circuitos digitales

Vista previa del material en texto

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES
E. P. DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA –ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA
CIRCUITOS DIGITALES
GRUPO: 03
DOCENTE: ING. SERGIO MESTAS RAMOS
ALUMNO: RENATO EDUARDO BELTRÁN CÁCERES
2021
I. OBJETIVO:
· Comprobar el funcionamiento de los circuitos integrados que agrupan a los decodificadores, codificadores, multiplexores, demultiplexores y comparadores. experimentalmente la operación de las compuertas digitales básicas.
· Emplear los circuitos de mediana escala de integración para la construcción de circuitos de diversos propósitos.
· Analizar las posibilidades de ampliación de cada uno de los circuitos experimentados.
II. MARCO TEORICO:
2.1 DISPLAY DE SIETE SEGMENTOS
Es un dispositivo que permite la representación visual a través de siete diodos LEDs ubicados estratégicamente para representar apropiadamente la información.
Se pueden clasificar en Ánodo Común y de cátodo común.
Cátodo Común Ánodo Común
2.2 DECODIFICADOR
Es un dispositivo que acepta una entrada digital codificada en binario y activa una salida. Este dispositivo tiene varias salidas, y se activará aquella que establezca el código aplicado a la entrada. Para que el decodificador pueda mostrar su salida debe estar debidamente habilitado. (Patilla E). Se clasifican según el tipo y números de entradas y salida entregada.
Así se tienen decoficadores de siete segmentos, decodificador decimal, de BCD a decimal, etc.
2.3 CODIFICADOR
Es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misión es presentar en la salida el código binario correspondiente a la entrada activada. Se puede decir que tiene un trabajo inverso al decodificador.
Existen dos tipos fundamentales de codificadores: codificadores sin prioridad y codificadores con prioridad. En el caso de codificadores sin prioridad, puede darse el caso de salidas cuya entrada no pueda ser conocida: por ejemplo, la salida 0 podría indicar que no hay ninguna entrada activada o que se ha activado la entrada número 0. Además, ciertas entradas pueden hacer que en la salida se presente la suma lógica de dichas entradas, ocasionando mayor confusión.
2.4 MULTIPLEXOR
Son circuitos combinacionales con varias entradas y una salida de datos, y están dotados de entradas de control para seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada a la salida que es única.
La entrada seleccionada viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos (1) lógicos en las entradas de control. La cantidad que necesitaremos será igual a la potencia de 2 que resulte de analizar el número de entradas. Así, por ejemplo, a un multiplexor de 8 entradas le corresponderán 3 de control.
2.5 DEMULTIPLEXOR
Es un circuito destinado a transmitir una señal binaria a una determinada línea, elegida mediante un seleccionador, de entre las diversas líneas existentes. El dispositivo mecánico equivalente a un demultiplexor será un conmutador rotativo unipolar, de tantas posiciones como líneas queramos seleccionar.
	
III. INFORME PREVIO:
1. Cuáles son las diferencias más importantes entre los displays de siete segmentos de 1 y de dos dígitos, de ánodo y cátodo común y como se compruebe su funcionamiento.
Existen dos tipos de display de 7 segmentos, su principal diferencia es la conexión que debemos implementar para encenderlos, estos dos tipos se conocen como Ánodo común y Cátodo común.
En los 7 segmentos de Cátodo Común, el punto circuital en común para todos los Led es el Cátodo (tierra), mientras que el Ánodo común el punto de referencia es Vcc (5 volt).
Teniendo en cuenta estas consideraciones la forma de encender los leds debe realizase de diferente manera en función de que elemento tengamos (Ánodo o Cátodo común).
2. Diseñe un circuito para construir una punta de prueba digital, de modo que cuando la punta de prueba reciba un “0” deberá mostrar “L” (low) y cuando detecte un “1” mostrará “H” (high).
3. Explique las diferencias entre los CIs 74LS47 y 74LS48 e indique cuando emplear cada uno de ellos.
· CI 74LS47: Es un decodificador de BCD (Binary Coded Digit) a 7 segmentos. Recibe como entradas 4 bits, y da como salida el mismo número (dígito), pero listo para ser presentado en un display de 7segmentos. Es para tipos comunes de ánodo LED (ánodo común), quiere decir que es de salida L.
· CI74LS48: Es un decodificador de BCD (Binary Coded Digit) a 7 segmentos. Recibe como entradas 4 bits, y da como salida el mismo número (dígito), pero listo para ser presentado en un display de 7 segmentos. Es para tipos comunes de cátodo LED (cátodo común), quiere decir que es de salida H.
4. Obtener la hoja de datos de todos los integrados utilizados en la práctica.
· 74LS42:
· 74LS47:
· 74LS48:
· 74LS138:
· 74LS148:
· 74150:
IV. MATERIALES Y EQUIPOS
· Fuentes de Alimentación
· Multímetro
· Protoboard
· Circuitos integrados
· 74LS42 Decod. BCD a decimal
· 74LS47 Decod. BCD a 7 seg.AC
· 74LS48 Decod. BCD a 7 seg.CC
· 01 Display de 7 segmentos de ánodo común
· 01 Display de 7 segmentos de cátodo común.
· Protoboard.
· Cables de conexión
· Módulo de entradas digitales
· Módulo de salidas digitales
· 74LS85 Comparador
· 74LS148 Codif. 8 a 3
· 74LS138 Dec/Dem 3 a 8
· 74LS150 Multiplexor
V. PROCEDIMIENTO
DISPLAY DE 7 SEGMENTOS
1. Con ayuda del módulo de entradas digitales, comprobar el funcionamiento del display de 7 segmentos de ánodo común. Anote las combinaciones y símbolo mostrado para cada uno de ellos.
	ANODO COMÚN
	Entradas
	Salida
	a
	b
	c
	d
	e
	f
	g
	Símbolo
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	8
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	6
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	7
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	1
	L
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	U
2. Repita el procedimiento del punto 1 para un display de 7 segmentos de cátodo común.
	CÁTODO COMÚN
	Entradas
	Salida
	a
	b
	c
	d
	e
	f
	g
	Símbolo
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	A
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	F
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	H
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	5
3. Implemente el circuito del punto 2 del previo (punta de prueba digital).
DECODIFICADOR DE 7 SEGMENTOS
4. Conecte la salida de cada uno de los decodificadores de 7 segmentos (74747 y 7448) con la entrada de los respectivos displays de 7 segmentos.
	
5. Aplique diferentes entradas al decodificador, observe la salida y muestre los valores en las tablas respectivas.
	7447 - ÁNODO COMUN
	Entradas
	Salida
	a
	b
	c
	d
	Símbolo
	0
	0
	0
	1
	8
	1
	1
	1
	0
	7
	1
	1
	0
	0
	3
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	2
	7448 - CÁTODO COMUN
	Entradas
	Salida
	a
	b
	c
	d
	Símbolo
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	4
	1
	0
	1
	0
	5
	1
	0
	0
	1
	9
	1
	1
	1
	1
	-----
6. Diseñe un circuito de modo que, dada una combinación de entrada de 4 bits, se muestre su valor en dos display de 7 segmentos (uno de ánodo común y el otro de cátodo común).
CODIFICADOR
7. Con ayuda de los módulos de entradas y salidas digitales, comprobar el funcionamiento de un circuito codificador. Anote las combinaciones y símbolo mostrado para cada uno de ellos.
	74148 - CODIFICADOR
	Entrada
	Salida
	D7
	D6
	D5
	D4
	D3
	D2
	D1
	D0
	A2
	A1
	A0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	0
8. Dibuje el oscilograma que explicaría el funcionamiento del circuito anterior.
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
A2
A1
A0
DECODIFICADOR
9. Con ayuda de los módulos de entradas y salidas digitales, comprobar el funcionamiento de un circuito decodificador (74LS138). Anote las combinaciones y símbolo mostrado para cada uno de ellos.
	
	Habilitación
	Entrada
	Salida
	E1
	E2
	E3
	A
	B
	C
	Y7
	Y6
	Y5
	Y4
	Y3
	Y2
	Y1
	Y0
	0
	0
	00
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
	1
10. Dibuje el oscilograma que explicaría el funcionamiento del circuito anterior.
E1
E2
E3
A
B
C
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
11. Compruebe el funcionamiento del CI 74LS42 (BCD to Decimal Decoders) aplicando las entradas y registrando sus salidas en una tabla.
Decodificación de BCD a Decimal
MULTIPLEXOR Y DEMULTIPLEXOR.
12. Con ayuda de los módulos de entradas y salidas digitales, comprobar el funcionamiento de un circuito multiplexor. Anote las combinaciones y símbolo mostrado para cada uno de ellos.
	Entrada
	Salida
	A8
	A7
	A6
	A5
	A4
	A3
	A2
	A1
	A0
	D
	C
	B
	A
	Y
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	1
13. Dibuje el oscilograma que explicaría el funcionamiento del circuito anterior.A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
D
C
B
A
Y
14. Con ayuda de los módulos de entradas y salidas digitales, comprobar el funcionamiento de un circuito demultiplexor. Anote las combinaciones y símbolo mostrado para cada uno de ellos.
	Hab.
	Selección
	Salidas
	G
	S2
	S1
	S0
	Y7
	Y6
	Y5
	Y4
	Y3
	Y2
	Y1
	Y0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	1
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	1
	0
	0
	0
	1
	1
	1
	1
	1
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
15. Dibuje el oscilograma que explicaría el funcionamiento del circuito anterior.
G
S2
S1
S0
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
VI. CUESTIONARIO FINAL:
1. Explique las diferencias entre los distintos tipos de decodificadores vistos en la práctica.
· C.I. 74138:
Este circuito, nos da una decodificación de 8 segmentos en decimal, utilizando hasta 3 bits de entrada en binario.
· C.I. 7442:
Este circuito nos da una decodificación de 10 salidas, utilizando una entrada de 4 bits en binario.
La principal diferencia que encuentro en estos dos circuitos, es la cantidad de entradas y salidas que difieren en número en cada caso. Esto seguramente tiene que ver con el uso que se le da a cada circuito, ya que el 7442 será para aplicaciones más extensas y el 74138, es para aplicaciones que usen 3 bits como máximo.
2. Cómo se podría ampliar la capacidad del número de entradas de un multiplexor.
Se puede aumentar al combinar bloques multiplexores para obtener la capacidad de multiplexado que nos interese. Se dispone comercialmente de circuitos integrados de multiplexores de 2 canales, 4 canales y 8 canales.
El primer paso será calcular el número de multiplexores de 8 canales de entrada que necesitamos para obtener los canales de entrada que se quieren. En este caso pongamos por ejemplo 40 canales de entrada. Se necesitarían cinco multiplexores de 8 canales.
En segundo lugar, las salidas de estos multiplexores hay que unirlas en otro multiplexor para obtener una única salida. Como tenemos cinco multiplexores hay cinco salidas, por lo que necesitamos un multiplexor de 5 canales
3. Diseñar un circuito digital que reciba dos entradas, y como salida deberá mostrar las salidas “0” (detener), “A” (avanzar), “C” (centrifugar) y “E” (esperar) cuando las entradas toman los valores 0, 1, 2 y 3 respectivamente.
4. Explique el procedimiento para diseñar circuitos combinacionales a partir de circuitos decodificadores.
En los codificadores, sólo una de las entradas puede estar activa. El código de salida indica qué entrada es la que está activa. Para denominar a los codificadores se puede emplear un sistema análogo al de los decodificadores, que estudiaremos más adelante, refiriéndose a su número de entradas y de salidas; así un decodificador que tuviera 4 entradas y 2 salidas sería un codificador 4:2.
Para evitar problemas cuando dos entradas del decodificador están activas se emplean los llamados codificadores con prioridad o codificadores prioritarios. En éstos cuando más de una entrada está activada será la de más peso la que determinará el código de salida.
Otro problema que puede presentarse es que para distintos valores de las entradas se tenga un mismo código de salida. Es lo que ocurre cuando no está activa la entrada de habilitación (si la hay) o, en caso de estar habilitado el codificador, no hay ninguna entrada binaria activa o lo está la menos significativa. En todos estos casos el valor de todas las salidas es cero.
Los codificadores nos permiten “compactar” la información, generando un código de salida a partir de la información de entrada.
5. Muestre y explique por lo menos dos aplicaciones donde se utilicen los circuitos vistos en la práctica. (2 aplicaciones por cada circuito).
Multiplexor:
· En el circuito Multiplexor se tienen varias aplicaciones prácticas, como en el desarrollo de un semáforo con contador, el cual va unido a otra serie de circuitos, como los contadores para poder generar la señal que queremos enviar.
· Otra sería para el uso de números que se muestran en las pantallas de los bancos, ya que se muestran ciertos números programables cuando es el turno de otra persona.
Codificador:
· Podemos tener, por ejemplo, unos datos en decimal que queramos transmitir a una cierta persona o máquina para cierta función, ahí es donde los codificadores entran en acción.
· Otro sería, los comandos de un robot o máquina que proceda a trabajar con datos en binario, podemos utilizar una cierta cantidad de símbolos decimales o letras para enviarle un comando en binario.
Decodificador:
· Podemos trabajar algo en código binario, o sexagesimal, esto se puede convertir a decimal y trasladar un mensaje a letras o número que se entiendan más fácilmente, como el caso de una calculadora científica o digital.
· A la hora de que nos comunique algo nuestro teléfono o robot, ellos decodifican el mensaje binario y lo convierten a decimal o a palabras.
VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
Enunciar sus conclusiones y observaciones de la experiencia
· Después de haber realizado las diferentes simulaciones, podemos concluir, que cada circuito tiene su determinada función y objetivo, a pesar de que muchas se parezcan o que no cambien, si las implementas de diferentes maneras, los resultados son muy diferentes.
· Se pudo ver que algunos solo funcionaban si se presionaba en la entrada auxiliar un 1 o un 0.
· Los multiplexores son los que más utilidades tienen, ya que, al tener diferentes formas de entradas y salidas, se pueden combinar en algo bastante útil.
· Si trabajamos con las compuertas lógicas vistas la fase pasada, tenemos muchísimas más posibilidades en lo que es el desarrollo de circuitos.
· El uso de los displays de 7 segmentos es muy importante ya que así trabajamos con salidas lógicas además de leds que funcionan con corriente. 
VIII. BIBLIOGRAFÍA:
Indique la bibliografía consultada en la elaboración de su informe.
· alldatasheet.com. (s. f.). ALLDATASHEET.COM - Datasheet search site for Electronic Components and Semiconductors and other semiconductors. Alldatasheet. Recuperado 21 de mayo de 2021, de https://www.alldatasheet.com
· Aldridge Arabaolaza, A., Gómez Manzanares, Á., & Marius Smintina, A. (s. f.). DECODIFICADORES y DEMULTIPLEXORES. personales.unican.es. Recuperado 21 de mayo de 2021, de https://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/DecG3_10.pdf
· Ejercicio combinacional 40. (s. f.). meteo.ieec.uned. Recuperado 21 de mayo de 2021, de http://meteo.ieec.uned.es/www_Usumeteog/ejer_combinacional_40.html
· 5.3.- Codificadores. ELEC02.- Circuitos combinacionales MSI. (s. f.). ikastaroak.ulhi.net. Recuperado 21 de mayo de 2021, de https://ikastaroak.ulhi.net/edu/es/IEA/ELEC/ELEC02/es_IEA_ELEC02_Contenidos/website_53_codificadores.html
 
 
 
 
 
 
 
 
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS 
FÍSICAS Y FORMALES
 
E. P. DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA 
–
ELÉCTRICA Y MECATRÓNICACIRCUITOS DIGITALES
 
GRUPO: 03
 
 
DOCENTE:
 
ING. SERGIO MESTAS RAMOS
 
 
 
ALUMNO:
 
RENATO EDUARDO BELTRÁN CÁCERES
 
 
2021
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS 
FÍSICAS Y FORMALES 
E. P. DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA –
ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA 
 
CIRCUITOS DIGITALES 
GRUPO: 03 
 
DOCENTE: ING. SERGIO MESTAS RAMOS 
 
 
ALUMNO: RENATO EDUARDO BELTRÁN CÁCERES 
 
2021