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UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MORELLOS ALUMNOS: MYRIAM ARACELI BRAVO ALONSO EDGAR ULISES HERRERA FUENTES LEONARDO CARLOS FABILA MATERIA: COMPUTACIÓN DIGITAL 10-DICIEMBRE-2021 INDICE Contenido Introducción de Circuitos Digitales ................................................................................................ 1 ¿Qué es un Circuito Digital? ................................................................................................... 1 Descripción del problema a resolver ............................................................................................. 5 Definición del diseño del circuito: ................................................................................................... 6 Objetivos y alcances .................................................................................................................... 6 Respuestas esperadas ................................................................................................................ 6 Proceso de diseño y simplificación del circuito ........................................................................ 8 Diagrama del circuito diseñado ................................................................................................ 12 Simulación del circuito diseñado .............................................................................................. 13 Evidencia de las pruebas del circuito y respuestas deseadas ............................................ 13 Conclusiones de la actividad y de la materia. ............................................................................ 14 Myriam .......................................................................................................................................... 14 Ulises ............................................................................................................................................ 14 Leonardo ...................................................................................................................................... 14 Referencias de consulta ................................................................................................................ 15 Anexos ............................................................................................................................................. 17 1 Introducción de Circuitos Digitales ¿Qué es un Circuito Digital? Un circuito digital se diseña mediante el uso de varias compuertas lógicas en un solo circuito integrado. La entrada a cualquier circuito digital está en forma binaria de «0» y «1». La salida obtenida al procesar datos digitales brutos es de un valor preciso. Estos circuitos se pueden representar de 2 formas, ya sea de forma combinacional o secuencial. En la actualidad los circuitos electrónicos son los que permiten un menor costo, una alta velocidad de cómputo y una gran capacidad de integración. Circuitos y sus aplicaciones: Analógicos: amplificadores, rectificadores, filtros, fuentes, etc. Digitales: puertas lógicas, …, microprocesadores. Características de los circuitos digitales: Los circuitos digitales trabajan con un sistema binario de solo dos dígitos 0, 1. Contiene procesos de decisión. Los circuitos lógicos están formados mediante la conexión de distintos elementos básicos, llamados “puertas lógicas”. Permiten el diseño de sistemas con alto grado de programación y de propósito general: un computador. Un circuito digital se puede realizar en diversas tecnologías: mecánica, electromecánica, óptica, magnética, pero en la actualidad se utiliza la tecnología microelectrónica (nanoelectrónica) basada en dispositivos electrónicos realizados sobre materiales semiconductores, normalmente Silicio. Ninguna otra tecnología permite la integración de millones de dispositivos operando conjuntamente de forma fiable ya que utilizan el concepto de conmutador para implementar las funciones lógicas. Se encuentra formado por circuitos electrónicos activos (transistores, diodos, etc.) y pasivos (resistencias, condensadores, etc.) conectado entre tensión de alimentación (Volts) y tierra (GND). Puertas lógicas simples. Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos (0,1), los cuales se obtienen de operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). Dichas compuertas son AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Además, se pueden conectar entre sí para obtener nuevas funciones. 2 Circuitos combinacionales Es un circuito electrónico cuya salida depende solamente de la “combinación” de sus entradas en el momento que se está realizando la medición en la salida, es decir, en el que el valor de sus salidas en un determinado instante, dependen del valor de las entradas en ese mismo instante. 3 4 Multiplexores y Demultiplexor 5 Descripción del problema a resolver Debido a la temporada navideña, y la alta demanda de las luces leds. Hemos decidido crear un circuito para la elaboración de una miniserie de luces de navidad. La cual permitirá desatar la imaginación y poder crearla cada uno a su gusto y a sus necesidades. De igual forma implementaremos los conocimientos vistos en la materia 6 Definición del diseño del circuito: Circuito de miniserie de luces Leds con la implementación de un Arduino uno R3. El cual es una placa electrónica basada en el microcontrolador. Cuenta con 14 pines digitales de entrada / salida, 6 entradas analógicas, un oscilador de cristal de 16MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un conector ICSP y un botón de reset. El software de la placa incluye un controlador USB que puede simular un ratón, un teclado y el puerto serie. Características del Arduino UNO R3: • Voltaje de operación de 5V • Memoria Flash • Microcontrolador ATmega328 • Velocidad de reloj. Objetivos y alcances • Descubrir las funcionalidades del circuito para la elaboración de series de luces leds. • Desempeñar los conocimientos vistos en la materia de computación digital. • Resaltar las habilidades de la imaginación y destreza para su elaboración. • Seguir con las tradiciones de decoración… Respuestas esperadas Se espera realizar un circuito para una serie de luces LED navideñas, esto aprovechando la época en la que nos encontramos. Se realizará el circuito en el simulador “tinkercad”. Para este trabajo se construirá en Arduino implementando su código que funciona como un multiplexor, pero que no está dentro del circuito. Se espera que poder obtener más conocimiento de la materia mediante la realización de este proyecto. Trabajaremos con una serie de 9 leds los cuales estarán situados en una placa de pruebas pequeña. Implementaremos un potenciómetro para limitar el paso de la corriente eléctrica y un pulsador con el cual podremos interrumpir el paso de esta misma. También aplicaremos el uso resistencias y el Arduino UNO R3 con el cual mediante su cable USB alimentaremos la placa. 7 Nombre Cantidad Componente U1 1 Arduino Uno R3 S1 1 Pulsador Rpot2 1 250 kΩ Potenciómetro R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 10 220 Ω Resistencia D1 D3 D5 D7 D9 5 Blanco LED D2 D4 D6 D8 4 Azul LED 8 Proceso de diseño y simplificación del circuito Se va a utilizar la herramienta online Tinkercad, se a utilizar el lenguaje de Arduino, vamos a simular una serie de navidad. En esta parte describiré de manera breve el procedimiento. Para comenzar, primero utilizaremos la placa y el Arduino con los cables verde unir con el primero en la placa conectar donde está el LED, abajo, en la misma columna dónde está su pata más larga del LED, la resistencia de 220 Homs en la otra paray en la misma columna El cable se va a conectar en el Arduino en los pines en la que dice número dos. Se hará el mismo procedimiento con los demás Leds, resistencias y cables e igual consecutivamente como se muestra en la imagen. (se contará el led primero de izquierda a derecha siendo así el led que hasta la izquierda sea el primero y luego el de la derecha el 2 y así con los demás) Se colocará el pulsador y potenciómetro que va conectado a una fuente positiva (cable rojo), tiene 5 voltios. 9 También se conectará el cable negro que es polo de la tierra. Además, tiene un cable azul que es el análogo. Dicho todo lo anterior, se conectará todos los cables en el Arduino cable rojo en la 5v, cable negro en GND. Y el azul, en A0 Ya que se agregó el pulsador, va a tener un cable rojo y uno gris, el gris se va a conectar con el slot 12, que eres cable va conectado a una resistencia Todos los cables rojos están conectados al igual todos los cables negros. 10 Para que pueda funcionar el circuito, se tiene que agregar el siguiente código que está a continuación: Primero se definen las variables, siendo el led 1 sea igual que el 11 ya que en 11 está conectado al Arduino y así sucesivamente con los demás leds. Al igual con los leds se hará una variable para el pulsador y el potenciador Crear variables de entrada y salida Después se escribe un vacío en donde se va a decir que son salidas (output) esto se hace ya los leds lo que hacen es prender e iluminar. Por último, vamos a indicar lo que va a hacer el pulsador y potenciador. Para esto vamos a necesita un si (if), vamos a decir que primero se va a prender (high)los blancos así que anotamos los leds y después se vamos a decir que se va a pagar (low) 11 Y así le hacemos también con los azules, pero cada vez que queremos hacer algo en la ultima parte escribir un retraso que sería el tiempo que tarda en hace una acción (delay). Y la última acción que quiero que haga es que todos los leds se prendan de esa manera como se ve en la imagen. Ese código al ver que se termine va a repetir crean un ciclo En lo que se va a escribir ante que se cierren las comillas será, Indicar el tiempo en que tarda al momento de darle clic al pulsador (delay 100) 12 Diagrama del circuito diseñado 13 Simulación del circuito diseñado Se muestra unas imágenes del orden de cómo se va a iluminar los leds, pero en el anexo se verá mejor como es la simulación. Evidencia de las pruebas del circuito y respuestas deseadas Se logro que el circuito funcionara con el microcontrolador en el simulador A pesar de que en la herramienta online no estaba el multiplexor que se necesitaba para este proyecto se pudo resolver el problema 14 Conclusiones de la actividad y de la materia. Myriam El circuito para la elaboración de la miniserie de luces led, es muy interesante y un poco sencilla de realizar ya que el Arduino hace más rápido el trabajo. Cuando uno no tiene ni idea de su fabricación se le puede resultar difícil de comprender, pero si uno le presta atención las cosas van tomando forma y se hace fácil su comprensión. La materia en general me gusto ya que se explicaron bien los temas a realizar, algunos de ellos eran complejos, pero si te esforzabas en entenderles, las tareas se hacían más didácticas. Las clases de videoconferencias eran muy interesantes y algo que sobresale es el control en el orden de las semanas para realizar las actividades. En general me llevo buenos aprendizajes de esta materia. Ulises En cuanto a la actividad me voy muy satisfecho, ya que me gusto la elección que hicimos en cuanto al circuito electrónico. Me parece algo verdaderamente practico para cualquier persona. Mas en estas fechas, es importante tener el conocimiento de cómo funciona los aparatos que tenemos en nuestro hogar. Adquirir algunos conocimientos debido a la investigación que se tuvo que hacer. Como complemento de esta actividad, espero el siguiente año comprar los componentes y poder realizar mi propio circuito de forma física. En cuanto al desarrollo de la materia, me quedan algunos puntos y dudas por resolver, pero en general me pareció una buena materia, a pesar de que se me complico algunas veces, me parecía divertido el investigar y conocer, ya que no tenía ni idea del sin fin de aplicaciones que tiene la rama de computación digital. Espero seguir adquiriendo aprendizaje de este estilo, dentro de la universidad, así como también fuera de ella. Leonardo Al momento de desarrollar el circuito digital, yo recuerdo que hice uno, pero más sencillo, ahora me toco uno más difícil más aparte incluyéndole un código, sin embargo, creo si le pude entender. Ahora llevo más conocimientos que hace 4 meses, la verdad no tenía ni idea la función de las compuertas, de los circuitos combinacionales, de los microprocesadores, entre otros. Ahora le voy a presumir mis conocimientos a mi amigo que está estudiando mecatrónica y aún no sabe ya que apenas está comenzando, pero bueno así nos llevamos. 15 Referencias de consulta Arduino Uno, partes, componentes, para qué sirve y dónde comprar. diciembre 10, 2021, de Descubre Arduino Sitio web: https://descubrearduino.com/arduino-uno/ Introducción a la Electrónica Digital. diciembre 10, 2021, de Microsoft PowerPoint Sitio web: https://personales.unican.es/manzanom/EDigitalI/IntroduccionED.pdf Tema 3. Circuitos Electrónicos Digitales. diciembre 10, 2021, de Microsoft PowerPoint Sitio web: https://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/Tema_III.pdf Compuertas Lógicas. diciembre 10, 2021, de HETPRO Sitio web: https://hetpro- store.com/TUTORIALES/compuertas- logicas/#:~:text=Las%20compuertas%20l%C3%B3gicas%20son%20circuitos,s%C 3%AD%20 Cervalo, M. (2017). Luces Navideñas digital Circuito Secuenciales y Combinacionales [Video]. Obtenido de http://Luces Navideñas digital Circuito Secuenciales y Combinacionales A Electronic. (2020). 74LS138 Decodificador - Demultiplexor - Convertir Datos Serie a Paralelo [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=kYSImLYMqrc González, D. (2021). SERIE NAVIDEÑA en ARDUINO | Ejemplo en Tinkercad. [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=AXUZScqpXmg Prometec.net. (2015). Multiplexor Analógico 74HC4067 de 16 canales [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=Q5T0oL6Aayw El profe García. (2013). Como Conectar 100 Leds a una Salida (Circuito) [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=CtJqhg5Y6DA&t=20s Rincón Ingenieril. (2017). Cómo usar una Protoboard [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=lOoK_XgRSEo&t=200s https://descubrearduino.com/arduino-uno/ https://personales.unican.es/manzanom/EDigitalI/IntroduccionED.pdf https://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/Tema_III.pdf https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/#:~:text=Las%20compuertas%20l%C3%B3gicas%20son%20circuitos,s%C3%AD%20 https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/#:~:text=Las%20compuertas%20l%C3%B3gicas%20son%20circuitos,s%C3%AD%20 https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/#:~:text=Las%20compuertas%20l%C3%B3gicas%20son%20circuitos,s%C3%AD%20 https://hetpro-store.com/TUTORIALES/compuertas-logicas/#:~:text=Las%20compuertas%20l%C3%B3gicas%20son%20circuitos,s%C3%AD%20 https://www.youtube.com/watch?v=kYSImLYMqrc https://www.youtube.com/watch?v=AXUZScqpXmg https://www.youtube.com/watch?v=Q5T0oL6Aayw https://www.youtube.com/watch?v=CtJqhg5Y6DA&t=20s https://www.youtube.com/watch?v=lOoK_XgRSEo&t=200s 16 Multiplexor CD74HC4067 prendiendo led. (2016). [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=aJlaZim8TLI https://www.youtube.com/watch?v=aJlaZim8TLI17 Anexos El siguiente enlace es de la plataforma “Tinkercad”, que ofrece un simulador, mediante el cual realizamos nuestro circuito de luces led “navideño”. https://www.tinkercad.com/things/bhi3C2Faenz-copy-of-serie-de-luces-led- arduino/editel?tenant=circuits https://www.tinkercad.com/things/bhi3C2Faenz-copy-of-serie-de-luces-led-arduino/editel?tenant=circuits https://www.tinkercad.com/things/bhi3C2Faenz-copy-of-serie-de-luces-led-arduino/editel?tenant=circuits
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