Paso 4 Colaborativo Grupo 83
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Descripción: Fisica Electronica Paso 4 UNAD...
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FISICA ELECTRONICA Actividad Colaborativa Grupo 83
Paso 4 Explorando los fundamentos y aplicaciones de la Electrónica Digital
Presentado por JOHN MAURICIO TEJADA GUTIERREZ Cód. 4520348 LUIS FERNEY BERMEO RUIZ Cód. 1082125164 ALEXANDER QUINTERO Cód. 79390844 LINA MARCELA TRUJILLO Cód. 1077855688
Presentado a Ing. WILMER HERNAN GUTIERREZ Director
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD IV-2016
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OBJETIVOS Objetivos Generales Desarrollar los puntos de la guía cumpliendo las exigencias de cada punto en ella.
Objetivos Específicos Aprender de las diferentes herramientas para simular circuitos Electrónicos. Conocer y hacer uso de las Compuertas lógicas esenciales para determinados circuitos. Conocer y manejar el simulador para la elaboración de Diseños de Compuertas lógicas. Conocer los diferentes contadores, sus funciones y aplicaciones. Conocer
las características de un circuito comparador, decodificador, contador,
multiplexor y Flip-Flops.
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Aporte Individual
En el Anexo No.2 equivalencias de compuertas lógicas Se puede evidenciar la equivalencia entre la lógica digital y el lenguaje cableado (cir cui to f ísi co con cont actos ), que es la base de . L adder Responda las preguntas y realice las actividades que se plantean a continuación:
a) ¿Qué es un contacto normalmente abierto?, ¿Qué es un contacto normalmente cerrado?, ¿Qué es un enclavamiento?
Contacto Normalmente Abierto – NA (Normal Open – “NO”) es el significado un contacto en reposo y que se halle abierto, o sea que tomando los dos puntos de contacto, en este no habrá continuidad. Y en el caso del Contacto Normalmente Cerrado (Normal Close “NC”) es cuando un contacto el contacto al encontrarse en estado de reposo, tendrá continuidad permitiendo el paso de corriente. Para poder determinar en qué tipo de contacto se encuentran dos puntos, es necesario hacer uso del Tester. Mediante la comprobación de la continuidad entre los dos puntos. El enclavamiento, hace referencia a un componente o dispositivo, capaz de controlar determinada condición en el estado de un esquema, donde permitirá o no el funcionamiento de dicho esquema.
b) Empleando dos de las entradas y una de las salidas realice un diseño que permita simular el comportamiento de una compuerta XNOR, AND y OR, haciendo uso del simulador macroplc. Link: https://www.macroplc.com/simulador/13h
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Comportamiento de la Compuerta XNOR [1 – 1] Comportamiento de la Compuerta AND [1 – 1] Comportamiento de la Compuerta OR [1 – 1]
Al tener las entradas en 1-1 vemos como las 3 salidas se inician o activan. Comportamiento de la Compuerta XNOR [1 – 0] Comportamiento de la Compuerta AND [1 – 0] Comportamiento de la Compuerta OR [1 – 0]
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En este comportamiento, vemos como solo la condicional de la entrada 1-0 de OR es la unica que permite que la de paso para que la salida encienda el indicador de luz. Comportamiento de la Compuerta XNOR [0 – 1] Comportamiento de la Compuerta AND [0 – 1] Comportamiento de la Compuerta OR [0 – 0]
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En esta imagen, vemos que el comportamiento, no cambia mucho, ya que solo la compuerta OR es la única que está permitiendo que se de salida al paso para encender la luz. Comportamiento de la Compuerta XNOR [0 – 0] Comportamiento de la Compuerta AND [0 – 0] Comportamiento de la Compuerta OR [0 – 0]
En esta última Comportamiento 0-0, vemos como la compuerta de XNOR es la única que está permitiendo el paso de energía, teniendo en cuenta que la taba de la verdad correspondiente a esta compuerta nos indica que solo en 0-0 y 1-1 habrá salida o actividad en la misma. c) Diseñe un sistema haciendo uso del simulador macroplc que al generar un pulso de entrada inicie un conteo hasta 30, después del cual se debe activar una salida. Tras activar esta salida se debe iniciar un conteo hasta 15, después del cual se debe activar una segunda salida que desactiva la primera.
Debe mostrar el diseño y explicar su funcionamiento teniendo en cuenta los elementos empleados.
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https://www.macroplc.com/simulador/x4
En este diseño, se puede evidenciar el diseño solicitado, donde al llegar a la última salida, la primera salida se desactiva, sin afectar el funcionamiento de la segunda. Ahora veremos paso a paso el diseño, su función y ejecución. Imagen 1 Punto c
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Imagen 2 Punto c
En la imagen 1y dos podemos ver como damos inicio al esquema, asignando un enclavamiento que en determinado tiempo dará salida permitiendo el paso de la corriente. Vemos como se asigna el tiempo de 30 Segundos, para que sea de paso a la primera salida. Imagen 3 Punto c
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En la imagen No.3 vemos como avanzamos y luego de que se ejecute el conteo de 30 segundos que activa la primera salida, se lleva directamente al conteo de una segunda salida de 15 segundos. Una vez se tiene el conteo o control de funcionamiento de las dos salidas, se procede a ubicar un contacto normalmente Cerrado en serie que dependa de la salida 1, quien será la que se deba desactivar luego de que se genere el segundo conteo o la segunda salida. Por último, instalamos un segundo enclavamiento, quien tendrá la función de desactivar la salida 1, pero dejara activada la salida 2. Empleando otro Simulador.
El circuito como podemos observar en la simulación, está compuesto de varias entradas (ENT00), 1 temporizados (TON00), 2 memorias (RAM00), 2 contado res (CTU-CTU1), y 2 salidas (SAL00-SAL001).
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Entre las líneas 1 al 4, actúa el contador CTU1 Y el temporizador TON00. El contador se enciende y apaga para sumar un punto en su conteo gracias a la acción del temporizador, cuando éste tiene como valor 0, y así es como funciona, cada proceso aumenta el valor del contador. En la línea 5, vemos un contacto que controla si el contador en su valor o igual a 30, mientras se cumple la condición la memoria RAM01 guarda la información. Continuando con la línea 6 y 7, se aprecia que la memoria RAM01 enciende la salida SAL00 luego de cumplirse el condicional. Entre las líneas 8 al 10 aparece el segundo condicional, aplicado al contador CTU0 y evalúa si es mayor o igual a 15, si se cumple, enciende la salida SAL01 y apaga la salida SAL00. En la línea 10 se limpia la memoria RAM00 y se apagan los contadores. Finalmente en la línea 11 vemos otro condicional que enciende el contador CTU0, éste se enciende luego de que el contador CTU1 llega a 30 en su valor. Analice en que aplicación podría emplearse la lógica de este diseño.
Esta aplicación, podría tomar utilidad, en la puerta de seguridad de un establecimiento, al que se desee abrir o cerrar en determinado tiempo, o ya sea manual, pero que al abrir una puerta, no abra todas las demás si no que se lleve a cabo la ejecución en determinado punto. También se podría emplear en un hogar que desee instalar un sistema automático de encendido de luces, pero que solo encienda las luces que se tengan previsto o previamente deseadas sin afectar las que están apagadas. También Puede ser muy útil el circuito para implementarlo en una distribuidora de frutas por ejemplo de manzanas. Se haría de la siguiente manera, partiendo que se tienen todos los
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implementos mecánicos, gracias al circuito, las cajas de manzanas se llenarían automáticamente durante el tiempo del primer contador, luego éste pararía dando paso al segundo contador que contaría el tiempo para que la otra caja se posicione lista para ser llenada logrando un así un ciclo continuo que agilizaría la manera como se empacan éstas frutas. FASE COLABORATIVA 1. Para el siguiente diagrama de tiempos diseñe un sistema digital que responda al mismo.
Tenga en cuenta que las entradas se representan como (I) y las salidas como (O). Realice la simulación del sistema y evidencie el cumplimiento de los diagramas de tiempo planteados, tenga en cuenta que el cambio en las entradas debe ser automático. Para el presente proceso, se elaborara la tabla de la verdad con los datos que nos entregan en la Guía relacionadas con el diseño de tiempos. Y de aquí podremos extraer las compuertas que nos servirán para distribuir los espacio de tiempo exigido por la guía. Teniendo en cuenta que: I0 = Entrada 0 (in) I1 = Entrada 1 (in) I2 = Entrada 2 (in) O0 = Salida 0 (in)
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Una vez, le hemos dado los valores al diseño, donde 0 (Low) y 1 (Hight), procedemos a realizar la tabla de verdad.
En la presente tabla de la verdad, vemos que hemos seleccionado 4 filas en donde la salida equivale a 1 (H). Mediante el empleo del método de minitermino y maxtermino realizando el proceso en términos de 1, en donde las salidas que correspondan a valor 1 serán quienes aporten las filas con datos para realizar la expresión de la función. Primera Expresión tomada de la Fila No 3. Vemos que I2
I1
I0
O1
0
1
0
1
Tenemos un 0 que corresponde a I2’ (expresión Negada) 2′10′
Y de esta manera obtenemos la expresión. Segunda Expresión tomada de la Fila No 4. Vemos que I2
I1
I0
O1
0
1
1
1
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Y de esta manera tenemos la expresión 2′10 Tercera Expresión tomada de la Fila No 5. Vemos que I2
I1
I0
O1
1
0
0
1
Y de esta manera tenemos la expresión 21′0′ Cuarta Expresión tomada de la Fila No 6. Vemos que I2
I1
I0
O1
1
1
1
1
Y de esta manera tenemos la expresión I2I1I0 Y la expresión de la función completa equivale a
2′10′ 2′10 21′0′ 210 Una vez concluida la expresión, procedemos a simplificar de tal manera que nos queda los valores reducidos así. I2'I1I0'
+
I2'I1I0
+
I2I1'I0'
+
I2I1I0
De esta manera, tomamos la expresión 2′10 y I2I1I0 para realizar una simplificación que quedaría de esta manera.
012′ 2
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Luego tomamos las otras dos expresiones restantes
2′10′ y 21′0′ y simplificándola
quedaría de esta manera. I0'(I2'I1+I2I1') Donde los valores en una sola fila daría como resultado.
012 2 0′12 1 21
Continuamos con la simplificación de la expresión.
I0I1(donde 12’ + 12 = equivale a 0 lo que indica que estos dos valores se anulan.) y este primer valor nos deja como expresión I0I1.
En la simplificación de la segunda expresión tenemos.
I0’ (en los valores vemos como tenemos una compuerta XOR cuyo valores de tabla de verdad equivale a 0 – 1 – 1 – 0 representado por .
Dicho lo anterior esta expresión quedaría de la siguiente manera. I0’(I1 AB I2 Y compilados los valores que nos darán las herramientas para obtener las respectivas compuertas que se emplearan en el circuito.
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01 0 1 2
Teniendo los valores simplificados, veremos las compuertas que en ellos encontraremos. I0I1 Nos muestra una compuerta AND que conecta las salidas de estos dos Flip-Flops.
En la siguiente compuerta encontramos un I0’ que corresponde a un NOT de I0 a su entrada de la Compuerta, y en la Salida de este NOT, veremos cómo se enlaza a un AND que lo une con el XOR entre I1 e I2 asi.
Por último, vemos como esta expresión nos enseña la última compuerta que es un OR representado por el +.
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Ya teniendo estos valores, hemos dado por concluido el proceso para darle el espacio de tiempo a cada Flip-Flops y de esta manera realizar el diseño exigido y que se ejecute el cambio de tiempo de manera automática.
Análisis del Diseño
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2. Una empresa requiere implementar un sistema de conteo de usuarios de dos oficinas de atención al cliente, las cuales llamaremos A y B, que cumpla las siguientes condiciones.
Si en A han ingresado más personas que en B se debe encender un LED Amarillo.
Si en B han ingresado más personas que en A se debe encender un LED verde.
El conteo debe ir hasta 9 y si sale una persona debe descontarla.
a) Realice el diseño del circuito y la simulación del mismo.
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Si en A han ingresado más personas que en B se debe encender un LED Amarillo
Si en B han ingresado más personas que en A se debe encender un LED verde
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El conteo debe ir hasta 9 y si sale una persona debe descontarla.
Para este punto, se emplearon una serie de compuertas, que evitarían el desbordamiento del conteo, de tal manera que impida que baje de 0 o sobre pase de 9.
Vemos como la compuerta NOT, está negando el acceso de desbordamiento del conteo, pero para que este paso se efectué, se debera agregar un NAND que conectado al pin Q3 – Q0 del y a la
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negación del D/U’ (Down/Up Down), evitaría que el desborde sobrepasara de 9. Y agregamos una compuerta OR de 4 entradas y otra de 2 Entradas, que conecten los pines Q0, Q1, Q2, Q3, también enlazarían al NOT del D/U, y a un AND que cerraría en censor del contador. b) Presente el análisis del diseño especificando que hace cada uno de los componentes.
Aunque el sistema se diseñó por medio de pulsaciones, empleando un Switch normalmente abierto, donde se lograra simular la entrada de un funcionario a la empresa. Cuando el funcionario pasa activando el pulsador (Switch), emitirá una señal al contador (74hc191) quien se activara iniciando el conteo. Cuando el contador cumpliendo su función emite las respectivas señales al decodificador (74ls47), permitiendo que el display de 7 segmentos de ánodo común, empleado para reflejar el número de funcionario que han accedido a la empresa según lo cense el contador. Una vez ejecutada esta función, el integrado comparador (7485), hará un análisis de las pulsaciones recibidas por ambos sensores de conteo (A y B), en la cual según sus pines 5 (A>B) y 7 (B>A), harán las respectivas comparaciones, y si A resulta con más pulsaciones que en B, significara que por esta compuerta han ingresado más funcionarios a la empresa, dando de esta manera la orden al pin 5 que permita la salida para que el Led Amarillo conectado a este pin se encienda, pero si en B es quien resulta con más pulsaciones que en A, habrá significado que por esta compuerta han ingresado más funcionarios a la empresa, dando de esta manera la orden al pin 7 que permita la salida para que el Led Verde conectado a este pin se encienda. c) Explique las características de un circuito comparador, decodificador, contador, multiplexor y Flip-flop e indique cuales de estos son combinacionales y cuales secuenciales indicando la razón de su clasificación.
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Circuitos Comparadores.
La principal característica de Los circuitos comparadores, es que son circuitos combinacionales, capaces de comparar dos combinaciones que se hallen presente en sus entradas, y comparando sus cualidades indican si son diferentes o iguales. Su capacidad se centra en distinguir entre un estado Mayor que (> que // A>B), Menor que (
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