Labview_practica_2 - Rodríguez Rivas César Iván

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Práctica 2: Votación de cuatro directivos y lector de
credenciales
Labview
César Iván Rodrı́guez Rivas 221393
Ingenirı́a en nanotecnologı́a, Facultad de ingenirı́a
Universidad Autónoma de Querétaro
crodriguez19@alumnos.uaq.mx
Resumen—En éste documento se implementa una propuesta
para solucionar la problemática presentada en una votación
ficticia y un sistema de lector de credenciales, también se
simplifica el circuito lógico necesario para simular el sistema de
votación / lector de credenciales, su comprobación en un circuito
de Tinkercad y VIs.
Index Terms—Labview, Karnaugh, digital, electronic, logic,
votes, lector
I. INTRODUCCIÓN
Con los fundamentos aprendidos en las clases teoricas y
prácticas, los problemas a solucionar son los siguientes:
a) El consejo directivo de una empresa se encuentra
integrado por cuatro personas. En una de sus juntas se acordó
que las votaciones se hicieran de forma secreta; sin embargo,
existe el problema de que una persona ajena contara los
votos para mantener el secreto del voto. Para evitar este
problema se decide hacer lo siguiente: Se intalará un bóton
debajo de la mesa de cada directivo. Al centro de la sala de
juntas se colocarán dos lámparas, una de color roja y una
de color verde. Al momento de votar, si el directivo está a
favor presionará el botón, si está en contra no lo presionará,
la lámpara color vede deberá encenderse si la mayorı́a vota
a favor y la lámpara de color rojo deberá encenderse en
caso contrario. El criterio de desempate lo tendrá el directivo
número cuatro.
b) En una compañı́a metalúrgica, se desea controlar el
acceso a ciertas áreas mediante una credencialcodificada,
pertenecientes a todos los empleados. El código de acceso
se grabará en la credencialmediante tres perforaciones.
El sistema de control obtendrá dicho código revisando
mediantesensores fotoeléctricos, desplegará el código de la
tarjeta que se está verificando y permitirá elacceso activando
una indicación luminosa y un “buzzer” de 12 VDC.
Áreas a las que se les permitirá el acceso Código
Gerencia 1
Mantenimiento 4
Ingenieros encargados de hornos 5
Operadores 6
Tabla 1: Tabla de accesos
II. OBJETIVO
Elaborar un circuito que simule el funcionamiento como
sistema de voto secreto para una mesa directiva en un es-
cenario donde sean cuatro directivos, en donde el voto de
desempate lo tiene el cuarto directivo y otro que simule un
lector de credenciales para conceder el acceso a los empleados
que tengan el permiso necesario.
III. MATERIAL
Integrado 7404
Integrado 7408
Integrado 7432
Protoboard
Cables de cobre
Resistencias de 330 ohms
Resistencias de 1 Kohms
Led rojo
Led verde
Fuente de poder
Dip switch de 4 polos
Tinkercad
Livewire
Buzzer
IV. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
IV-A. Labview
LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrument
Engineering Workbench) es una plataforma y entorno
de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de
programación visual gráfico pensado para sistemas hardware
y software de pruebas, control y diseño, simulado o real y
embebido.
Este programa fue creado por National Instruments (1976)
para funcionar en máquinas MAC, salió al mercado por
primera vez en 1986, teniendo versiones disponibles para
las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux
actualmente. La penúltima versión es la 2013, con la increı́ble
demostración de poderse usar simultáneamente para el diseño
del firmware de un instrumento RF de última generación, a
la programación de alto nivel del mismo instrumento, todo
ello con código abierto. Y posteriormente la versión 2014
disponible en versión demo para estudiantes y profesional, la
versión demo se puede descargar directamente de la página
National Instruments.
Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman
Instrumentos Virtuales, o VIs, y su origen provenı́a del
control de instrumentos, aunque hoy en dı́a se ha expandido
ampliamente no solo al control de todo tipo de electrónica
(Instrumentación electrónica) sino también a su programación
embebida, comunicaciones, matemáticas, etc. Un lema
tradicional de LabVIEW es: ”La potencia está en el
Software”, que con la aparición de los sistemas multinúcleo
se ha hecho aún más potente. Entre sus objetivos están
el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo
tipo (no solo en ámbitos de Pruebas, Control y Diseño) y
el permitir la entrada a la informática a profesionales de
cualquier otro campo. LabVIEW consigue combinarse con
todo tipo de software y hardware, tanto del propio fabricante,
tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y
otro Hardware- como de otros fabricantes.
Su principal caracterı́stica es la facilidad de uso, válido
para programadores profesionales como para personas
con pocos conocimientos en programación pueden hacer
programas relativamente complejos, imposibles para ellos de
hacer con lenguajes tradicionales. También es muy rápido
hacer programas con LabVIEW y cualquier programador,
por experimentado que sea, puede beneficiarse de él. Los
programas en LabView son llamados instrumentos virtuales
(VIs) con él pueden crearse programas de miles de VIs
(equivalente a millones de páginas de código texto) para
aplicaciones complejas, programas de automatizaciones de
decenas de miles de puntos de entradas/salidas, proyectos
para combinar nuevos VIs con VIs ya creados, etc. Incluso
existen buenas prácticas de programación para optimizar el
rendimiento y la calidad de la programación.
Cabe destacar que es una herramienta gráfica de
programación, esto significa que los programas no se
escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión.
Al tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se
le facilita al usuario la creación del proyecto, con lo cual
en vez de estar una gran cantidad de tiempo en programar
un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos
tiempo y dedicarse un poco más en la interfaz gráfica y la
interacción con el usuario final. Cada VI consta de dos partes
diferenciadas:
Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el
usuario, la utilizamos para interactuar con el usuario cuando
el programa se está ejecutando.
Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho,
donde se define su funcionalidad, aquı́ se colocan ı́conos
que realizan una determinada función y se interconectan (el
código que controla el programa).
V. DESCRIPCIÓN METODOLÓGICA
En el primer problema se plantea que los directivos pueden
votar a favor o en contra, esto lo podemos interpretar como
que a favor es igual a 1 y en contra es 0. En el este caso
al tratarse de cuatro directivos las combinaciones posibles
son: 24 = 16, donde la desición elegida es la que más
votos tiene y tomando el citerio de desempate que le es
concedido al cuarto directivo. Por otro lado el lector de
credenciales funciona bajo un principio similar, salvo que en
este caso solo hay cuatro de las combinaciones que permiten
el acceso, pero estas no corresponden a la mayorı́a sino
que a las combinaciones que en números binarios den los
números de acceso permitido como se muestra a continuación:
Tabla 2: Tabla de números binarios
Número dec.
0 0 1 1
0 1 0 2
0 1 1 3
1 0 0 4
1 0 1 5
1 1 0 6
El siguiente paso es realizar la tabla de verdad de cada
caso (B1, B2, B3, B4 corresponden a los votos secretos,
V a mayorı́a a favor y R a mayorı́a en contra; C1, C2, C3
corresponden a las perforaciones):
Tabla 3: Tabla de verdad para el lector de credenciales
C1 C2 C3 Acceso No Acceso
0 0 0 0 1
0 0 1 1 0
0 1 0 0 1
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 1 0
1 1 0 1 0
1 1 1 0 1
B1 B2 B3 B4 V R
1 1 1 1 1 0
1 1 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0
1 1 0 0 0 1
1 0 1 1 1 0
1 0 1 0 0 1
1 0 0 1 1 0
1 0 0 0 0 1
0 1 1 1 1 0
0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 1 0
0 0 1 0 0 1
0 0 0 1 0 1
0 0 0 0 0 1
Tabla 4: Tabla de verdad para mesa de cuatro directivos
Con esta información ya podemos armar el circuito lógico
pero éste será muy grande en el ambos casos, por lo que
se usanmapas de Karnaugh para reducir el número de
compuertas lógicas a utilizar.
Tabla 5: Mapa de Karnaugh para lector de credenciales
C - AB 00 01 11 10
0 1 1
1 1 1
Tabla 6: Mapa de Karnaugh para mesa de cuatro directivos
B1 B2 - B3 B4 00 01 11 10
00 1
01 1 1
11 1 1 1
10 1 1
Posteriormente se puede realizar el circuito lógico de
forma mas simple y optimizada, para ası́ comprobar que
efectivamente cumple con su objetivo en ambos casos.
Después de verificar de que en la simulacion de Livewire
todo funcionara correctamente en ambos casos con las 16
posibles combinaciones de las votaciones y la lectura de las
perforaciones, se implementó en tinkercad con el uso de un
Dip switch de 4 polos (para simular las perforaciones), los
integrados 7404, 7408, 7432, un led verde y otro rojo para la
señal luminica que exprese a favor/ en contra o acceso / no
acceso, un buzzer y una fuente de voltaje configurada a 5 V
DC.
Figura 1. Circuito lógico simplificado correspondiente al lector de creden-
ciales
Figura 2. Circuito lógico simplificado correspondiente a la mesa con cuatro
directivos
Por otro lado también se implementó en labview con el uso
de botones switch e indicadores leds.
VI. RESULTADOS
Al implementar en tinkercad y Labview, se obtuvo el
mismo resultado que en la simulación en Livewire, no hubó
mayor complicación más que conectar correctamente el
cableado y por otro lado en Labview se realizó muy similar
a lo hecho en Livewire. La diferencia en comparación a
Livewire es que se puede observar lo más cercano a la
realidad, incluyendo la señal luminica. Labview representó
una muy buena alternativa a Livewire para mostrar una mejor
interfaz de usuario bajo una programación similar.
VI-A. Circuito simulado
En las siguientes imagenes se encuentran ejemplos de
las combinaciones, esto para el caso del lector de credenciales.
Figura 3. Implementación en Labview
Figura 4. Implementación en Labview
Figura 5. Implementación en Labview
Figura 6. Implementación en Labview
En las siguientes imagenes se encuentran ejemplos de
las combinaciones, esto para el caso de la mesa directiva
compuesta por cuatro directivos.
Figura 7. Implementación en Labview
Figura 8. Implementación en Labview
Figura 9. Implementación en Labview
Figura 10. Implementación en Labview
VII. CONCLUSIONES
La implementación de la solución a ambos problemas
ahora en el programa Labview, permitió presentar una mejo
interfaz de usuario que es mucho más amigable en caso
de que lo use otro usuario diferente al autor, pero eso no
significa que la implementación a tinkercad no sea funcional,
sino que presenta un complemento a su implementación en
un entorno real, de forma que no sea demasiado abstracto
para el susario que no esta familiarizado con esa interfaz
robusta y poco intuitiva.
Debido a que en Labview usamos una programación gráfica,
no fue muy difı́cil pasar del diagrama en Livewire a Labview,
quizás la mayor complicación fue el hecho de encontrar las
herramientas necesarias que en este caso eran .and”, .or 2
”not”, lo demás es colocar leds y botones. Labview es un
entorno muy amigable y con muchas herramientas para el
programador, esto último es una arma de doble filo ya que si
no se conoce del todo donde están ubicadas estás herramientas
se puede complicar la labor de programar.
REFERENCIAS
[1] Sin autor, ¿Qué es Labview? , disponible en: https://www.ni.com/es-
mx/shop/labview.html
	Introducción
	Objetivo
	Material
	Fundamentación Teórica
	Labview
	Descripción Metodológica
	Resultados
	Circuito simulado
	Conclusiones
	Referencias