LABORATORIO 2: IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
LABORATORIO #2: IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS USANDO COMPUERTAS.
MIGUEL ÁNGEL QUINTERO RODRIGUEZ.
20191005007.
PROFESOR: CÉSAR ANDREY PERDOMO CHARRY.
13 / Octubre / 2020
BOGOTÁ D.C
INTRODUCCIÓN
La siguiente práctica tiene como objetivo principal no solo afianzar los conocimientos adquiridos en el laboratorio pasado con respecto al uso de los circuitos integrados, si no también a la comprensión de los diagramas de los circuitos presentados y su correcta interpretación a la hora de construir el circuito en el simulador o en una protoboard de verdad.
En el transcurso del blog/informe se mostrará el diagrama del circuito propuesto y el montaje hecho en la herramienta TinkerCAD, se explicará de la manera más concreta y sencilla posible su construcción y sobre todo la tabla de verdad que resultó a la hora de probar el circuito en funcionamiento.
MATERIALES.
- Circuitos Integrados: 7400, 7402, 7404, 7408, 7410, 7432 y 7486.
- Resistencias (10k ohm y 470 ohm).
- Protoboard.
- Jumpers o conectores.
- 3 Fuentes de 4.5 V (o 3 baterías AA de 1.5 V cada una).
- 2 SPST de conmutadores DIP x 4.
- 1 SPST de conmutadores DIP x 6.
METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Fueron propuestos 4 circuitos para el desarrollo de la práctica.
PRIMER CIRCUITO:
Para el desarrollo de este primer circuito fue necesario el uso de de los circuitos integrados 7486 (puertas XOR), 7400 (Puertas NAND de dos entradas) y 7410 (Puertas NAND de tres entradas). Es un circuito que tiene 3 entradas y 2 salidas, 2 de las 3 entradas (A y B) son switches y la tercera (Cin) es la fuente o las 3 pilas de 1.5 V que manda un pulso constante de 1 (HIGH). El diagrama del circuito con el cual se desarrolló el montaje es el siguiente:
Figura 1. Diagrama Circuito 1.
Para realizar de manera correcta el montaje y la simulación hay que tener en cuenta el funcionamiento de cada Circuito Integrado que se va a utilizar, como el caso del XOR, que es un circuito cuyas compuertas solo tienen 2 entradas y por ello ya hay ahí un problema, ya que en el diagrama entran 3 datos en el XOR, por lo cual fue necesario usar dos compuertas XOR en serie para poder simular uno de 3 entradas. Justo como se muestra en la representación siguiente del circuito con los Integrados y en el montaje del circuito:
Figura 2. Representación Diagrama Circuito 1.
Figura 3. Montaje TinkerCAD Circuito 1.
La tabla de verdad para este primer circuito es:
Figura 4. Tabla de verdad Circuito 1.
SEGUNDO CIRCUITO:
Para el desarrollo de este segundo circuito fue necesario el uso de de los circuitos integrados 7486 (puertas XOR), 7404 (Puertas inversoras), 7432 (Puertas OR de tres entradas) y 7408 (Puertas AND de dos entradas). Es un circuito que tiene 4 entradas y 3 salidas, las 4 entradas corresponden a los 4 switches del DIP. El diagrama del circuito con el cual se desarrolló el montaje es el siguiente:
Figura 5. Diagrama Circuito 2.
En el diagrama no hay ningún tipo de excepción o problema en cuanto al uso de las compuertas, como ocurrió en el circuito anterior, por lo cual no fue necesario tomar 2 compuertas en serie o nada por el estilo. Para el montaje fue necesario el uso de un DIP de 4 switches ya que en el diagrama son 4 señales que entran, que pueden variar de valores de 1 o 0.
Figura 6. Montaje TinkerCAD Circuito 2.
Una vez hecho el montaje y realizada la simulación, se procede a obtener la tabla de verdad del circuito, teniendo en cuenta que dos de los switches tienen una configuración resistiva pull-up y los otros 2 tienen una configuración de pull-down, así de esa manera se da por entendido que cuando el switch se encuentra cerrado, el estado lógico será 0, y 1 cuando el switch esté abierto.
La tabla de verdad para este segundo circuito es:
Figura 7. Tabla de verdad Circuito 2.
El valor de las salidas fue tomado de acuerdo a qué LED encendiera según la configuración de las entradas del circuito. La cantidad de configuraciones de los inputs se puede hallar con los exponentes de 2, en el caso de este segundo circuito son 16 configuraciones posibles por lo que son 4 entradas y cada entrada tiene 2 posiciones, de tal manera que serían 2^4 (16) configuraciones.
TERCER CIRCUITO:
Para el desarrollo de este tercer circuito fue necesario el uso de los circuitos integrados 7402 (puertas NOR), 7404 (Puertas inversoras), 7432 (Puertas OR de tres entradas) y 7408 (Puertas AND de dos entradas). Es un circuito que tiene 6 entradas y 3 salidas, las 6 entradas corresponden a los 6 switches del DIP. El diagrama del circuito con el cual se desarrolló el montaje es el siguiente:
Figura 8. Diagrama Circuito 3.
En el diagrama no hay ningún tipo de excepción o problema en cuanto al uso de las compuertas, como ocurrió en el primer circuito, por lo cual no fue necesario tomar 2 compuertas en serie o nada por el estilo. Para el montaje fue necesario el uso de un DIP de 6 switches ya que en el diagrama son 6 señales que entran, que pueden variar de valores de 1 o 0 (HIGH o LOW, respectivamente).
Figura 9. Montaje TinkerCAD Circuito 3.
Una vez hecho el montaje y realizada la simulación, se procede a obtener la tabla de verdad del circuito, teniendo en cuenta que tres de los switches tienen una configuración resistiva pull-up y los otros 3 tienen una configuración de pull-down, así de esa manera se da por entendido que cuando el switch se encuentra cerrado, el estado lógico será 0, y 1 cuando el switch esté abierto.
La tabla de verdad para este segundo circuito es:
Figura 10. Tabla de verdad Circuito 3.
El valor de las salidas fue tomado de acuerdo a qué LED encendiera según la configuración de las entradas del circuito. La cantidad de configuraciones de los inputs se puede hallar con los exponentes de 2, en el caso de este tercer circuito son 64 configuraciones posibles por lo que son 6 entradas y cada entrada tiene 2 posiciones, de tal manera que serían 2^6 (64) configuraciones.
CUARTO CIRCUITO:
Para el desarrollo de este cuarto circuito fue necesario el uso de de los circuitos integrados 7404 (Puertas inversoras), 7402 (Puertas NOR de dos entradas) y 7400 (Puertas NAND de dos entradas). Es un circuito que tiene 4 entradas y 10 salidas, las 4 entradas corresponden a los 4 switches del DIP. El diagrama del circuito con el cual se desarrolló el montaje es el siguiente:
Figura 11. Diagrama Circuito 4.
En el diagrama no hay ningún tipo de excepción o problema en cuanto al uso de las compuertas, como ocurrió en el primer circuito, por lo cual no fue necesario tomar 2 compuertas en serie o nada por el estilo. Para el montaje fue necesario el uso de un DIP de 4 switches ya que en el diagrama son 4 señales que entran, que pueden variar de valores de 1 o 0 (HIGH o LOW, respectivamente).
Figura 12. Montaje TinkerCAD Circuito 4.
Una vez hecho el montaje y realizada la simulación, se procede a obtener la tabla de verdad del circuito, teniendo en cuenta que dos de los switches tienen una configuración resistiva pull-up y los otros 2 tienen una configuración de pull-down, así de esa manera se da por entendido que cuando el switch se encuentra cerrado, el estado lógico será 0, y 1 cuando el switch esté abierto.
La tabla de verdad para este cuarto circuito es:
Figura 13. Tabla de verdad Circuito 4.
El valor de las salidas fue tomado de acuerdo a qué LED encendiera según la configuración de las entradas del circuito. La cantidad de configuraciones de los inputs se puede hallar con los exponentes de 2, en el caso de este tercer circuito son 16 configuraciones posibles por lo que son 4 entradas y cada entrada tiene 2 posiciones, de tal manera que serían 2^4 (16) configuraciones.
CONCLUSIONES.
Es evidente que manejar circuitos en donde son varias compuertas las que están relacionadas entre sí, va a complicar el entendimiento del montaje en el simulador, no es sencillo mantener un orden a la hora de conectar cada compuerta con la siguiente en cualquier caso, pero es ese mismo nivel de complexión que hace que se desarrolle una parte importante en el cerebro de un ingeniero, ser capaz de resolver e interpretar cualquier problema que se le presente para llegar a una solución correcta y funcional.
Aprender a leer y probablemente deducir el resultado de las tablas de verdad por análisis antes de probar el circuito también es una herramienta muy válida a la hora de comprender el funcionamiento de las compuertas lógicas y las combinaciones que pueden haber en un circuito cualquiera.
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