Prácticas de Laboratoriode Diseño Digital Facultad de Ingeniería UNAM M.I. GUEVARA RODRIGUEZ Ubicación de la asignatura en el plan de estudios. Objetivos de la asignatura. Comprender los conceptos, técnicos básicos y aplicaciones del Diseño Digital, así como diseñar sistemas digitales combinacionales y secuenciales con circuitos integrados y con dispositivos lógicos programables. (ENTREGA DE CALIFICACIONES) . 16 25 Noviembre 2016 FIN DE SEMESTRE Practica 1 Manejo de equipo. 10 10 Octubre 2016 Practica 8 Memorias. Continuación Practica 1 Decodificador. 12 28 Octubre 2016 Practica 9 Contador con C. Multiplicador. 13 4 Noviembre 2016 Practica 10 Contador con Flip-Flop. 12 24 Octubre 2016 Practica 10 Contador con Flip-Flop. Técnicas básicas de Alambrado. 15 18 Noviembre 2016 EXAMEN FINAL. Continuación Practica 1 Practica 5 Decodificador.I. 13 31 Octubre 2016 Practica 11 Máquina de estados FSM. 11 21 Octubre 2016 Practica 8 Memorias. (ENTREGA DE CALIFICACIONES) Grupo:10 Fecha de Semana Realización # Práctica Nombre de la Práctica Presentación del Curso 1 12 Agosto 2016 2 19 Agosto 2016 3 26 Agosto 2016 4 2 Septiembre 2016 Practica 2 Algebra Boolena y funciones básicas. 8 26 septiembre 2016 Practica 6 9 3 Octubre 2016 Practica 7 Multiplexor. 14 7 Noviembre 2016 EXAMEN FINAL. 5 5 Septiembre 2016 Practica 3 Diseño con Compuertas (minimización por Algebra) 6 12 Septiembre 2016 Practica 4 Diseño con Compuertas (minimización por Mapas) 7 19 septiembre 2016 Sumador. Técnicas básicas de Alambrado. 11 17 Octubre 2016 Practica 9 Contador con C.Calendarización de Prácticas (Contenido temático con distribución de horas) Grupo: 2 Fecha de Semana Realización Semestre 2017-1 # Práctica Nombre de la Práctica Presentación del Curso 1 8 Agosto 2016 2 15 Agosto 2016 3 22 Agosto 2016 4 29 Agosto 2016 Practica 2 Algebra Boolena y funciones básicas. Multiplicador. 9 7 Octubre 2016 Practica 6 10 14 Octubre 2016 Practica 7 Multiplexor. 5 9 Septiembre 2016 Practica 3 Diseño con Compuertas (minimización por Algebra) 6 16 septiembre 2016 DÍA INHÁBIL 7 23 septiembre 2016 Practica 4 Diseño con Compuertas (minimización por Mapas) 8 30 septiembre 2016 Practica 5 Sumador. 14 11 Noviembre 2016 Practica 11 Máquina de estados FSM.I. 15 14 Noviembre 2016 DÍA INHÁBIL 16 21 Noviembre 2016 FIN DE SEMESTRE Practica 1 Manejo de equipo. 7 a 9. El horario para revisión de prácticas atrasadas lunes a viernes de 10:00 a 12:00 hrs. o Material de laboratorio (cables necesarios para el armado. se le pedirá se retire de clase teniendo falta esa clase) Forma de evaluar el curso. Desarrollo de las prácticas.7 a 8. (si fuese sorprendido sacando fotos. 2 Retardos = 1 Falta Las practicas se deben desarrollar en tiempo.mx/guevarod grms90@yahoo. No se permiten fotos en las prácticas.6 = 7 7. Se anotarán todos los datos obtenidos de la práctica en tus notas. Prácticas entregadas en tiempo y forma la calificación es sobre 10. Calificación Final ≥ 7. ESTÁ PROHIBIDO EL USO DE CÁMARAS FOTOGRÁFICAS O DE VIDEO EN CUALQUIER FORMA. INCLUIDOS LOS TELÉFONOS CELULARES O SIMILARES QUE POSEAN DICHAS CARACTERÍSTICAS.unam. Tolerancia para retardo de 15 minutos. Prácticas entregadas en la segunda semana la calificación es sobre 8. Calificación de cada práctica: 20% Previo 80% Implementación de la Practica funcionando en su totalidad.7 para exentar el Examen Final. proto-board. PRESENTACIÓN O FORMATO DENTRO DEL SALÓN DEL LABORATORIO. en ningún horario) Calificación Final: 100% Promedio de las prácticas realizadas en el semestre.Metodología de trabajo durante el curso. Laboratorio Abierto.fi-b.4 a 10 = 10 . deben realizarse directamente en este manual. Se deben entregar diagramas electrónicos lógicos donde sean pedidos (no de bloques o de alambrado).com. incluyendo: o Previos: Obligatorio para realizar las prácticas. forma y en horario de clase.7 a 7. (Solo se revisarán prácticas atrasadas con asistencia en clase de la misma practica) Prácticas entregadas fuera de clase en la misma semana la calificación es sobre 9.6 = 6 6.6 = 8 8.3 = 9 9. Más de 2 faltas=Examen Final. y componentes necesarios para la realización de la practica) Sin previo o sin todo el material No se tomará en cuenta la realización de la práctica. Examen Final: Se realizará un examen Teórico y práctico = Calificación Final Tu calificación Acreditada mínimo con 8 La puedes Revalidar (Si no acreditas Teoría) Tabulador de la Calificación Final 6 a 6. (No se revisan prácticas atrasadas el día de clase. El previo solo tiene valides a la entrega de la practica implementada.mx Las prácticas. http://profesores. .Bibliografía. realiza su correspondiente tabla de . 3. 3.1.. Compuertas necesarias para realizar la práctica (74LS08.5. 74LS86.3. Protoboard Puntas para multímetro (2 Cables Banana-caimán). 3. 74LS32. BCD.. Listado de Componentes. (En el trabajo de laboratorio de esta práctica se utiliza una compuerta de este tipo.7. 74LS266. Binario. Objetivos .2. Previo.1 y 4. símbolo que lo que representa. Alambre tipo Pot calibre 22 (Jumpers). 3. siete segmentos y Hexadecimal..Explica cuáles son las diferencias entre los circuitos de la familia TTL y los circuitos de la familia CMOS.¿Cuál es el voltaje máximo y mínimo a la entrada y a la salida de los circuitos de la familia TTL para que se considere como un “0” lógico y un “1” lógico? 3. Con la ayuda del verdad.6. como se utilizan y como la podemos identificar. y adiciónale lo necesario para que funcione para que puedas llenar su tabla de verdad) 4.Arma los siguientes circuitos. 2. identifica cual es. 3.Investiga la tabla de verdad.2) de los seis tipos de compuertas. el inversor y el transistor BC547 (Realiza una tabla con toda la información). operación lógica que realiza. 74LS02.¿Cuál es el voltaje con el que se polarizan los circuitos de la familia TTL y CMOS? 3.Realiza una tabla en donde presentes una numeración del 0 al 15 en código Decimal.. 74LS04.1.. 3. 74LS00) Transistores tipo BC547 (NPN) Resistencias Varias según la Práctica (10KΩ 1/4watts) Led´s y resistencias del valor de 330Ω 1/4watts..Investiga que es algebra de booleana y simplificación lógica. multímetro verifica de qué compuerta se trata..Investiga que es una compuerta de Colector Abierto.. Trabajo de Laboratorio 4. Analizar las principales características de las compuertas lógicas y la tecnología TTL.Práctica 1 Compuertas Básicas 1. el número al que corresponde en el manual de la familia TTL y de las hoja de especificaciones la Distribución de Pines (como se presenta el dibujo de compuertas 4.4. Del circuito 7402 elige una de las 4 compuertas y revisa la tabla de verdad visualizando la salida con la ayuda del multímetro y también con un led..2..A B 0V 0V 5V 5V 0V 5V 0V 5V A B 0V 0V 5V 5V 0V 5V 0V 5V A OUT con (multímetro) OUT con (multímetro) OUT con (multímetro) 0V 5V 4. X 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 OUT con (multímetro) OUT con (Led) 4. .3.Del circuito 7400 elige una de las 4 compuertas y revisa la tabla de verdad visualizando la salida con la ayuda del multímetro y también con un led. Explica las dos formas de que está conectado el led. 4. 5.X 0 0 1 1 Y 0 1 0 1 OUT con (multímetro) Utilizando la misma mecánica del inciso 4..Con ayuda de un led comprueba la tabla de verdad de los siguientes circuitos.3 completa la siguiente tabla utilizando solo de cada compuerta.4. 5. .4. (Describe si se ilumino o no el led y porque). Las salidas 1 y 2 puedes visualizarlas con un led. ENTRADAS A B 0 0 1 1 0 1 0 1 7432 7408 OUT OUT OUT con (Led) LED en la salida 74266 7486 7404 OUT OUT OUT 4. Conclusiones y Comentarios Concluye cómo se comporta una compuerta cuando alguna o todas sus entradas No se Conecta (NC).Arma el siguiente circuito.. Realiza su tabla de verdad de la salida resultante.6. Notas técnicas: 1=Vcc= 5V = Rojo =Alto= H=Verdadero=Led Encendido=Abierto 0=GND= 0V = Bajo =Low= L =Falso =Led Apagado=Cerrado Recuerda que algunos de los circuitos integrados utilizados en esta práctica. contienen 4 o 6 compuertas cada uno. BC547 . independientemente de la aplicación que utilices. además necesitas alimentarlos en Vcc y Gnd. Realizar la tabla de verdad que representa la función X1 y X2 recuerda que son iguales por lo que es la misma tabla de verdad. b.-Describe los teoremas del algebra Booleana. d) = [a · b (c + b · d) + a · b] c _ X2 (a. c. Previo..Implementar el diagrama lógico de las funciones X1 y X2. . Material necesario para implementar el previo.. Objetivo Analizar las principales características de la tecnología TTL (aplicando algebra booleana para simplificar). 7. Listado de Componentes.Expresar la función X1 y X2 en producto de sumas canónica extendida..Expresar la función X1 y X2 en suma de productos canónica extendida..Explica porque en la función X2 se eliminan 2 variables (a y d).. 1. c. d) = b c 2. 2. y estas variables serán las mismas para las dos funciones. 3.Practica 2 Funciones Lógicas 1.Investigar las hojas de especificaciones de los CI necesarios para implementar las dos funciones X (Incluir el patigrama de los circuitos) 6. 8. La visualización de las funciones se realizara con un led cada una. Trabajo de Laboratorio Implementar físicamente las dos funciones X1 y X2 (pregunta 1 del previo).Minimizar con algebra booleana la función X 1 verificando que el resultado de la minimización máxima es X2. 5. 3. las entradas a las funciones debe de utilizar un dip-Switch para cuatro variables. b. 4. 4.. _ _ _ X1(a.. Analizar los sistemas multi-funciones utilizando algún método de minimización incluyendo karnahugth. (Solo Compuertas) Obtener las seis funciones de salida que representan el sistema minimizando por cualquier método. Diseñar un circuito que eleve un número de 3 bit´s al cuadrado.Practica 3 Circuito elevador de Bit´s al cuadrado 1. utilizando baja escala de integración. Trabajo de Laboratorio. compuertas). Objetivos. Para cada entrada utilizar un dip. Para cada salida utiliza un Led no importa que alguna función sea “0” (coloca el led ocupando el lugar de la función de salida) Recuerda la forma de conectar un dip.switch. La tabla está dada de la siguiente forma Entradas Dip-Switch A B C Salidas Led´s F5 F4 F3 F2 F1 F0 4. 2. Obtener el diagrama lógico. Previo. Material necesario para implementar la práctica 3. 4.1 Implementar el diagrama lógico obtenido en el previo (seis funciones) utilizando arquitectura LSI (Baja Escala de Integración. Nota: Recuerda que el número más grande de tres bit´s elevado al cuadrado es 7 2=49 por lo se necesita 6 bit´s para representarlo.switch o un push-boton es la siguiente: . Listado de Componentes. . Obtener las siete funciones mínimas de salida que representan el sistema.Practica 4 Minimización de funciones por mapas de Karnahugh 1. compuertas). compuertas). Diseñar un circuito que la entrada sea la cuenta del 0 a 8 (un número de 4 bit´s) y la salida despliegue tu número de cuenta en un display de 7 segmentos arquitectura LSI (Baja Escala de Integración. . 2. Analizar los sistemas multi-funciones utilizando minimización con mapas de karnahugth y visualizando el resultado en un display de 7 segmentos. La tabla está dada de la siguiente forma: Entradas Dip-Switch A B C D Salidas Led´s a b c d e f g 4. Obtener el diagrama lógico. Objetivos. Para cada entrada utilizar un dipswitch.1 Implementar el diagrama lógico obtenido en el previo (siete funciones) utilizando arquitectura LSI (Baja Escala de Integración. Ejemplo en la segunda hoja. Los números de entrada que faltan utiliza funciones no especificadas (*). Trabajo de Laboratorio. Previo. 3. Listado de Componentes. Material necesario para implementar la práctica por medio de compuertas básicas y display de 7 segmentos. 4. Observa el ejemplo siguiente: Ejemplo el número de cuenta es 303004444 Debes utilizar una resistencia en cada segmento. Cuando colocas una de las 9 combinaciones en la entrada ABCD desplegara el número que corresponde de tu número de cuenta . Diseñar el diagrama lógico del multiplicador utilizado mediana escala de integración. 2. si están agotados puedes utilizar el de la familia CMOS 4008). Puedes utilizar el circuito sumador completo 74LS83 o el 74LS283.Multiplicador 1. Objetivos. Diseñar un multiplicador de dos palabras. (sumadores completos y compuertas básicas).1 Implementar físicamente el DISEÑO 2 del previo. Previo. 2. Trabajo de Laboratorio. 4. Material necesario para implementar con sumadores completos o medios sumadores según sea necesario en la práctica 3. Él HA y FA debe estar construido solo con compuertas básicas y XOR. circuito en mediana escala de integración obtenido en el previo (Utilizando sumador completo en Circuito integrado) No olvides que las entradas utilizar dip-switch y las salidas utilizar led´s. A2 A1 A0 X B2 B1 B0 1. . Analizar sus características e implementar un circuito multiplicador Binario.Práctica 5 Sumador . Diseñar el diagrama lógico del multiplicador utilizando sumador completo (Full Adder) y Medio Sumador (Half Adder). Listado de Componentes. 4. Palabra A de tres bit´s y palabra B de tres bit´s. 12. Listado de Componentes.5. considera F1 como el Bit LSB.C.D)=∑m(0.11.1.B. Objetivos.9.13.C. Analizar sus características e implementar un circuito Decodificador de funciones.Práctica 6 Decodificador utilizando Mediana Escala de Integración 1.14) F3 (A.1. F4) obtenidas de los decodificadores (74LS138) y compuertas.D)= πM (3.4. Se tienen las funciones siguientes: F1 (A.D)=πM(0.Realiza el diagrama lógico implementando las cuatro funciones utilizando únicamente dos decodificadores de 3:8 (74LS138) y compuertas básicas.D)= ∑m (0. Trabajo de Laboratorio. conéctalas a un decodificador BCD-7 Segmentos (74LS47 o 74LS48) que se conectara a un display de 7 segmentos (en el observaremos la decodificación de las 4 funciones en un display de 7 segmentos. F3.2-Realiza la tabla siguiente (en la columna Funciones de salida solo es llenarla con las funciones F1-F4) Entradas ABCD Funciones de Salida del Deco 3:8 F4 F3 F2 F1 4.8.14. F2.10.12.C.2.B.B.C.2-Las 4 Salidas (F1. 4.10. Previo.7.7. Material necesario para implementar la práctica (74ls47 o 74ls48.8.5. 3.1 Implementa tu previo.5. compuertas básicas) 3.11) F4 (A.4.14) F2 (A.9. 2.B. F4 como el Bit MSB) 3. 2 decodificadores 74LS138.8. Inplementar las 4 funciones con 2 decodificadores de 3:8 F4 F3 F2 F1 Convierte la columna 2 a código decimal Salidas Display Deco-7 segmentos (convierte columna 3 código 7 segmentos) .15) 3.9.2. Nota: ON=H=1=led encendido OFF=L=0=led apagado Según la secuencia de selección definiremos el canal que observaremos en la TV y en el Monitor o si permanece apagado. Material necesario para implementar el previo.. 3.Práctica 7 MULTIPLEXOR 1.Con solo un multiplexor 16:1.1.Con solo un multiplexor 8:1.Con solo un multiplexor 4:1.1.1.1.. 3. 3. 2. 3..Con solo un multiplexor 2:1.. Objetivos. . 4.1 Implementar el circuito que diseñaste en tu previo únicamente con un solo multiplexor 4:1 para la función monitor y con un solo multiplexor de 2:1 para la función TV (puedes apoyarte con compuertas básicas para completar la implementación).1-Diseñar la siguiente tabla utilizando: 3.1.4. Se desea visualizar el canal deseado en una TV y en un monitor. 4. esta visualización se realizara en la secuencia según la tabla 1. Analizar sus características e implementar el funcionamiento de un circuito utilizando multiplexores.Con compuertas (baja escala de integración) 3.3.1.2.. Utiliza switch o push botón para entradas y led´s para las salidas. Listado de Componentes. Trabajo de Laboratorio. Previo. 3.5. 2. Objetivos. Descríbelo por medio de un diagrama lógico y presenta la tabla de datos de programación de la memoria. Recuerda que solo tenemos un display de 7 segmentos para visualizar los datos por lo que debes de tener definido si este display es ánodo común o cátodo común.. Nota Técnica: Para programar la memoria lo puedes realizar en el laboratorio de apoyo a la docencia (laboratorio abierto) para lo cual debes de llevar la memoria a programar y la tabla de direcciones y datos.1. Analizar sus características e implementar un circuito combinacional con una memoria. 3.Se desea la visualización en un display de 7 segmentos tu número de cuenta y el número telefónico a 10 dígitos.Práctica 8 Memorias 1. 4. . Previo. 3. Se sugiere utilizar una memoria EPROM(27XX) o una memoria EEPROM(28XX) y conocer sus hojas de especificaciones de la memoria a programar. para lo cual se debe de tener únicamente 4 switch de selección para direccionar la memoria y un switch para seleccionar la visualización entre el número de cuenta o número telefónico según deseado. para tener los datos de la memoria correctos para el tipo de display. Listado de Componentes. Material necesario para implementar la práctica con una memoria Eprom o EEprom (27XX o 28XX respectivamente) Hoja de especificaciones de la memoria que utilizaras pegadas en el cuaderno. Trabajo de Laboratorio.1 Implementa el diagrama lógico de tu previo. 4. Figura 2 Figura 1 Nota: Debes de utilizar un oscilador el cual puede ser LM555 en la configuración de astable. Listado de Componentes. 2. Material necesario para el desarrollo del previo 3. ejemplo: 400002111=9+20=29 La cuenta iniciara en el número 6 hasta el número 29 de forma ascendente y cíclica.Implementar el previo. la salida será el pulso del reloj (clk) de contador figura 2. 4. . Trabajo de Laboratorio. (Como se muestra en la figura 1) Los valores de resistencia y capacitores pueden ser aproximados. Aplicación de contadores de década en circuito integrado con acarreo.1.Práctica 9 CONTADORES DE DÉCADA CON CIRCUITO INTEGRADO 1. Objetivos. Previo. el contador debe ser en forma cíclica. Si tu número de cuenta suma menos de 20 debes de sumarle 20 más. 3. 4. en mediana escala de integración. utilizando C.. Visualizar la cuenta en display de 7 segmentos.1.-Diseña un contador en mediana escala de integración. que realice la cuenta iniciando en el número 6 hasta el número que resulte de la suma de los dígitos de tu número de cuenta. aproximadamente a un tiempo de 1 segundo.I. aproximadamente a 1 segundo el cual será el pulso del reloj de los flip-flop (clk). Con ayuda de las tablas de transición de los Flip-flop J-K. D y mapas de Karnaugh. 1.Implementa tu diseño del contador utilizando flip-flop J-K. El cual con una entrada X=0 cuente de forma ascendente la secuencia y X= 1 cuente de forma descendente la misma secuencia.flop tipo D y otro utilizando flip-flop J-K.1. (Como se muestra en la figura) 3. 2.) 4.1. 3. Trabajo de Laboratorio.. Objetivos.Práctica 10 CONTADOR CON FLIP-FLOP 1. en la lógica secuencial. Listado de Componentes. que nos dará la visualización de la cuenta automática. Material necesario para el desarrollo del previo. La salida se visualizara por medio de un decodificador BCD-7 segmentos a un display. 3. 2. 7. 3. 5. Para la X debes de utilizar un dip-switch o un push-boton. Previo. 010 X=1 001 101 X=0 011 111 Nota: Realiza una tabla de estados presentes estados siguientes. El alumno comprenderá el funcionamiento de los flip-flop.-Diseño un circuito utilizando flip. realiza la minimización y obtén las funciones a su mínima expresión (un circuito con flip-flop J-K y otro con flip-flop D. 4. .2.-Diseña un contador que presente la siguiente secuencia. Es necesario utilizar el LM555 en la configuración de astable. si se decrementa la velocidad debe pasar a velocidad3. decremento y mantener la velocidad) con los cuales podemos seleccionar hasta 3 posibles velocidades (velocidad1.4. 3. Trabajo de Laboratorio. donde identifiques claramente la tabla de microinstrucciones de la memoria utilizada. 3.Práctica 11 Máquina de estados (FSM) Utilizando Direccionamiento por trayectoria 1.. Objetivos..1.. 3. la cual en total tiene 4 modos de selección (detenido. Nota: Utiliza switch para las entradas y led´s para identificar las salidas..1.Obtén la tabla de estados correspondiente. 4.. Por características de diseño se considera que la siguiente velocidad estando en velocidad máxima (velocidad3) es detenido. 3.Diseña la FSM por medio de un diagrama de estados tipo Mealy o Moore 3. así mismo. velocidad2. . Previo. 2. Listado de Componentes.Obtén la carta ASM.3. Se desea construir el control de velocidad de una batidora. 4. incremento. Máquina de estados utilizando direccionamiento por trayectoria.Implementar la FSM del previo realizado por direccionamiento por trayectoria. velocidad3) o en su caso detenido. Material necesario para el desarrollo del previo.Diseña el diagrama lógico utilizando direccionamiento por trayectoria. estando en detenido.2. Anexos 74LS00 74LS01 74LS02 74LS10 74LS04 74LS08 74LS11 74LS26 74LS30 74LS32 74LS54 74LS86 74LS125 74LS126 74LS133 74LS28 .