INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEPEACA. Panel simulador de funciones Booleanas usando LabView

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEPEACA. Panel simulador de funciones Booleanas usando LabView Dávila E. García C. Ortiz E. Rodríguez B. (ITS Tepeaca) Volumen 2. Número 2. Recibido: Junio Revisado: Julio Publicado: Agosto

2 Panel simulador de funciones Booleanas usando LabView Dávila E. García C. Ortiz E. Rodríguez B. (ITS Tepeaca) Volumen 2. Número 2. Resumen. Este proyecto se ha desarrollado considerando la importancia que tiene el uso de software de automatización que permite facilitar las labores del modelado. Particularmente hablando; se considera el lenguaje gráfico de programación de la empresa National Instruments llamado LabView. A lo largo de este artículo se muestra como se ha implementado el sistema de representación gráfica del simulado de un panel de funciones Boolenas; esto ha sido realizado con instrumentos virtuales (VI s). Palabras Clave. LabView, Lenguaje de programación gráfico (VI s), control, NI. 221

3 1. Introducción El siguiente artículo muestra la forma y secuencia en que se fue desarrollando el panel simulador de funciones booleanas usando el programa Lab View, el cual incluye las funciones siguientes boolenas: AND OR NOT XOR NOR NAND TEOREMA D MORGAN El objetivo principal consiste en diseñar un panel simulador de funciones booleanas el cual nos permita observar de manera gráfica el funcionamiento de los instrumentos virtuales y como funciona y opera cada una de las funciones antes mencionadas desde el punto de vista electrónico. [1] 2. Panel simulador de funciones booleanas Para la elaboración del panel simulador se utilizó el programa Lab VIEW 2009 (ver la figura 1), el cual proporciona la facilidad de poder hacerlo con una gran exactitud, gracias a que es un programa que fue diseñado para este tipo de simulaciones. Figura 1. Interfaz de inicio de LabView 2009 Para tener una mejor noción de cuál es el orden en el que se elaboró este panel simulador, se desarrollaron las etapas que a continuación se describen: Etapa 1: Seleccionar el programa Lab VIEW. 1. En el menú de inicio seleccionamos la opción: New Blank VI ; así como la muestra la figura

4 Figura 2: Ventana de inicio del programa LabView 2. Ahora seleccionamos la opción View Tile de tal forma que colocamos las 2 ventanas en la pantalla desplegando una a la izquierda y una a la derecha como lo muestra la figura 3. Esta operación se realiza para poder tener un mejor control del programa. [2] Figura 3: Vista de las dos ventanas (Panel frontal y de programación) 223

5 Etapa 2: Programación de la función AND. 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic con el botón derecho del mouse para agregar texto, insertamos el título que es este caso es: Tabla de verdad de la función AND, como lo muestra la figura 4. Figura 4: Vista del programa Word para elaborar el texto y tabla de verdad. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). Figura 5: Vista del programa LabView con el texto y tabla de verdad. 224

6 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos la opción Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). Figura 6: Herramienta controls del programa LabView 4. Para insertar los LED`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s (ver figura 6), elegimos el de circulo y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función AND. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit, la opción Functions (ver figura 7), en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar, después, seleccionamos Boolean y procedemos a elegir la compuerta AND, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a conectar los controles con la compuerta AND y después los LED s. 225

7 Figura 7: Herramienta functions del programa LabView. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función (ver figura 8). Corremos el programa para verificar que éste esté bien. Quedando de la siguiente manera. Figura 8: Vista del programa LabView con la función AND elaborada. Etapa 3: Programación de la función OR. 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función OR (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color rojo para el relleno del cuadro. 226

8 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 4. Para insertar los LED`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s, elegimos el de circulo (ver figura 6) y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función OR. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar (ver figura 4), llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó. Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions (ver figura 7), en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar, después, seleccionamos Boolean y procedemos a elegir la compuerta OR, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta OR y después a el LED s. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 9). Quedando de la siguiente manera. Figura 9: Vista del programa LabView con la función OR 227

9 Etapa 4: Programación de la función NOT. 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función NOT (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color rosa para el relleno del cuadro. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 4. Para insertar los LED`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s, elegimos el de circulo (ver figura 6) y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función NOT. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions (ver figura 7), en esta herramienta seleccionamos Arth & Compar, después, seleccionamos Boolean y procedemos a elegir la compuerta NOT, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta NOT y después a el LED s. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 10). Quedando de la siguiente manera. [1,2] 228

10 Etapa 5: Programación de la función XOR. Figura 10: Vista del programa LabView con la función NOT 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función XOR (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color amarillo para el relleno del cuadro. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 4. Para insertar los LED`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s, elegimos el de circulo (ver figura 6) y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función XOR. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 229

11 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions (ver figura 7), en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar, después, seleccionamos Boolean y procedemos a elegir la compuerta XOR, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta XOR y después a el LED s. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 11). Quedando de la siguiente manera. Etapa 6: Programación de la función NOR. Figura 11: Vista del programa LabView con la función XOR 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función NOR (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color morado para el relleno del cuadro. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa Lab VIEW y pegamos el cuadro (ver figura 5). 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 230

12 4. Para insertar los LED`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s (ver figura 6), elegimos el de circulo y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función NOR. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa Lab VIEW. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions (ver figura 7), en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar, después, seleccionamos Boolean y procedemos a elegir la compuerta NOR, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta NOR y después a el LED s. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 12). Quedando de la siguiente manera. Figura 12: Vista del programa LabView con la función NOR. Etapa 7: Programación de la función NAND. 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función NAND (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color azul para el relleno del cuadro. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). 231

13 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 4. Para insertar los LED `s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s, elegimos el de circulo (ver figura 6) y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función NAND. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions, en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar (ver figura 7), después, seleccionamos la etiqueta Boolean y elegimos la herramienta NAND, lo incorporamos al diagrama que ya incluye los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta NAND y después a el LED s. 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 13). Quedando de la siguiente manera. Figura 13: Vista del programa LabView con la función NAND 232

14 Etapa 7: Programación del Teorema D Morgan. 1. En el menú del programa Word seleccionamos Insertar forma y elegimos el rectángulo, posteriormente damos clic derecho para agregar texto, insertamos el título que es este caso es función del teorema D Moran (ver figura 4). Damos formato eligiendo el color café para el relleno del cuadro. 2. Copiamos el cuadro de Word y pasamos al programa LabView y pegamos el cuadro (ver figura 5). 3. Para insertar los controles que se utilizaron, vamos al menú edit controls, seleccionamos Express y elegimos buttons y seleccionamos Toogle Switch (ver figura 6) arrastrando al cuadro izquierdo de la pantalla (en este caso son dos controles, uno abajo del otro). Insertamos el nombre de cada uno (para uno X y para el otro Y). 4. Para insertar los led`s elegimos la misma herramienta de controls y seleccionamos LED s, elegimos el de circulo (ver figura 6) y lo arrastramos a la parte izquierda de la pantalla. Lo nombramos Función de salida y posterior mente elegimos el color verde que es el que se utilizó para la función D Morgan. 5. Para insertar la tabla de verdad de esta función se utilizó el programa Word, seleccionamos la herramienta insertar tabla elegimos las columnas y filas a utilizar, llenamos la tabla insertamos las condiciones y seleccionamos el color que se utilizó (ver figura 4). Copiamos la tabla de Word y la pegamos la parte izquierda del programa LabView. 6. Para la realización del diagrama nos centramos en la parte derecha de la pantalla del programa LabView y elegimos en el menú Edit. Functions, en esta herramienta seleccionamos Arith & Compar (ver figura 7), después seleccionamos el icono Boolean y elegimos las compuertas necesarias, para este caso se seleccionaron la AND, OR y NOT. Finalmente se realizaron los 4 distintos diagramas para comprobar la propiedad de D Morgan, lo incorporamos a los controles y procedemos a unir a los controles con la compuerta y después a los LED s. Para una mejor visualización observar la figura 14. [3,4] Figura 14: Diagramas de la teoría D Morgan 233

15 7. Indicamos las instrucciones para desarrollar cada función. Corremos el programa para verificar que éste esté bien (ver figura 15). Quedando de la siguiente manera. Figura 15: Vista del programa LabView con la teoría D Morgan El panel de control simulador de funciones Booleanas queda de la siguiente forma y listo para utilizarse. Figura 15: Vista de la presentación del programa de panel de control simulador para funciones booleanas. 234

16 Conclusión Este trabajo forma parte del proyecto de fin de curso de la asignatura Principios de Mecatrónica. Con la asesoría de M.C. Armando Sánchez Cuevas; se logró construir el panel simulador antes mostrado. Este el primer proyecto de una serie de cinco que se desarrollaron en el curso antes mencionado y ha sido construido por los alumnos: II. Esteban Dávila Flores, II. María del Carmen García Aguilar, II. Eladia Ortiz Galindo, II. Beatriz Rodríguez Calderón. Bibliografía [1] Eck David J. Introduction to Programming Using Java [2] [3] J. Tocci. Sistemas Digitales. Prentice Hall Hisponoamericana. Sexta edición. México [4] Sánchez A. Tutorial Labview, BUAP,