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Universidad del Norte. Diazgranados Juan, Harris Alejandro, Varelo Ornela. Circuitos combinacionales.

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Laboratorio #1: Diseño de Circuitos Combinacionales. Diazgranados, Juan., Harris, Alejandro y Varelo, Ornela. {jddiazgranados,login2, …}@uninorte.edu.co Universidad del Norte 

II.

PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Resumen— Con el desarrollo del siguiente laboratorio se pondrán en práctica los conceptos aprendidos en cuanto a métodos de simplificación de circuitos lógicos, compuertas y circuitos combinacionales. Aplicados a una situación hipotética en la realidad. Siguiendo las etapas de diseño, simulación y diseños e implementación de hardware.

Índice de Términos— Circuito lógico, Compuerta.

I.INTRODUCCIÓN En el siguiente informe se retratara el procedimiento empleado para definir el circuito lógico a utilizar en la implementación de un sistema de automatización de control de luces y de llenado de un tanque por medio de una motobomba en una hacienda ganadera en Córdoba, con unas condiciones y requerimientos específicos que deben ser tenidos en cuenta. A lo largo del procedimiento se utilizaron métodos de simplificación de la expresión lógica y simulaciones, así como el análisis de los resultados obtenidos para su posterior implementación en hardware. Se tuvieron en cuenta las diversas condiciones planteadas, así como los factores externos que pudieran influir al momento de la implementación del hardware, tales como la calibración de los sensores y análisis de las características de los dispositivos escogidos para ser empleados en el circuito lógico.

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En primer lugar dentro de la tarea de diseño se establecieron los sistemas que se emplearían dentro de nuestro circuito lógico del sistema de automatización para la hacienda. De esta manera se definió que se emplearía dos sistemas independientes, uno correspondiente al control de luces y un segundo para el sistema de bombeo y llenado de tanque. Con esto claro se definieron las diferentes variables de entrada y de salida para cada uno de nuestros sistemas lógicos, de la siguiente forma: Sistema de control de luces 

Entrada

A: señal del sensor de luz, siendo 0=Noche y 1=Día. B: Switch de luces, siendo 0=Apagado y 1=Encendido. 

Salida

S: Led, siendo 0=Apagado y 1=Encendido. Sistema de llenado de tanque 

Entrada

A: Señal de sensor de luz, siendo 0=Noche y 1=Día. C: Señal de sensor de pozo, siendo 0=Nivel mayor y 1=Nivel menor.

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D: Señal de sensor de tanque (Bajo), siendo 0=Nivel mayor y 1=Nivel menor. E: Señal de sensor de tanque (Alto), siendo 0=Nivel mayor y 1=Nivel menor. F: Switch de motobomba, siendo 0=Apagado y 1=Encendido. 

0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Salida

S2: Motobomba, siendo 0=Apagada y 1=Encendida. Luego, por medio de tablas de verdad y mapa de Karnaugh se logró llegar a la expresión mínima que nos permitiría hacer funcionar el sistema en cuestión. Por medio del procedimiento expuesto a continuación: 1. Se tuvieron en cuenta todas las posibilidades de entradas, con su correspondiente salida según los requerimientos y condiciones planteadas por el dueño de la hacienda. Tabla 1. Tabla de verdad de luces A B 0 0 0 1 1 0 1 1 Tabla 2. Tabla de tanque A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

2. Por medio de la utilización de mapas de Karnaught, se obtuvo la expresión lógica simplificada POS o SOP de cada uno de los sistemas, según conviniera en cada caso, teniendo en cuenta el número de 0 o 1 en las salidas en la tabla de Karnaught.

S 1 1 0 1

Sistemas de control de luces D 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

E 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

0 0 X X 0 0 0 0 1 1 X X 1 1 0 0 0 0 X X 0 0

Sistema de control de

verdad de Sistema de llenado de C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

2

F 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

S2 0 0 0 1 X X 1 1 0 0

POS:

Sistema de llenado de tanque

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Figura 1. Mapa de Karnaught de Sistema de llenado de Tanque. SOP:

De esta forma se lograron obtener las expresiones lógicas simplificadas para cada uno de los sistemas que serían empleados en nuestro circuito lógico para resolver la situación planteada por el hacendado.

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Figura 3. Diagrama del circuito completo con compuertas NAND. Posteriormente se pasó a la fase de simulación con el software VDHL y tarjetas especializadas, donde se emplearon las expresiones halladas en el procedimiento expuesto anteriormente y basados en el diagrama anterior. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, dado que todas las posibilidades ensayadas en cada una de las variables de entrada arrojaron el resultado esperado, tal como se habían planteado en las tablas de verdad. Implementación de hardware Luego de comprobar los cálculos obtenidos, se procedió a realizar el montaje en hardware. Se tuvieron en cuenta aspectos imprescindibles tales como las características de cada compuerta por medio del datasheet, entre estas el número de entradas y salidas, así como voltajes de operación, para evaluar su conveniencia de instalación.

Figura 2. Diagrama del circuito obtenido a partir de las expresiones lógicas simplificadas. Simulación Luego se planteó realizar el diseño por medio de compuertas NAND. De esta manera se llegó al circuito completo que sería instalado por medio de las compuertas reales, tal como es mostrado a continuación.

Las compuertas escogidas para el montaje fueron: A continuación por medio de una fotografía real del montaje se muestran la ubicación de los diferentes switch que cumplen la función de los sensores, igualmente se puede apreciar las diferentes compuertas empleadas.

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Figura 4. Montaje final del circuito lógico.

III.

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

[1] Mano, M. Morris and Charles R. Kime. Logic and Computer Design Fundamentals, Third Edition. Prentice Hall, 2004. p. 73. [2] G. S. University, «hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/,» Georgia State University, [En línea]. Available: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/electronic/schmitt.html. [Último acceso: 1 Septiembre 2014].

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