SISTEMAS DIGITALES I manual.pdf - biblioteca upibi

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IFigura 2. Compuertas AND y NANDFigura 3. Compuerta OR.Figura 4. Compuerta NOR.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 5

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES ITABLA 1EXPERIMENTO 2. Combinación de compuertas lógicasa) Arme el circuito mostrado en la figura 7.Figura 7. Circuito Lógico.Mida con el multímetro los voltajes de salida para:• Nivel lógico uno (LED encendido)• Nivel lógico cero (LED apagado).b) Llene la tabla 2, combinando el estado de las entradas A y B.• Exprese la señal de salida en términos de la entrada: F(A, B)• Compare esta tabla la del ejercicio anterior.• A que conclusión llega?TABLA 2.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 7

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEXPERIMENTO 3. Combinación de compuertas lógicasa) Arme el circuito mostrado en la figura 8.Figura 8. Circuito Lógico.b) Llene la tabla 3, combinando el estado de las entradas A y B• Exprese la señal de salida en términos de la entrada: F(A,B)• Compare esta tabla la del ejercicio anterior.• A que conclusión llega?TABLA 3.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta si estos seencuentran dentro de los valores aceptables para considerar el experimento bienrealizado.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 8

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES ICUESTIONARIO1.- Que entiende por circuito Lógico.2.- Describa los postulados de la logica proposicional.3.- Que entiende por circuito de conmutación4.- Realice el diagrama electrico empleando interruptores de las compuertas AND, ORy NOT5.- A que se le denomina región de corte y saturación en un transistor.6.- A que atribuye las respuestas obtenidas mediante el osciloscopio en losexperimentos de la parte 2.7.- Que entiende por familia de compuertas logicas.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 9

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 2 ALGEBRA DE BOOLEOBJETIVO GENERALAnalizar los postulados del Algebra de Boole para el diseño y optimización de circuitológicos.INTRODUCCIÓNMuchos componentes utilizados en sistemas de control, como contactores yrelévadores, presentan dos estados claramente diferenciados (abierto o cerrado,conduce o no conduce). A este tipo de componentes se les denomina componentes todoo nada o también componentes lógicos.Para estudiar de forma sistemática el comportamiento de estos elementos, serepresentan los dos estados por los símbolos 1 y 0 (0 abierto, 1 cerrado). De esta formapodemos utilizar una serie de leyes y propiedades comunes con independencia delcomponente en sí; da igual que sea una puerta lógica, un relé, un transistor, etc...Atendiendo a este criterio, todos los elementos del tipo todo o nada son representablespor una variable lógica, entendiendo como tal aquella que sólo puede tomar los valores0 y 1. El conjunto de leyes y reglas de operación de variables lógicas se denominaálgebra de Boole, ya que fué George Boole el que desarrolló las bases de la lógicamatemática.Operaciones lógicas básicasSea un conjunto formado por sólo dos elementos que designaremos por 0 y 1.Llamaremos variables lógicas a las que toman sólo los valores del conjunto, es decir 0 o1.En dicho conjunto se definen tres operaciones básicas:SUMA LOGICA:Denominada también operación "O" (OR). Esta operación responde a la siguiente tabla:a b a+b0 0 00 1 11 0 11 1 1M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 10

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRODUCTO LOGICO:Denominada también operación "Y" (AND). Esta operación responde a la siguientetabla:a b a*b0 0 00 1 01 0 01 1 1NEGACION LOGICA:Denominada también operación "N" (NOT). Esta operación responde a la siguientetabla:a a'0 11 0Propiedades del álgebra de BooleLas propiedades del conjunto en el que se han definido las operaciones (+, *, ') son lassiguientes:PROPIEDAD CONMUTATIVA:De la suma: a+b = b+aDel producto: a*b = b*aPROPIEDAD ASOCIATIVA:De la suma: (a+b)+c = a+(b+c) = a+b+cDel producto: (a*b)*c = a*(b*c) = a*b*cLEYES DE IDEMPOTENCIA:De la suma: a+a = a ; a+a' = 1Del producto: a*a = a ; a*a' = 0M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 11

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 3 TÉCNICAS DE REDUCCIÓN DEEXPRESIONES LÓGICASOBJETIVO GENERALReducción e implementación de circuitos lógicos mediante mapas de Kargaugh.INTRODUCCIÓNLos diseñadores de circuitos integrados solucionan los problemas que se plantean en laintegración, esencialmente, con el uso de transistores. Esto determina las tecnologías deintegración que, actualmente existen y se deben a dos tipos de transistores que tolerandicha integración: TTL y CMOS (junto con sus variantes)La familia lógica TTL (lógica transistor-transistor) consiste en varias subfamilias. En latabla 1 se muestran las clases de subfamilias junto con su prefijo designado paraidentificar los circuitos integrados. Esta tecnología, hace uso de resistencias, diodos ytransistores bipolares para obtener funciones lógicas estandar.La diferencia entre las diferentes subfamilias de TTL son en sus característicaseléctricas, tales como el poder de disipación, tiempos de retardo, y la velocidad decambio. Estas no difieren en cuanto a sus pines (entradas o salidas) o sus operacioneslógicas ejecutadas por los circuitos internos, en la tabla 1 se muestra la clasificación deeste tipo de transistores.TABLA 1Subfamilias TTL Prefijo Ejemplo decircuitointegradoTTL estandar 74 7404 (inversor)TTL de alta velocidad 74H 74H04 (inversor)TTL de bajo poder 74L 74L04 (inversor)TTL Schottky 74S 74S04 (inversor)TTL de bajo poder Schottky 74LS74LS04 (inversor)TTL advanced Schottky 74AS 74AS04 (inversor)TTL advanced de bajopoder Schottky74ALS74ALS04 (inversor)CMOS. Existen diferentes series CMOS (Complementary Metal-Oxide semiconductor)disponibles, estás se encuentran listadas en la tabla 2. Las series 4000 y 14000 son lasseries CMOS mas antiguas.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 15

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEstas series contienen varias de las mismas funciones lógicas de la familia TTL, peroesta serie no fue diseñada para ser compatible con la familia TTL, sin embargo se handesarrollado algunas series que si lo son.Esta tecnología, hace uso básicamente de transistores de efecto de campo NMOS yPMOS, y es sensible a la carga electroestática, una de las caracteristicas principales quelos diferencian de la familia TTL es que el rango de voltaje que utilizan es mayorsiendo utilices para mayores aplicaciones en la industria tabla 2.TABLA 2.Serie CMOS Prefijo Ejemplo de circuitointegradoCMOS puerta de metal 40 o 140 4001 o 14001 (NOR)Puerta de metal compatiblecon TTLPuerta de silicóncompatible con TTL de altavelocidadPuerta de silicóncompatible eléctricamentecon TTL74C74HC74HCT74C02 (NOR)74HC02 (NOR)74HCT02 (NOR)Las diferencias más importantes entre ambas familias son:a) En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTLy transistores MOSFET para la tecnología CMOS.b) Los CMOS requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compactode los transistores MOSFET. Además debido a su alta densidad de integración, losCMOS están superando a los CI (circuitos integrados) bipolares en el área deintegración a gran escala, en LSI memorias grandes, CI de calculadora,microprocesadores-, así como VLSI.c) Los circuitos integrados CMOS es de menor consumo de potencia que los TTL.d) Los CMOS son más lentos en cuanto a velocidad de operación que los TTL.e) Los CMOS tienen una mayor inmunidad al ruido que los TTLf) Los CMOS presenta un mayor intervalo de voltaje y un factor de carga más elevadoque los TTL.En resumen podemos decir que:TTL: diseñada para una alta velocidad.CMOS: diseñada para un bajo consumo.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 16

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IMapas de KarnaughLos mapas de Karnaugh es una herramienta grafica usada para simplificar unaecuación lógica o convertir una tabla de verdad en su circuito lógico correspondiente.Los mapas de Karnaugh pueden aplicarse a dos, tres, cuatro y cinco variables. Paramás variables, la simplificación resulta tan complicada que conviene en ese casoutilizar teoremas mejor.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 4 CI Compuertas lógicas 74LS08, 74LS86, 74LS04, 74LS32,74LS21• Diodos LED varios colores.• Resistencias de 330Ω, a 1/2W.• Protoboard.• DIP Switch (8bits).• Fuente de alimentación de 5VCD.• Multimetro.• Osciloscopio.• Puntas para osciloscopio• Juego de cables para conexión• DIP Switch (8bits)M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 17

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES ICUESTIONARIO1.- Explique en que consiste la reducción de una función por mapas de Karnaugh.2.- Explique la diferencia de un Mintérmino y un Maxtérmino.3.- Que entiende por el complemento de una función.4.- Explique que elementos componen una función Canónica.5.- Comente, cuales son las limitantes al utilizar la técnica de reducción por mapas deKarnaugh.6.- Explique que función juega una condición No en el mapa.7.- Comente que es la suma de Mintérminos.8.- Al utilizar le reducción por mapas de karnaugh, ¿Se obtiene solo una minimización?M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 20

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 4 DISEÑO DE CIRCUITOSCOMBINATORIOSOBJETIVO GENERALAplicar metodologías de análisis para el diseño de circuitos combinatorios.INTRODUCCIÓNMapas de KarnaughLos circuitos lógicos para sistemas digitales pueden ser combinacionales osecuénciales, un circuito combinacional consta de compuertas lógicas cuyas salidas encualquier momento están determinadas en forma directa por la combinación presentede las entradas sin tomar en cuenta las entradas previas.Un circuito combinacional realiza una operación especifica de procesamiento deinformación, especificada por completo en forma lógica por un conjunto de funcionesbooleanas, los circuitos secuénciales emplean elementos de memoria además de lascompuertas lógicas.El estado de los elementos de memoria, a su vez, es una función de las entradasprevias, como consecuencia, las salidas de un circuito secuencial dependen no solo delas entradas presentes, sino también de las entradas del pasado y el comportamientodel circuito debe especificarse en una secuencia de tiempo de entradas y de estadosinternos.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 2 CI Compuertas lógicas 74LS08, 74LS86, 74LS04, 74LS32 o las necesarias.• Resistencias de 330,aW.• Diodos LED diferente color• Protoboard.• DIP Switch (8bits).• Fuente de alimentación de 5VCD.• Multimetro.• Juego de cables para conexión• 2 DIP Switch (8bits)M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 21

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IDESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1.- Implementación mediante C.I.1.-Diseñe un sistema de iluminación para un corredor que dirige a un laboratorio, en laentrada del pasillo se encuentra el interruptor A y al otro extremo del pasillo elinterruptor B. Si al ingresar se conecta el interruptor A, las luces del pasillo debenencenderse, al llegar al otro extremo se pulsa el interruptor B las luces deben apagarse(recuerda que ambos interruptores han sido conectados), si se presiona nuevamente alinterruptor A(cambia de estado) las luces deben encenderse de nuevo, y apagarse conel interruptor B(se mantiene el ultimo estado del interruptor A y cambia en B) que seencuentra en el otro extremo.2.- Diseñe una cerradura electrónica con clave para una puerta a fin de que la cerradurase pueda abrir, hay que pulsar al mismo tiempo los botones A, B y C, cuando se pulseun botón o cuando se opriman los botones A y B.3.- Añada a la cerradura una alarma, la señal debe actuar cuando a la entrada de lacerradura se hace llegar una combinación diferente a la mencionada en el punto1, laseñal de alarma deberá descubrir al que intente ingresar.4.- Diseñe un sistema para conectar y desconectar una luz que se encuentra en elinterior de un habitación, existe un interruptor A en la entrada y otros dosinterruptores B y C en el interior de la habitación, al entrar, mediante el interruptor Ase enciende la lámpara, una vez dentro con cualquiera de los interruptores B o C sepuede apagar la luz, posteriormente basta con conectar cualquiera de los interruptoresA, B o C para que la lámpara se encienda nuevamente.5.- Se desea diseñar una red logica para instrumentar una alarma necesaria en todos losautomóviles nuevos de la marca FAW de dos puertas, se cuenta con un conjunto deconmutadores sensores para proporcionar las entradas a la red. Un interruptor o conmutador seactivara cuando la palanca esté en velocidad (no este en neutral). Se coloca un interruptordebajo de cada asiento delantero, se fija un interruptor a cada cinturon igualmente delantero, asicomo a los seguros de las puertas, se debe escuchar el sonido de una alarma cuando se enciendeel motor y los cambios entran a una velocidad, siempre que cualquiera de los dos asientosdelanteros esté ocupado y el cinturón correspondiente no se haya abrochado o que se encuentreuna puerta sin seguro.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta si estos seencuentran dentro de los valores aceptables para considerar el experimento bienrealizado.CUESTIONARIO1. ¿Que entiende por un circuito combinacional?.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 22

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 5 OPERACIONES BÁSICAS ARIMÉTICASDIGITALESOBJETIVO GENERALComprobar el funcionamiento de diseño de un sumador, un semi sumador, unrestador y un semi restador, utilizando compuertas básicas.INTRODUCCIÓNMapas de KarnaughLos circuitos lógicos para sistemas digitales pueden ser combinacionales osecuénciales, un circuito combinacional consta de compuertas lógicas cuyas salidas encualquier momento están determinadas en forma directa por la combinación presentede las entradas sin tomar en cuenta las entradas previas.Un circuito combinacional realiza una operación especifica de procesamiento deinformación, especificada por completo en forma lógica por un conjunto de funcionesbooleanas, los circuitos secuénciales emplean elementos de memoria además de lascompuertas lógicas.El estado de los elementos de memoria, a su vez, es una función de las entradasprevias, como consecuencia, las salidas de un circuito secuencial dependen no solo delas entradas presentes, sino también de las entradas del pasado y el comportamientodel circuito debe especificarse en una secuencia de tiempo de entradas y de estadosinternos.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 2 CI Compuertas lógicas 74LS08, 74LS86, 74LS04, 74LS32• Resistencias de 330Ω, a 1/2W.• Diodos LED diferente color• Protoboard.• DIP Switch (8bits).• Fuente de alimentación de 5VCD.• Multimetro.• Juego de cables para conexión• 2 DIP Switch (8bits)M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 23

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IDESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1.-completo.Implementación mediante C.I. de un semisumador y un sumador1.- Armar el circuito mostrado en la figura 1, compruebe la tabla de la verdad paradicho circuito.2.- Dada la siguiente tabla de la verdad:Figura 1. Lógigrama de semisumadorDEC X Y C 0 C S0123456700001111001100110101010100010111011010013.- Construya el circuito correspondiente y compruebe la veracidad de dicha tabla.4.- Construya el circuito mostrado en la Figura No. 2.Figura 2. Lógigrama del sumador completo.5.- Obtenga la corres pondiente tabla de la verdadM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 24

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEXPERIMENTO 2.-completo.Implementación mediante C.I. de un semirestador y un restador1.- Armar el circuito mostrado en la Figura No. 3, compruebe la tabla de la verdad paradicho circuito.2.- Dada la siguiente tabla de la verdad:Figura 3. Lógigrama del semirestadorDEC X Y P 0 P R01234567000011113.- Construya el circuito correspondiente y compruebe la veracidad de dicha tabla.4.- Construya el circuito mostrado en la Figura No. 4.00110011010101010111000101101001Figura No.45.- Obtenga la corres pondiente tabla de la verdad.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 25

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IRESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta si estos seencuentran dentro de los valores aceptables para considerar el experimento bienrealizado.CUESTIONARIO2. ¿Qué diferencia existe entre un sumador completo y un semi sumador?3. ¿Existe alguna diferencia en los estados de salida del sumador completo y delsumador construido a base de dos semi sumadores? ¿Por qué?4. ¿Qué entiendes por un semi restador?5. ¿Cuál es el resultado de la suma en sistema numérico binario de las siguientescantidades: 011 + 001 =?6. ¿Cuál es el resultado de la resta en sistema numérico binario de las siguientescantidades: 010 - 001 =?7. Que entiende por un circuito combinacional.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 26

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 6 MULTIPLICACIÓN BINARIAOBJETIVO GENERALComprobar el funcionamiento de diseño mediante compuertas Lógicas para laconstrucción de un multiplicador de dos bits.INTRODUCCIÓNLas operaciones de sumar, restar, multiplicar y dividir en el sistema binario se hacende igual forma que en decimal, sin embargo, es normal que la electrónica interna de lasmáquinas digitales solo tenga capacidad para sumar. Otras operaciones diferentes a lasuma se consiguen mediante un conjunto de sumas: La resta de dos valores se consiguesumando a uno de los valores el complemento del otro, es un truco muy ingenioso queveremos en el siguiente apartado.El producto se hace sumando a sí mismo uno de los factores, tantas veces comoindique el otro factor. Su eficacia radica en la gran velocidad de cálculo de losprocesadores, siendo frecuente además un coprocesador matemático dedicado solopara operaciones, lo que reduce la carga del procesador central. Por último, unadivisión solo es una cuestión de repartir a partes iguales que se puede conseguir poraproximaciones sucesivas. A título informativo se describen a continuación los 4 tiposde operaciones básicas pero como ya se ha indicado, solo presenta interés la suma.Ejemplo de producto binario: La multiplicación es tan sencilla que no se necesitaexplicación. Si sabemos multiplicar en sistema decimal no encontraremos ningúnproblema para hacerlo en binario. Si el número de cifras es grande, es posible que sejunten muchos unos en las sumas finales, por ejemplo 5 unos cuya suma binaria es 101,en cuyo caso queda 1, se arrastra un 0 a la izquierda (que no afecta) y se arrastra un 1dos lugares a la izquierda.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 27

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IMATERIAL Y EQUIPO UTILIZADODESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1.- Implementación mediante semisumadores un multiplicador C.I.1.- Obtenga la tabla de verdad y su implementación mediante compuertaslógicas del siguiente modelo correspondiente a un multiplicador de segundoorden.Observación: El sistema tiene cuatro entradas y cuatro salidas, dos entradaspara la primera cifra AB, dos entradas para la segunda cifra CD y cuatro salidaspara el producto.ABX CD?SEMISUMADORAND8 4 2 1SEMISUMADORSEMISUMADORANDANDANDANDABCDM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 28

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IRESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta siestos se encuentran dentro de los valores aceptables para considerar elexperimento bien realizado.CUESTIONARIO1. ¿Que entiende por circuito Lógico?.2. Describa los postulados de la lógica proposicional.3. ¿Que entiende por circuito de conmutación?.4. Explique como se lleva a cabo el producto lógico en el circuito construido porcompuertas.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 29

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 7 REGISTROS BINARIOSOBJETIVO GENERALIdentificar y analizar los elementos que conforman a un circuito basado en registrosbinarios.OBJETIVOS PARTICULARES• Conocer el funcionamiento del C.I. 555 como oscilador y la relación con losregistros binarios.• Identificar la operatividad de los ciscuitos de registro.INTRODUCCIÓNEl uso mas común de los flip-flops es para almacenamiento de datos oinformación, los datos pueden representar valores numéricos ( por ejemplo:números binarios decimales codificados en BCD), estos datos generalmente sealmacenan en grupos de FF llamados registros.La operación que se realiza con más frecuencia sobre los datos almacenados enun FF o registro es la transferencia, esta operación comprende la transferenciade datos de un FF o registro a otro, la figura 1, muestra la forma en que latransferencia de datos puede llevarse a cabo entre dos FF mediante el uso deflip-flops S-C, J-K y D, en cada caso el valor lógico que esta almacenadonormalmente en el FF A es transferido al FF B en la TPN del pulsotransferencia, de este modo, después de esta TPN la salida B será la misma quela salida A.Figura 1. Operación de transferencia sincronía de datos efectuados por diversos tiposde flip flops.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 30

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES ILa figura 2, muestra la transferencia de datos de un registro a otro mediante eluso de multivibradores tipo D. El registro X consta de los multivibradores X 1 , X 2y X 3 ; el registro Y consta de los MVB Y 1 , Y 2 y Y 3 . Cuando se aplique el pulso detransferencia, el valor almacenado en X 1 será transferido a Y 1 , X 2 a Y 2 y X 3 a Y 3 .La transferencia del contenido de registro X al registro Y es una transferenciasincrónica. También se le conoce como transferencia paralela, ya que elcontenido de X 1 , X 2 y X 3 se transfiere simultáneamente a Y 1 , Y 2 y Y 3 . Si seefectuara una transferencia serial, el contenido del registro X sería transferido alregistro Y, un bit a la vez.Figura 2. Transferencia paralela del registro X al registro Y.Es importante comprender que la transferencia paralela no cambia el contenidodel registro que sirve como fuente de datos.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 2 CI 555, 74LS273, o los necesarios.• Resistencias las necesarias a 1/2W.• 4 Capacitores de 0.01 µF o los necesarios• Diodos LED diferente color• Protoboard.• DIP Switch (8bits).• Fuente de alimentación de 5VCD.• Multimetro.• Juego de cables para conexión• Juego de cables para Osciloscopio y generador de señales.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 31

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IDESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1.- Circuito multivibrador Astable.1.-Diseñe un circuito Multivibrador Astable mostrado en la figura 3, calcule losvalores correspondientes de R1, R2 y C para generar a la salida formas de ondacuadradas de frecuencia, 200 Hz y 1 KHz, posteriormente mida con elosciloscopio el ancho del pulso y el periodo .Figura 3.EXPERIMENTO 2.-a) Arme el circuito mostrado en la figura 3.:Figura 3.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 32

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES Ib) Ajustar el preset a su máxima resistencia para obtener una frecuenciabaja de reloj.c) Cerrar el canal 1 del DIP y observar lo que sucede en los LED.d) Abrir el canal 1 del DIP.e) Abrir y cerrar el canal 1 del DIP a la misma frecuencia del reloj paraobtener en los 3 primeros LED (X 2 , X 1 , X 0 ) 101, ya obtenido este registro,abrir el canal 4 del DIP para evitar la llegada del pulso del reloj alcircuito integrado 74LS273 y prevenir que siga el recorrido del registro.f) Ya observado el registro en los 3 primeros LED, cerrar el canal 4 del DIPy contar 5 pulsos de reloj y volver a abrir el canal 4.g) Observar como se recorrió el registro 101 (X 2 , X 1 , X 0 ) a los 3 últimos LED(Y 1 , Y 1 , Y 0 )h) Anexar una conexión: conectar la terminal 3 con la terminal 19.i) Observar y explicar lo que sucede.NOTA: Abrir y cerrar el canal 4 del DIP sólo cuando el LED se encuentre encendido.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta siestos se encuentran dentro de los valores aceptables para considerar elexperimento bien realizado.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 33

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES ICUESTIONARIO1. Explique que es un circuito multivibrador.2. Explique detalladamente como se realiza la conmutación en un C. I. 555.3. Comente las principales limitaciones que tiene un circuito 555.4. Es posible construir un reloj con el C.I. 555 a una frecuencia de 10MHz?,explique detalladamente.5. Explique como se lleva a cabo la conmutación en los circuitos flip-flop.6. Explique como se lleva a cabo el corrimiento de bits en un flip flor tipoJ-K7. Explique que es un circuito de reloj y su importancia con la electrónicadigital.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 34

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 8 CONTADORES BINARIOSOBJETIVO GENERALAnalizar el comportamiento de los circuitos contadores síncronos y asíncronos.OBJETIVO PARTICULAR• Comprender los diferentes tipos de flip-flops.• Comprender la utilidad que existe en sistemas digitales el uso de los flipflops.INTRODUCCIÓNEn casi todos los tipos de equipo digital se encuentran flip-flops programados oconectados como contadores, usándose no solamente como contadores sinocomo equipo para dar la secuencia de operación, división de frecuencias, asícomo para manipulación matemática.En el sentido más elemental, los contadores son sistemas de memoria que“recuerdan” cuántos pulsos de reloj han sido aplicados en la entrada. Lasecuencia en que esta información se almacena depende de las condiciones de laaplicación y del criterio del diseñador de equipo lógico. Muchos de loscontadores más comunes se encuentran disponibles en paquetes de circuitosintegrados.Contadores AsíncronosEl contador tipo rizado es un contador básico comúnmente implementado con circuitosintegrados. De todos los contadores éste es el más sencillo en lógica y, por lo tanto, elde diseño más fácil, sin embargo este contador está limitado por su velocidad deoperación. Puesto que los flip-flops en el contador tipo rizado no están bajo el mandode un solo pulso de reloj, este contador es asincrónico.Figura 1.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 35

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEn la figura 1, se muestra un contador binario tipo rizado de 4 digitos. Inicialmentetodos los flip-flops están en el estado lógico 0 (QA = QB = QC = QD = 0). Se aplica unpulso de reloj en la entrada de reloj del flip-flop A causando que QA cambie de 0 lógicoa 1 lógico, el flip-flop B no cambia de estado, ya que es disparado por la transiciónnegativa del pulso, o sea, cuando la entrada de reloj cambie de 1 lógico a 0 lógico. Conla llegada del pulso del reloj al flip-flop A, QA cambia de 1 a 0; este cambio de estadocrea la transición negativa del pulso necesaria para disparar el flip-flop B y, por lotanto, QB cambia de 0 a 1.Contador SincronoEl contador sincrónico elimina los retrasos acumulativos de los flip-flops que se vieronen los contadores tipo rizado. Todos los flip-flops en el contador sincrónico están bajoel control del mismo pulso de reloj. La velocidad de repetición está limitada sólo por elretraso de uno de los flip-flops, más el retraso introducido por los bloques de control.El diseño de contadores sincrónicos para cualquier base numérica diferente de algunapotencia de 2 se dificulta más que los contadores tipo rizado, pero el diseño sesimplifica mediante el uso de la técnica de mapas de Karnaugh.En la Figura 2, muestra un contador sincrónico de 4 dígitos binarios con cargo enparalelo. El cargo en paralelo, también conocido como “ cargo adelantado” es el másrápido de los dos métodos de control de flip-flops. De acuerdo con la tabla de estados,el flip-flop A se requiere que cambie de estado con la ocurrencia de cada pulso de reloj,el flip-flop B cambia cuando QA = 1; C cambia de estado cuando QA = Qn = 1, y Dcambia de estado cuando QA = QB = QC = 1. El control del flipflop A se puede lograrmediante la conexión de JA y KA a un 1 lógico; el control del flip-flop B se logra con laconexión de JB y KB a QA; el control del flip-flop C se logra mediante la salidainvertida de un bloque NAND de 2 entradas, cuyas entradas son QA y QB. El flip-flopD se controla en la misma forma que C, excepto que las entradas del bloque NAND sonQA, QB y QC.Figura 2. Estructura de un contador SincronoEntre los circuitos analógicos y los digitales existe una clase de dispositivos que poseencaracterísticas de ambos tipos, dentro de esta clase se encuentran los circuitos de reloj ylos generadores de señales que tienen muchos usos tanto en circuitos analógicos comoM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 36

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES Idigitales. La característica principal de estos circuitos es que el tiempo (periodo) sepuede fijar ya sea por tensión externa o por una combinación resistor-capacitor, confrecuencia estos dispositivos tienen líneas de control externas de tal forma que lafrecuencia o el ancho de pulso se pueden controlar muy fácilmente por medio de unafuente externa.3 pulsos de corrimiento.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• Resistencias las necesarias a 1/2W.• 2 Presets de 1MΩ• 2 Capacitores de 1µF o los necesarios• 15 Diodos LED diferente color• 2x CI LM555, 3x 74LS76, 2x 74LS273, 2x74LS193, 2x74LS47, 2x74LS04,2x74LS21 o las necesarias.• Protoboards suficientes para el armado.• DIP Switch (8bits).• 3 push botton.• Fuente de alimentación de 5VCD.• Multimetro.• Juego de cables para conexión• Juego de cables para Osciloscopio y generador de señales.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 37

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IDESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1a) Arme el circuito mostrado en la figura 1.Figura 1.b) Ajustar el preset a una frecuencia que sea observable en los LED.c) Oprimir el pushbutton y observar a los 3 pulsos de reloj, como el registroX ha quedado en el registro Y, como lo ilustra la Figura 2.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 38

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IFigura 2.d) Al oprimir el botón, se está pre-iniciando X 2 y X 0 de tal forma que seobtiene 101 en el registro X.e) Oprimir nuevamente el botón cuando el LED se encuentre apagado yposteriormente cuando se encuentre encendido.f) Anotar lo observado.NOTA: El registró X como el registro Y son de 3 bits, este primer registro se debe desplazar talcomo lo indica la Figura 9.5, si no es así, ajustar otra frecuencia en el preset.EXPERIMENTO 3.-a) Arme el circuito mostrado en la figura 4.Figura 4.b) Ajustar la resistencia en el preset de tal forma que se pueda observarel conteo binario en los LED.c) Comprobar la numeración binaria de 0 a 15.d) Conectar P 1 y P 2 (terminales 1 y 10) a V CC .e) Desconectar PL' (terminal 11) de V CC y conectarla a TC' U (terminal12).f) Observar y anotar lo que sucede en los LED.g) Regresar P 1 y P 2 a GND (tierra) y desconectar PL' de TC' U y conectarPL' a V CC .h) Conectar la señal de reloj a CP D (terminal 4, conteo descendente) y CP U(terminal 5, conteo ascendente) a V CC .i) Observar y comprobar el conteo binario descendente de 15 a 0.j) Conectar P 1 y P 2 a V CC (terminales 1 y 10), desconectar PL' de V CC(terminal 11) y conectarla a TC' D (terminal 13).k) Anotar lo que sucede.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 39

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEXPERIMENTO 4.-a) Arme el circuito mostrado en la figura 5.Figura 5.b) Ajuste el preset para modificar el valor de la frecuencia de salida y almismo tiempo que observar el display.c) Anote sus observaciones.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta siestos se encuentran dentro de los valores aceptables para considerar elexperimento bien realizado.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 40

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 9 MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORESOBJETIVO GENERALComprender el uso de los Multiplexores y DemultiplexoresOBJETIVO PARTICULARDiseñar un multiplexor de cuatro entradas ó canales de información en loscuales, cada canal está compuesto de4 bits.Diseñar también un demultiplexor ó selector de datos que reciba de entrada uncanal de 4 bits de información y tenga cuatro canales de salida de 4 bits cadauno.INTRODUCCIÓNUn multiplexor o selector de datos es un circuito lógico que acepta varias entradasde datos y permite sólo a una de ellas alcanzar la salida. El encauzamiento deseadode los datos de entrada hacia la salida es controlada por entradas de SELECCIÓN(que algunas veces se conocen como entradas de enrutamiento). La figura 1 muestrael diagrama funcional de un multiplexor general (MUX). En este diagrama lasentradas y salidas se trazan como flechas grandes para indicar que pueden ser una omás líneas de señales. Existe una señal de entrada, EN, para permitir al multiplexorrealizar su función. Cuando EN = 0, todas las salidas son 0.Figura 1. Diagrama funcional de un multiplexorM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 41

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IUn demultiplexor realiza la función opuesta de la de un multiplexor; por ejemplo, undemultiplexor de n salidas de un bit tiene una entrada de datos y s entradas paraseleccionar una de las n=2s salidas de datos.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• Fuente de voltaje de 5 V.• Dos tablillas para conexiones (protoboard).• Tres DIP de 8 y uno de 4.• Veinte diodos LED (cinco grupos de 4 LED, cada grupo de un solo color).• 52 resistencias de 470 W.• Dos 74LS156, dos 74LS153..DESARROLLO EXPERIMENTAL1.- Armar los dos circuitos siguientes.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 42

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES I1.- Entregar en el reporte correspondiente a esta práctica el diagrama de laconfiguración interna de los circuitos integrados utilizados.2.- Explicar detalladamente que sucede con cada uno de los circuitos realizados.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento previo discuta siestos se encuentran dentro de los valores aceptables para considerar elexperimento bien realizado.CUESTIONARIO1. Al cerrar el circuito del canal 5 del DIP la señal que manda es un ¿0 o un 1?2. Al cerrar el circuito del canal 6 del DIP la señal que manda es un ¿0 o un 1?3. Si quisieras manejar las señales de entrada con puros ceros o con puros unos ¿Quécircuito integrado tendrías que anexar a la conexión del diagrama topológico deldemultiplexor para obtener la misma respuesta en la salida?4. Dibuja el diagrama de la respuesta de la pregunta 3.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 43

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 10 PIC16F84OBJETIVO GENERALComprender la operación del microcontrolador PIC 16f84 en el diseño desistemas digitales.OBJETIVO PARTICULAR• Implementar un programador básico para PIC a partir del manejo decomponentes electrónicos, digitales y analógicos.INTRODUCCIÓNLos microcontroladores de emplean en circuitos electrónicos comerciales desdehace unos años de forma masiva, debido a que permiten reducir el tamaño y elprecio de los equipos, un ejemplo de éstos son los teléfonos celulares, lascámaras de video, televisores digitales, algunos electrodomésticos inclusiveautomóviles.En los últimos años se ha facilitado enormemente el trabajo con losmicrocontroladores al bajar los precios, aumentar las prestaciones y simplificarlos montajes combinándolas con elementos de lógica discreta.Diversos fabricantes ofrecen amplias gamas de microcontroladores para todaslas necesidades, pero sin duda, hoy en día los microcontroladores másaceptados son los microcontroladores PIC fabricados por Micro Chip Inc, en esteauge a influido decisivamente la política de Micro Chip al ofrecer ladocumentación y todo el software necesario de forma gratuita en la pagina webwww.microchip.com. Esto, junto con otras cuestiones técnicas, ha hecho queresulte muy fácil incluir los microcontroladores PIC en diseños de complejossistemas digitales.Entre los microcontroladores PIC destaca el PIC16F84 cuya simplicidad,prestaciones, facilidad de uso y precio lo han convertido en el más popular delos microcontroladores, siendo un chip ordinario de 18 terminales, cuyapequeña estructura de plástico contiene mucha de la tecnología que se necesitaconocer para entender los sistemas de control con microprocesador.El PIC16F84 es un dispositivo básico para entender las técnicas de software ydel microprocesador, entendiéndose que un microcontrolador es un dispositivoindependiente y programable; cuya finalidad es complementar un sistemaelectrónico de control en operación conjunta con diversos elementoselectrónicos analógicos y discretos.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 44

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IMATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 2 CI. PIC 16F84.• Diodos LED varios colores.• 30 resistencias de 330 Ohm.• 5 capacitores de 100nF.• 10 capacitores de 22pF.• Protoboard.• Multimetro.• Juego de cables para conexión• 1 Oscilador de cristal de 4mHzDESARROLLO EXPERIMENTALEXPERIMENTO 1.- Programador de PIC´S.a) Arme el circuito mostrado en la figura 1, correspondiente a unprogramador básico para el Microcontrolador PIC 16F84.Figura 1.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 45

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES Ib) Implemente al circuito anterior la fuente de alimentación que se muestraen la figura 2.Figura 2,Nota: Tenga cuidado en respetar la polaridad del voltaje de alimentación y lapolaridad de los componentes para evitar daños en el PIC.RESULTADO Y CONCLUSIONESM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 46

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IPRACTICA No. 11 CONJUNTO DE INSTRUCCIONESOBJETIVO GENERALComprender la programación básica del microcontrolador PIC 16f84 en eldiseño de sistemas digitales.OBJETIVO PARTICULAR• Utilizar las instrucciones que se manejan en el entorno MPLAB.• Realizar el diseño de control de un motor a pasos mediante laprogramación del PIC.El conjunto de instrucciones de los microcontroladores PIC 16C5X consiste enun pequeño repertorio de solo 33 instrucciones de 12 bits, que pueden seragrupadas para su estudio en tres a cinco grupos. Clasificándolas desde elpunto de vista del programador, surgen cinco categorías bien definidas deacuerdo con la función y el tipo de operandos involucrados. En primer lugar seagrupan las instrucciones que operan con bytes y que involucran algún registrode la memoria interna. En segundo lugar se analizarán las instrucciones queoperan solo sobre el registro W y que permiten cargarle una constante implícitao incluida literalmente en la instrucción (literales). En tercer lugar se agrupanlas instrucciones que operan sobre bits individuales de los registros de lamemoria interna. En cuarto lugar se clasifican las instrucciones de control deflujo del programa, es decir las que permiten alterar la secuencia lineal deejecución de las instrucciones. Por último se agrupan unas pocas instruccionesque llamaremos especiales, cuyas funciones o tipos de operandos son muyespecíficos.MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO• 2 CI. PIC 16F84.• Diodos LED varios colores.• Resistencias de valor indicado en cada experimento.• Capacitores de valor indicado en cada experimento.• Una computadora tipo PC con el software MPLAB previamenteinstalado.• Un pequeño motor a pasos.• Protoboard.• Multimetro.• Juego de cables para conexiónM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 47

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEXPERIMENTO 1.- Programación del PIC´S.a) Cargue el siguiente programa en el microcontrolador auxiliándose deuna computadora previamente instalando el software deprogramación MPLAB y de su programador construido en elexperimento1.include "p16f84.inc";Libreria de definiciones;del PIC16F84org 0x0000 ;Directiva de origen del;programabsf STATUS,RP0 ;Selecciona el banco 1bcf TRISB,2 ;Configura el bit 2 del;puerto B como salidabcf STATUS,RP0 ;Selecciona el banco 0ciclo bsf PORTB,2 ;Coloca el bit 2 del;puerto B en 1call retardo ;Llama a la subrutina;de tiempobcf PORTB,2 ;Coloca el bit 2 del;puerto B en 0call retardo ;Llama a la subrutina;de tiempogoto ciclo;Se repite nuevamente;de manera indefinidareg1equreg2equreg3equ0x200x210x22retardo movlw .10movwf reg3salto3 movlw .200movwf reg2salto2 movlw .166movwf reg1salto1 decfsz reg1goto salto1decfsz reg2goto salto2decfsz reg3goto salto3returnendEl programa anterior muestra el manejo de los puertos de entrada y salidamediante programación básica del microcontrolador.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 48

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IEXPERIMENTO 2.- Aplicación mediante el empleo del microcontrolador PIC.a) Cargue el siguiente programa en el microcontrolador, quecorresponde al control de giro de un motor a pasos.;Secuencia para un motor a pasos unipolarcicloinclude "p16f84.inc";Libreria de definiciones;del PIC16F84org 0x0000 ;Directiva de origen del;programabsf STATUS,RP0 ;Selecciona el banco 1movlw 0x00movwf TRISB;Configura el puerto B;como salidabcf STATUS,RP0 ;Selecciona el banco 0movlw b'0001'movwf PORTBcall retardomovlw b'0010'movwf PORTBcall retardomovlw b'0100'movwf PORTBcall retardomovlw b'1000'movwf PORTBcall retardogoto cicloreg1 equ 0x20reg2 equ 0x21reg3 equ 0x22retardo movlw .10movwf reg3salto3 movlw .200movwf reg2salto2 movlw .166movwf reg1salto1 decfsz reg1goto salto1decfsz reg2goto salto2decfsz reg3goto salto3returnend;Se repite nuevamente;de manera indefinidaM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 49

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES Ib) Una vez programado el microcontrolador proponga el diseñoelectrónico que permita el control de un pequeño motor a pasos.Nota: El microcontrolador debe estar acoplado a una etapa de potencia previapara operar correctamente sin sufrir daños.RESULTADO Y CONCLUSIONESEnuncie sus resultados a partir del análisis del experimento.CUESTIONARIO1) ¿Que entiende por micro controlador?.2) ¿Que diferencias existen entre un micro procesador y un microcontrolador?.3) Mencione por lo menos 5 características relevantes del PIC 16F84.4) Mencione por lo menos 5 ventajas y 5 desventajas en el empleo de PIC´S.5) Defina que es un sistema de control digitalM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 50

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES IAPENDICE AREGLAMENTO INTERNO DE LOS LABORATORIOSDEL DEPARTAMENTO DE BIOELECTRÓNICA1) Para tener acceso al laboratorio en horas de clase y tiempo libre, esindispensable el uso de bata, material de trabajo y herramienta mínimanecesaria.2) La tolerancia de entrada al laboratorio es de 10 min. Posteriormente seprohibirá el acceso.3) Colocar las mochilas en los anaqueles correspondientes. Prohibidocolocarlas en pasillos y mesas de trabajo.4) Al inicio de la sesión de laboratorio se deberá revisar el correctofuncionamiento de los equipos electrónicos, reportando de inmediatocualquier anomalía a los profesores encargados del laboratorio.5) Prohibido fumar, consumir alimentos y bebidas en el interior dellaboratorio.6) No se permitirá la estancia de alumnos, sin que haya un profesorresponsable en los laboratorios del departamento en horas fuera de lasasignadas oficialmente.7) No se permiten visitas durante la sesión de trabajo y actitudes fuera delugar.8) Prohibido escuchar música.9) En las sesiones que se lleven acabo en los laboratorios de Electrónica yCircuitos, se deberá traer de manera individual como material indispensable:a) Multimetro.b) Protoboard.c) Pinzas y desarmadores necesarios.d) 3 puntas de osciloscopio (sin atenuar).e) 3 pares de puntas banana – caimán.f) Traer un trozo de franela por equipo.NOTA: De no traer el material, NO se podrá realizar la prácticaM en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 51

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIADEPARTAMENTO DE BIOINGENIERÍAACADEMIA DE BIOINGENIERÍAManual de Laboratorio: SISTEMAS DIGITALES Icorrespondiente, quedando esta NO aprobada.10) Utilizar solo las puntas adecuadas para cada equipo de laboratorio.11) Será responsabilidad de los usuarios cualquier daño a los equipos y lareparación de los mismos, causado por mal uso y negligencia en el manejo.12) No se permite la salida de equipo de medición, herramientas ycomputadoras de los laboratorios del departamento.13) Se prohíbe hacer uso del cautín en las mesas de trabajo, para ello, existenmesas asignadas.14) Prohibido dejar pertenencias en el laboratorio y equipo encendido pormás de 10 minutos, sin que esté presente algún integrante del grupo detrabajo, de lo contrario, serán sancionados sin derecho a préstamo. NOTA: Siincurren por más de dos ocasiones, no se permitirá la entrada.15) El préstamo de material solo se realizará por el interesado mostrandola credencial oficial y vigente de UPIBI. No se aceptarán credenciales deotra índole.16) Se multará cada vez que NO se devuelva el material prestado en unperíodo máximo de dos días hábiles, entregando en cantidad, el doble delmismo.17) Al término de la sesión:- Limpiar el lugar de trabajo y pizarrón.- Apagar el equipo y los contactos múltiples.- Colocar las sillas en su respectivo lugar.- Cerrar las ventanas.- No olvidar sus pertenencias.M en C. Engelbert Eduardo Linares GonzálezM en C. Katia Martínez Castillo Página 52