segmentos 1 tarjeta arduino nano 1 diodo 1 capacitor de 0.01uf 1 capacitor de 10uf 1 pulsador 8 resistencias de 1k 1Led
Figura 1. Circuito de compuertas
Compuertas necesarias: 34 compuertas and de 2 entradas. 28 compuertas and de 3 entradas. 3 compuertas and de 4 entradas. 7 compuertas or de 2 entradas. 9 compuertas or de 4 entradas. 4 compuertas or de 3 entradas. 1 compuerta or de 5 entradas.
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IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO COMBINACIONAL DE VISUALIZACIÓN GRÁFICA
Para la implementación del circuito se concluyó que era ilógico comprar la cantidad de compuertas anteriormente nombradas y que por tal motivo se implementaría la tarjeta de arduino (figura 2.) que nos permitirá programarlo de tal manera que actué como el circuito de compuertas de la figura 1.
Figura 4. Simulación en proteus.
Para proceder a realizar el montaje primero analizamos los componentes a utilizar.
Figura 2. Tarjeta arduino uno
Para la implementación del circuito en protoboard se utilizaran los circuitos integrados 555 y 74LS193 (como se muestra en la figura 3) de tal manera que el integrado 555 actuara como oscilador mientras que el 74ls193 actuara como un contador.
Figura 3. Circuito de montaje
Después de programado y compilado el código del arduino se procederá a acoplarlo con el programa proteus para hacer la simulación del circuito completo, este proceso implicaba ubicar un archivo .hex que crea el programa arduino y que se encuentra oculto, mediante esta simulación se comprueba que tanto el código programado por ecuaciones como el código programado por tablas de verdad funcionan de la misma manera ya que el análisis se realizó a partir del mismo circuito. Esta simulación se ilustra en la imagen 4.
Figura 5. Distribución de pines integrado 74ls193
La figura 5 corresponde a la función de los pines para el integrado 74ls193, analizando esta imagen llegamos a varia conclusiones importantes como los pines de alimentación y tierra, el pin que serviría para la conexión al oscilador y el pin 14 llamado clear que servirá para hacer un reset cuando el mensaje se muestre en el display de 7 segmentos.
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Se analizó también el display de 7 segmentos de cátodo común ilustrado en la figura 7 para conocer como seria su correcta conexión y se hizo evidente que nuestras salidas correspondían a las entradas lógicas de cada segmento del display, como se comprendió que estos segmentos no eran más que diodos led se procedió a colocar una resistencia en serie con cada uno de estos con el fin de protegerlos. Con el análisis de estos elementos procedimos a hacer el montaje de nuestros componentes.
Figura 6. Esquema de conexión integrado 555
Basados en consultas se encontró una configuración alterna a la planteada en el informe para el integrado 555 (ilustrada en la figura 6) y se decidió utilizarla para realizar el montaje en el protoboard.
Figura 9. Montaje del circuito i
Figura 7. Ubicación de leds en el display
Figura 10. Montaje del circuito ii
Figura 8. Display de cátodo y ánodo común
Después teniendo el código programado y compilado (figura 11) se conectó la tarjeta de arduino al pc y se montó el programa en la tarjeta de tal manera que las entradas fueron 8, 9, 10, 11 y 12 que correspondieron a las variables X, Y, Z, W, S respectivamente y las salidas fueron 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7correspondientes a las variables a, b, c, d, e, f, g respectivamente.
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Figura 13. Circuito montado y funcionando.
En el acoplamiento de los dos integrados se ubicó un led rojo que indicaría el pulso y la frecuencia del mismo.
Figura 11. Programación arduino
El potenciómetro se utilizara para variar la frecuencia, esto dará diferentes velocidades a los cambios del mensaje del display de 7 segmentos desde velocidades muy lentas a velocidades simplemente imperceptibles al ojo humano. Después se realizó la programación del código de arduino esta vez por tablas de verdad, y luego de compilado, subido a la tarjeta y montado en el circuito se hizo evidente que operaba de la misma manera que la programación que se hizo por ecuaciones por tanto se concluyó que las medidas que plantea el informe tanto para voltajes como para frecuencias arrojarían datos muy similares así pues dichas medidas solo se realizaron al circuito funcionando con una de las programaciones.
Figura 12. Montaje del programa en la tarjeta arduino.
Después se conectaron los pines al arduino y sus salidas al display de 7 segmentos, tan pronto como se energizo la tarjeta se empezó a mostrar un mensaje en el display, cuando la entrada S = 1 el mensaje descrito era:
El circuito fue alimentado con una fuente DC de 5 V, para las mediciones realizadas con el multímetro para los 0 lógicos se tomó una tensión de 0.47 V y para los 1 lógicos una tensión de 3.40 V. Para la toma de la frecuencia máxima perceptible al ojo humano se utilizó un osciloscopio digital, este en un principio se conectó al led rojo que ubicamos con el fin de evidenciar el pulso.
"ELECTrONICA-dig-" Cuando la entrada S = 0 el mensaje descrito era: “prACtICA-n-trES”
Figura 14. Lectura del pulso en el osciloscopio digital.
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Figura 15. Lectura del pin de la entrada w.
Se varió la frecuencia por medio del potenciómetro de tal manera que la velocidad de cambio del mensaje fuera aumentando. Se aumentó hasta el punto en que se alcanzara a hacer la correcta lectura del mensaje y se procedió a la toma de datos. La imagen 14 muestra el pulso que rige la frecuencia del display de 7 segmentos, la frecuencia de dicho pulso fue de 3.28 Hz y se concluyó que era la máxima perceptible por el ojo humano para la lectura del mensaje.
6. CONCLUSION Es de vital importancia para el estudiante conocer los componentes utilizados en este taller y tener la capacidad de analizarlos como en el caso de la tarjeta de arduino que permite programar circuitos muy grandes ahorrando costos y esfuerzos.
7. ANEXOS
Programa simulado en proteus. Archivos de programación de arduino Tablas de verdad del análisis del circuito de compuertas. Datasheet NA555 8.
BIBLIOGRAFIA
FLOYD, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales . Prentice Hall. MANO, Morris. Diseño Digital . Prentice Hall. TOCCI, Ronald J. Sistemas Digitales: principios y aplicaciones . Prentice Hall.
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