DISEÑO DE UNA CALCULADORA.docx

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DISEÑO DE UNA CALCULADORA 1) INTRODUCCION Una calculadora es un dispositivo que se utiliza para realizar cálculos aritméticos. Aunque las calculadoras modernas incorporan a menudo un ordenador de propósito general, se diseñan para realizar ciertas operaciones más que para ser flexibles. Por ejemplo, existen calculadoras gráficas especializadas en campos matemáticos gráficos como la trigonometría y la estadística. También suelen ser más portátiles que la mayoría de los computadores, si bien algunas PDAs tienen tamaños similares a los modelos típicos de calculadora. En el pasado, se utilizaban como apoyo al trabajo numérico ábacos, comptómetros, ábacos neperianos, tablas matemáticas, reglas de cálculo y máquinas de sumar. El término «calculador» se usaba para aludir a la persona que ejercía este trabajo, ayudándose también de papel y lápiz. Este proceso de cálculo semimanual era tedioso y proclive a errores. Actualmente, las calculadoras son electrónicas y son fabricadas por numerosas empresas en tamaños y formas variados. Se pueden encontrar desde modelos muy baratos del tamaño de una tarjeta de crédito hasta otros más costosos con una impresora incorporada. Una de las primeras calculadoras mecánicas es el mecanismo de Anticitera. CONFIGURACIÓN BÁSICA La complejidad de las calculadoras cambia según su finalidad. Una calculadora moderna simple suele constar de las siguientes partes:    



Una fuente de energía, como una pila, un panel solar o ambos. Una pantalla, normalmente LED o LCD, capaz de mostrar cierto número de dígitos (habitualmente 8 o 10). La circuitería electrónica. Un teclado formado por: o Los diez dígitos, del 0 al 9; o El punto decimal; o El signo igual, para obtener el resultado; o Las cuatro operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación y división); o Un botón «cancelar» para eliminar el cálculo en curso; o Botones de encendido y apagado; o Otras funciones básicas, como la raíz cuadrada y el porcentaje (%). Los modelos más avanzados pueden contar con memoria para un solo número, que puede recuperarse cuando se necesita. Los botones de control de estas son M+ (sumar a la memoria), M- (restar a la memoria) y MRC (Memory Recall, recupera la memoria). Habitualmente la pulsación de MRC durante 2 segundos, se elimina la memoria.

Desde finales de los años 1980, las calculadoras simples han sido incorporadas a otros dispositivos de mano, como teléfonos móviles, buscapersonas y relojes de pulsera. Estos últimos fueron popularizados por el Dr. James Buccanon, presidente de la Universidad de Pensilvania.

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2) OBJETIVOS 2.1) OBJETIVO GENERAL Como objetivo general de esta práctica nos planteamos: “DISEÑAR Y ARMAR UNA CALCULADORA BASICA”

2.2) OBJETIVOS ESPECIFICOS -

Aplicar nuestros conocimientos aprendidos en la materia SIST. DE COMPUTACION para implementar una calculadora básica.

-

Realizar nuestro propio diseño de una calculadora que sume y reste.

-

Armar nuestro diseño de la calculadora con componentes básicos.

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3) MARCO TEORICO – CONCEPTOS GENERALES 3.1) CALCULADORA Una calculadora es un dispositivo que se utiliza para realizar cálculos aritméticos. Aunque las calculadoras modernas incorporan a menudo un ordenador de propósito general, se diseñan para realizar ciertas operaciones más que para ser flexibles. Por ejemplo, existen calculadoras gráficas especializadas en campos matemáticos gráficos como la trigonometría y la estadística. También suelen ser más portátiles que la mayoría de los computadores, si bien algunas PDAs tienen tamaños similares a los modelos típicos de calculadora. 3.2) NUMEROS BINARIOS El sistema binario, en matemáticas e informática, es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es el que se utiliza en las computadoras, debido a que trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo que su sistema de numeración natural es el sistema binario (encendido 1, apagado 0).

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3.3) SUMA DOR En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos el sumador se convertirá en un sumador-substractor (Adder-subtracter). Las entradas son A,B,Cin que son la entradas de bits A y B, y Cin es la entrada de acarreo. Por otra parte, la salida es S y Cout es la salida de acarreo. En la siguiente tabla muestra los resultados de este circuito.

Entrada

Salida

A B

C0

C1

S

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

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3.4) DISPLAY – VISUALIZADOR Término display en informática está relacionado con la idea de hacer visible determinados datos que son de utilidad para el usuario (en inglés, display significa mostrar, hacer visible). Una pantalla es el espacio donde se dispone aquella información, espacio que en castellano podría ser entendido como “visualizador” ya que es la porción visual de los elementos a saber. Hay muchos tipos de displays en los aparatos informáticos, pero sin dudas algunos de ellos son más conocidos y populares, por ejemplo, los que poseen las calculadoras, los relojes digitales o las cajas registradoras de los negocios.

3.5) MEMORIAS En informática, la memoria (también llamada almacenamiento) se refiere a parte de los componentes que forman parte de una computadora. Son dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan una de las principales funciones de la computación moderna, la retención o almacenamiento de información. Es uno de los componentes fundamentales de todas las computadoras modernas que, acoplados a una unidad central de procesamiento (CPU por su sigla en inglés, central processing unit), implementa lo fundamental del modelo de computadora de Arquitectura de von Neumann, usado desde los años 1940. En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés random access memory) y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente. Estas distinciones contemporáneas son de ayuda porque son fundamentales para la arquitectura de computadores en general.

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4) DISEÑO Primero necesitamos una lista previa de las partes de nuestra calculadora:     

Ingreso de datos Teclado Operador (sumador – restador) Ver nuestro resultado (display) Grabar nuestros datos.

INGRESO DE DATOS Para nuestro ingreso de datos tomamos en cuenta que tenemos q tocar un botón y nuestro numero deseado debe ser ingresado al operador con un visualizador (display) mostrándonos el dado ingresado. Y para ello implementamos un diseño de teclado TOTALMENTE BASICO compuesto con un multiplicador y un descodificado que nos cambie de números binarios a números decimales.

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OPERADOR (sumador – restador) Para sumar o restar nuestros datos ingresados tuvimos que diseñar un sumador que con inversores también nos pueda realizar la operación de restador. Para esto usamos muchos componentes: 74LS32, 72LS08, 74LS83, 74LS86.

1

0

0

0

1

0

0

0

U5:C 9

0

8 10 74LS08

11 13

U9:B 4

1

2

4

5

9

10

12

13

1

2

4

5

9

10

12

13

U5:D 12

0

U3:D

U3:C

U3:B

U3:A

U2:D

U2:C

U2:B

U2:A

74LS86

74LS86

74LS86

74LS86

74LS86

74LS86

74LS86

74LS86

74LS08 6

1 3 8 10 A4 A3 A2 A1

16 4 7 11

13 C0 1

S4 S3 S2 S1

14

74LS86

U5:A

15 2 6 9

1

2

U6:B

3 5

1

U6:A

6 4

2

74LS08

1

3 1

74LS32

U12:A 74LS86

U5:B 5

74LS32 6

4

1 3 8 10 A4 A3 A2 A1

C0

74LS08

B4 B3 B2 B1

13

U10:B

16 4 7 11

4

5

3

74LS08

U4

15 2 6 9

14

S4 S3 S2 S1

C4

6

74LS83

U6:C 9 8

1 3 8 10 A4 A3 A2 A1

16 4 7 11

C0

74LS32

B4 B3 B2 B1

13

10

U8

15 2 6 9

14

S4 S3 S2 S1

C4

74LS83

U6:D 12 11

4

5

9

10

12

13

1

74LS86

6

U7:B

74LS86

8

U7:C

74LS86

11

U7:D

74LS86

?

?

?

?

?

?

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U9:A

3

74LS32

2

13

3

6

8

11

3

6 3

2 3

74LS08

2

U1 74LS83

2

U10:A

C4

14

U7:A

B4 B3 B2 B1

16 4 7 11

1 3 8 10 A4 A3 A2 A1

74LS83

11

8

U11

S4 S3 S2 S1

74LS86

15 2 6 9

U9:D

74LS86

C4

U9:C

B4 B3 B2 B1

C0

12

13

9

10

13

11

74LS86

8

5

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GRABAR NUESTROS DATOS Para grabar nuestros datos ya sean los datos ingresados y nuestro resultado usamos una memoria que el ingeniero nos vendió 2114le3484 del cual ya vimos su uso en un laboratorio previo.

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5) MATERIAL UTILIZADO EN EL DISEÑO DE LA CALCULADORA (y precios) -

1Fuentes de tensión 15V (regulable)

-

9 Protoboards

-

1 Multímetro digital

-

25 diodos

-

3 circuitos integrados 74LS48

bs

33

-

4 circuitos integrados 74LS83

bs

32

-

6 circuitos integrados 74LS86

bs

36

-

1 circuito integrado 74LS32

bs

8

-

1 circuito itnegrado 74LS08

bs

8

-

Resistencias

-

Dispalys cátodo común.

-

Conectores

-

Un circuito integrado de la memoria 2114

-

Cables de conexión.

-

Leds.

-

Swichts

Total de precio 

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bs

315

bs

50

bs bs bs

5 30 25

bs

bs

50

592

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6) ARMADO DE LA CALCULADORA BASICA Primero comenzamos armando nuestro teclado siguiendo nuestro diseño en proteus.

Como podemos ver usamos los swichts, un 74ls00, un descodificador y un display catodo común.

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Vamos armando poco a poco y probando los datos y nuemros ingresados.

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Ahí podemos ver que nuestro teclado responde conrrectamente al orden numérico cuando colcocamos 3.

El numero 4

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El numero 6

En la siguiente foto podemos apreciar el teclado ya terminado.

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Aca tenemos nuestros 2 teclados para nuestro ingreso de números a neustro sumador restador.

Cada teclado es un teclado numérico donde tenemos los números del 0 al 9. En su diseño usamos componentes totalmente básico por lo que nos llevo mucho tiempo,trabajo armarlo y hacerlo funcionar con pura multiplicaciones de números binarios o entradas 0 / 1.

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OPERADOR (SUMADOR – RESTADOR) Comenzamos armando nuestro operador siguiendo nuestro diseño de proteus.

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Como podemos apreciar a la izquierda de la foto tenemos imprimido nuestro diseño de proteus el cual seguimos paso a paso para armarlo.

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Nuestro operador a punto de estar terminado y ponerlo a prueba.

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Nuestra calculadora básica con operaciones de suma y resta del 0 al 9 esta termianda.

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5) CONCLUSIONES  El armado de y diseño de esta calculadora requiere conocimientos previos de electrónica lineal I, conocimiento de lógica binaria, análisis de circuitos, partes de sistemas digitales I y sobretodo sistemas de computación.  Cada parte de la calculadora tiene su propio diseño y armado por separado, la calculadora en su totalidad está compuesta de dichos diseños es decir: teclado, operador (sumador – restador) y memoria.

6) RECOMENDACIONES Con la experiencia que nos dejo el presente trabajo recomendamos que para futuros trabajos se tenga claro el objetivo y lo que se quiere lograr tomando muy en cuenta las herramientas que tenemos a disposición.

7) BIBLIOGRAFIA PAGINAS WEB Se visitó las siguientes páginas web: -

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_campo http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/08/fet-field-effect-transistor.jpg http://www.electronicafacil.net/tutoriales/TRANSISTOR-FET.php http://www.slideshare.net/projectronicsuvm/polarizacin-fet-1765772 http://www.wordreference.com/definicion/polarizar http://html.rincondelvago.com/transistores_1.html http://www.abcdatos.com/tutoriales/tutorial/z1633.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/default.htm http://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-transistor.php http://es.wikipedia.org/wiki/Calculadora http://www.ayudadigital.com/Documentos-formularios/calculadora_cientifica.htm http://www.taringa.net/posts/downloads/1649317/Proteus-Diseno-y-dibujo-de-plaquetas-Electronica.html

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