Circuito Lógico Combinaciona.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica eléctrica y Mecatrónica

Practica Circuitos Electrónicos ii

Arequipa - 2017

I.

OBJETIVOS ✓ ✓ ✓ ✓

Conocer las características y funcionamiento de las compuertas Exclusivas. Conocer las principales características de un circuito lógico combinacional. Escribir la expresión booleana de salida de cualquier circuito lógico combinacional y desarrollar la tabla de verdad partir de la misma. Diseñar circuitos lógicos combinacionales e implementarlos mediante CI’s (puertas lógicas) que proporcionan los fabricantes haciendo uso de la descripción, tabla de verdad y cronogramas facilitados. ✓ Adquirir destreza en el montaje de aplicaciones con circuitos combinacionales.

II.

INFORME PREVIO ¿Qué es un circuito lógico combinacional? Se denomina sistema combinacional o lógica combinacional a todo sistema digital en el que sus salidas son función exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan en ningún caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones booleanas –compuestas por operadores OR, AND, NAND, XOR– se pueden representar íntegramente mediante una tabla de la verdad. Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentación.

¿Cuál es el proceso de diseño e implementación de los circuitos lógicos combinacionales?. Explicar en base a un ejemplo El proceso de diseño de un circuito combinacional consiste en: 1. Determinar el número de variables de entrada y de salida necesarias, identificar las variables de entrada, asignarles un nombre y hacer lo mismo con las variables de salida. 2. Deducir la tabla de verdad que define las relaciones entre las variables de entrada y de salida. 3. Simplificar las funciones representadas en la tabla de verdad. 4. Obtener el circuito a partir de las funciones simplificadas Ejem: Si se tiene un motor que se acciona mediante 3 botones o comandos, se sabe que: a) El motor funciona cuando cada botón se activa por separado b) Si se activa 2 a la vez también funciona c) Si se activan los 3 no funciona Entonces: 1. Nro. Variables: 3 (A, B, C). 2. Tabla de verdad

A

B

C

S

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

3. Simplificar las variables Mapa de Karnaugh AB C \ 0

00

01

11

10

0

1

1

1

1

1

1

0

1

Desarrollar los dos primeros circuitos del procedimiento a nivel de simulación. CIRCUITO 1

CIRCUITO 2

EQUIPOS Y MATERIALES

III. ✓ ✓ ✓ ✓

✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Fuente de Alimentación DC. Multímetro Punta de Prueba Lógica. CI-TTL 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS11, 74LS27, 74LS32, 74HC4075 (o equivalentes) (con sus hojas de datos Datasheet) (Por lo menos traer dos unidades de cada tipo). CI-TTL De acuerdo a los diseños del procedimiento. 04 DIP Switch de 4 y 8 contactos. 10 Resistencias de 220 Ohm. 10 Diodos LED de colores variados. Protoboard Cables de conexión. Herramientas (alicate pico de loro, alicate de pinzas, destornillador estrella, destornillador plano)

IV.

PROCEDIMIENTO

1. Implementar el siguiente circuito.

1.1 Escribir la expresión booleana de salida del circuito lógico combinacional -- Circuito 01. A’ (B+CD)

1.2 Elaborar la tabla de verdad del Circuito 01 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

S 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

S’ 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1.3 Simplificar si es posible el Circuito 01, escriba la expresión booleana simplificada y dibuje el diagrama del circuito simplificado y su diagrama de tiempos.

CIRCUITO SIMPLIFICADO

SIMULACION

2. Implementar el siguiente circuito

2.1 Escribir la expresión booleana de salida del circuito lógico combinacional  Circuito 02.

CB’ + AB

2.2 Elaborar la tabla de verdad del Circuito 02. A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

D 0 1 0 1 0 1 1 1

S’ 0 1 0 1 0 1 1 1

2.3 Simplificar si es posible el Circuito 02, escriba la expresión booleana simplificada y dibuje el diagrama del circuito simplificado y su diagrama de tiempos.

CIRCUITO SIMPLIFICADO

SIMULACION

3. Cuatro tanques de gran capacidad de una planta química contiene diferentes líquidos sometidos a calentamientos. Se utilizan sensores de nivel para detectar si el nivel de los tanques A y B excede un nivel predeterminado. Los sensores de temperatura de los tanques C y D detectan cuando la temperatura de estos tanques desciende de un límite prescrito. Suponga que las salidas A y B del sensor de nivel del líquido son BAJOS cuando el nivel es satisfactorio y ALTOS cuando es demasiado alto. Asimismo, las salidas C y D del sensor de la temperatura son BAJAS cuando la temperatura es satisfactoria y ALTAS cuando la temperatura es demasiado baja. Diseñe, simule e implemente un circuito lógico que detecte cuando el nivel del tanque A o B es muy alto al mismo tiempo que la temperatura ya sea en el tanque C o D es muy baja.

TABLA DE VERDAD A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

SALIDA 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1

MAPA DE KARNAUGH

AB CD \ 00

00

01

11

10

0

0

0

0

01

0

1

1

1

11

0

1

1

1

10

0

1

1

1

EXPRESION BOOLEANA

(A´+B´)(C´+D´)

CIRCUITO

SIMULACION

4. La figura 01 muestra un cruce de dos avenidas principales. Se colocan sensores de detección de vehículos a lo largo de los carriles C y D (camino principal) y en los caminos A y B (camino secundario). Las salidas del sensor son BAJAS (0) cuando no pasa ningún vehículo y ALTAS (1) cuando pasa algún vehículo. El semáforo del cruce se controlará de acuerdo con la siguiente lógica: ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

El semáforo E-O estará en luz verde siempre que los carriles C y D estén ocupados. El semáforo E-O estará en luz verde siempre que sea C o D estén ocupados, pero A y B no lo estén. El semáforo N-S estará en luz verde siempre que los carriles A y b estén ocupados, pero C y D no lo estén. El semáforo N-S también estará en luz verde cuando A o B están ocupados en tanto C y D no lo están. El semáforo E-O estará en luz verde cuando no haya vehículos transitando.

Utilizando las salidas de los sensores A, B, C y D como entradas, diseñe un circuito lógico para controlar el semáforo. Debe haber dos salidas N-S y E-O, que pasen de ALTO cuando la luz correspondiente se pone de color verde. Simplifique el circuito lo más que se pueda. Simule e implemente.

TABLA DE VERDAD

A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

E-0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1

MAPA DE KARNAUGH SEMAFORO EO AB CD \ 00

00

01

11

10

1

0

0

0

01

1

0

0

0

11

1

1

1

1

10

1

0

0

0

EXPRESION BOOLEANA A’ * B’ + C * D

N-S 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0

CIRCUITO

SIMULACION

MAPA DE KARNAUGH SEMAFORO NS AB CD \ 00

00

01

11

10

0

1

1

1

01

0

0

0

0

11

0

0

0

0

10

0

0

0

0

EXPRESION BOOLEANA (C+D)’ (AB)

CIRCUITO

SIMULACION

VI. CUESTIONARIO FINAL 1.

Diseñe el circuito 02 SOLO con puertas NAND si es posible

. 2.

Determine las condiciones de entrada que se necesita para producir salida =1 en la siguiente figura:

A 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

C 0 1 0 1 0 1 0 1

EXPRESION BOOLEANA

(A’B+BA’)+(B’C+C’B)C

S 0 0 0 1 0 1 0 0

V. • • • •

VI. • • •

CONCLUSIONES. Se introdujo a las principales funciones de una compuerta lógica, asi como en el álgebra de Boole. Se aprendió a escribir y reducir un circuito mediante el álgebra booleana. Se aprendio a diseñar circuitos usando compuertas lógicas mediante el mapa de Karnaugh. Se comprobó la universalización de las compuertas NAND, cabe mencionar que se cumple lo mismo con compuertas NOR.

RECOMENDACIONES Se debe tener en cuenta el modulo del voltaje a trabajar, ya que en la práctica se quemaron dos CI. En caso de no tener una compuerta lógica, se puede usar combinaciones de otras puertas El uso de resistencias de valor cercano mil ohms conectado entre la alimentación y tierra es necesario para tener un buen funcionamiento del circuito