INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PROGRAMA SINTÉTICO

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1 CARRERA: Ingeniería en Computación. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. SEMESTRE: Tercero OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará circuitos digitales combinatorios y secuenciales, que solucionen problemas de ingeniería apoyados en lenguajes de descripción de hardware como VHDL y herramientas CAD. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Álgebra de Boole II. Circuitos lógicos y diseño combinacional III. Dispositivos lógicos combinacionales. IV. Circuitos secuenciales sincrónicos V. Circuitos secuenciales asincrónicos y diseño con diagramas ASM. VI. Temporizadores y convertidores analógico a digital. METODOLOGÍA: Participación de los alumnos con la guía del profesor, en la búsqueda y análisis de la información que permita la integración de los aspectos teóricos, prácticos, y la solución de problemas. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales. Entrega de trabajos realizados en clase, tareas y prácticas de laboratorio. Participación en actividades individuales y de equipo. BIBLIOGRAFIA. Wakerly John f., Diseño Digital, Principios y Prácticas, 3ª Ed Prentice Hall Mano M. Morris, Diseño Digital, 3ª Ed Prentice Hall Brown S. y Vranesic Z., Fundamentals of Digital Logic With VHDL Design, 2000 Mcgraw Hill

2 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación. OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Microprocesadores. DEPARTAMENTO: Ingeniería en Computación. ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I SEMESTRE: Tercero CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Microprocesadores de la ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdirección Académica de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de ESIME Culhuacan. Ing. Fermín Valencia Figueroa AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas del Consejo General Consultivo.

3 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE HOJA: 2 DE 10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La ubicuidad de la electrónica hoy en día en todo el mundo es inobjetable. Los sistemas digitales son, además, los componentes electrónicos fundamentales de diversos sistemas de control y automatización. Por lo tanto, entender y dominar las técnicas para el análisis, diseño y síntesis de circuitos lógicos es importante para el desarrollo y comprensión de sistemas más elaborados como lo son los sistemas de cómputo. El antecedente básico para que el estudiante tenga éxito en este curso son las Matemáticas Discretas que se estudian durante el segundo semestre de la carrera; por las características propias del curso, este servirá como base para el curso de Circuitos Lógicos II y Lenguajes de Bajo Nivel, proporcionando el contexto de elementos básicos del Hardware de un sistema. La estructura general del curso, permite al estudiante adquirir en forma progresiva los conceptos fundamentales de la electrónica digital. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará circuitos digitales combinatorios y secuenciales, que solucionen problemas de ingeniería apoyados en lenguajes de descripción de hardware como VHDL y herramientas CAD.

4 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 3 DE 10 UNIDAD I NOMBRE: Álgebra de Boole. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno empleará los teoremas fundamentales del álgebra de Boole, así como sus propiedades, para la reducción de expresiones booleanas. TEMA Sistemas numéricos Decimal Binario Hexadecimal Octal T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Códigos BCD Gray Operaciones lógicas fundamentales. And Or Not Propiedades del álgebra de Boole. Asociativa Distributiva. Teoremas de De Morgan Aritmética de números en diferentes sistemas numéricos ESTRATEGIA DIDÁCTICA Resolución de ejercicios extra clase por parte del alumno, así como análisis de casos donde se apliquen los conceptos anteriores; todo esto a través de pizarrón, acetatos y otros medios didácticos. El primer examen departamental abarcará las unidades I y II. Se evaluará la solución de los problemas y ejercicios desarrollados en clase y extra clase, considerando además prácticas de laboratorio, esto formará parte de la evaluación del primer departamental.

5 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 4 DE 10 UNIDAD II NOMBRE: Circuitos lógicos y diseño combinacional. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno empleará la técnicas de reducción en la experimentación con compuertas lógicas (NOT, AND, OR, etc), como práctica de los elementos matemáticos del álgebra booleana, mapas de Karnaugh y Quine - McCluskey TEMA 2.1 Lógica con interruptores T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Tablas de estado y funciones lógicas. Maxitérminos. Minitérminos Simplificación por álgebra de Boole. 1B, 2B, 3B, 4C, 5C, 6C Simplificación por mapas de Karnaugh. Dos variables Tres variables Cuatro variables Simplificación por el método de Quine - McCluskey. Conversión a compuertas NAND o NOR. Problemas de aplicación ESTRATEGIA DIDÁCTICA Construcción de circuitos lógicos con la intención de practicar la reducción de los mismos para sus distintas formas de representación. Realización de cálculos en papel antes de su construcción física. Realización de ejercicios por parte del alumno, exposición de temas con la guía del profesor, pizarrón, acetatos y otros medios didácticos. Examen de los temas vistos en las dos primeras unidades. Funcionamiento de los circuitos propuestos y la reducción hecha por el alumno así como los ejercicios desarrollados en clase de las distintas formas de representación.

6 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 5 DE 10 UNIDAD III NOMBRE: Dispositivos lógicos combinacionales. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno construirá circuitos combinacionales como codificadores y multiplexores, interpretará circuitos simples en la construcción de circuitos complejos como sumadores, restadores y multiplicadores. TEMA 3.1 T E M A S Codificadores y decodificadores. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.2 Multiplexores y demultiplexores Circuitos Aritméticos. Sumador / Restador Sumador / Restador completo. Comparador de magnitud. Unidad Aritmética-Lógica (ALU, 74181) Multiplicadores ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de ejercicios con propuestas de arreglos de circuitos simples para la construcción de circuitos lógicos complejos. El segundo examen departamental abarcará las unidades III y IV. Se evaluará la solución obtenida en las distintas propuestas de circuitos complejos, así como la participación del alumno en la solución de los problemas propuestos.

7 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 6 DE 10 UNIDAD IV NOMBRE: Circuitos secuenciales sincrónicos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los distintos dispositivos elementales para la construcción de sistemas secuenciales utilizando diagramas de estado. TEMA El flip-flop y el latch SR. JK. D. T. T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Análisis y diseño de sistemas secuenciales Máquinas de estados finitos y diagramas de estados Análisis y diseño de contadores Ascendentes. Descendentes. Ondulación Registros de desplazamiento. Carga paralela salida serie Carga serie salida serie Carga serie salida paralela Universal. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Discutir sobre la aplicación de los distintos tipos de Flip-Flops. Realización de ejercicios de resolución de problemas. Revisión de los flip-flops identificados, funcionamiento de los diferentes contadores así como propuestas de solución identificando en un debate la más adecuada con la guía del profesor Se evaluarán las pruebas realizadas por los alumnos a los contadores propuestos, así como su participación y resolución de problemas en clase. Examen de los temas vistos en la tercera y cuarta unidad.

8 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 7 DE 10 UNIDAD V NOMBRE: Circuitos secuenciales asincrónicos y diseño con diagramas ASM OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará sistemas secuenciales asincrónicos y construirá programas que solucionen problemas tecnológicos a través de diagramas ASM para el diseño de sistemas digitales. TEMA T E M A S Sistemas secuenciales asincrónicos. Análisis Diseño y síntesis. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA El método de la máquina de estados algorítmica (ASM). Construcción de diagramas ASM Asignación de estados Síntesis de diseños basados en ASM ESTRATEGIA DIDÁCTICA Recopilación de diversas aplicaciones científicas y tecnológicas de los circuitos secuenciales asíncronos. Elaboración de un programa en equipo donde se observe la participación individual y solucione un problema establecido con la guía del profesor. El tercer examen departamental abarcará las unidades V y VI. Se evaluarán los trabajos y alcances hechos por el alumno para la solución de los problemas vistos en esta unidad así como los diseños y pruebas de los circuitos construidos.

9 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 8 DE 10 UNIDAD V I NOMBRE: Temporizadores y convertidores analógico digital OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno construirá circuitos que generen señales de reloj a través de diferentes técnicas. Diseñará circuitos con convertidores analógico-digital o digital-analógico, para su integración a los circuitos anteriormente construidos. TEMA Circuitos monoestables. Redisparables. No redisparables. T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Osciladores con compuertas. Oscilador con inversores Oscilador con NAND Detectores de flancos. 6.3 Conceptos básicos de la conversión analógica digital. 6.4 Convertidor de aproximaciones sucesivas ADC Aplicaciones. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Descripción de las distintas formas de generación de señales y pulsos. Explicación de manera formal por parte del profesor de los circuitos generadores como osciladores, detectores, etc... Formación de equipos cada, uno de los cuales recopilará información de aplicaciones y hará propuestas de solución utilizando circuitos generadores aplicados a circuitos construidos anteriormente. Cada equipo hará un programa que pueda ser implementado y que de solución al problema propuesto. Se evaluarán los trabajos extra clase, así como los programas de computo para la solución de los problemas propuestos para esta unidad. Examen de los temas vistos en la quinta y sexta unidad.

10 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 9 DE 10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Compuertas Lógicas Circuitos Combinacionales Circuitos Decodificadores Circuitos Aritméticos Flip flops Máquinas de Estado Contadores y Registros Circuitos asincrónicos Circuitos de reloj Conversión Analógico a digital I II III III IV IV IV V VI VI Todas las prácticas se realizarán en los Laboratorios de Microprocesadores y de Cómputo

11 ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I. CLAVE: HOJA: 10 DE 10 PERÍODO UNIDAD I I y II 10% - Problemas y ejercicios desarrollados en clase y extra clase. 70% - Examen del periodo. 20% - Prácticas de laboratorio II III y IV 10% - Problemas y ejercicios desarrollados en clase y extra clase. 70% - Examen del periodo. 20% - Prácticas de laboratorio III V y VI 10% - Problemas y ejercicios desarrollados en clase y extra clase. 70% - Examen del periodo. 20% - Prácticas de laboratorio CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 Wakerly John f., Diseño Digital, Principios y Prácticas, 3ª Ed. 2003, Prentice Hall 2 Mano M. Morris, Diseño Digital, 3ª Ed. 2003, Prentice Hall 3 Brown S. y Vranesic Z., Fundamentals of Digital Logic With VHDL Design, Ed. 2000, Mcgraw Hill 4 Tocci Ronald J., Sistemas Digitales. Prentice Hall 5 Mandado Enrique, Sistemas Electrónicos Digitales, Alfaomega Marcombo 6 Bignell James W., Donovan Robert l., Electrónica Digital, CECSA 7 Eugene D. Fabricius, Diseño Lógico Moderno y Teoría de la Conmutación, CECSA. 8 Mano M. Morris, Lógica Digital y Diseño de Computadores, Prentice Hall

12 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación SEMESTRE Tercero ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Microprocesadores ASIGNATURA: Circuitos Lógicos I ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Maestría en Electrónica ó Sistemas Digitales. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno diseñará circuitos digitales combinatorios y secuenciales, que solucionen problemas de ingeniería apoyados en lenguajes de descripción de hardware como VHDL y herramientas CAD. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Electrónica Electrónica digital Computación Diseño de sistemas digitales. Mantenimiento de sistemas digitales. Diseño de sistemas Liderazgo Manejo de grupo Responsable Respetuoso Compromiso Social Áreas afines en el sector privado o público Conocimientos de cómputo ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ ING. CARLOS A. ESTRADA ARRIAGA M. EN C. ALBERTO PAZ GUTIÉRREZ ING. FERMÍN VALENCIA FIGUEROA PRESIDENTE DE LA ACADEMIA DE SUBDIRECTOR ACADÉMICO. DIRECTOR MICROPROCESADORES FECHA: Marzo de 2004