GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA ELECTRÓNICA DIGITAL I. Información general. Idiomas de impartición. Competencias que se trabajan.

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1 :56:23 GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA ELECTRÓNICA DIGITAL I Información general Tipo de asignatura : Obligatoria Coordinador : Pablo Alb. Genovese Curso: Segundo Trimestre: Segundo Créditos: 4 Profesorado: Andreu Comajuncosas Fortuño <comajunc@tecnocampus.cat> Vicenç Delos Cot <delos@tecnocampus.cat> Idiomas de impartición Catalán Competencias que se trabajan Básica B1_Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio B2_Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio B3_Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética Específica E11_Conocer los fundamentos de la electrónica Básicas y Generales Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacitan para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les doten de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial 1 / 6

2 Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, peritaciones, tasaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos Introducción a la Electrónica Digital con componentes discretos (puertas lógicas y circuitos integrados combinacionales, aritméticos y secuenciales). La teoría orienta el montaje práctico de circuitos digitales. Se explican también los conceptos elementales de aritmética binaria, que serán ampliados en asignaturas posteriores. Se presentan los circuitos programables. Resultados de aprendizaje - Deducir la función de circuitos digitales con puertas lógicas. - Diseñar circuitos digitales que implementen funciones lógicas sencillas. - Construir estos circuitos con componentes digitales discretos y comprobar su funcionamiento. - Simplificar funciones lógicas. - Analizar y sintetizar circuitos combinacionales con puertas, comparadores, codificadores, multiplexores y descodificadores / demultiplexores. - Convertir datos numéricos entre diferentes sistemas de numeración. - Explicar la función de los principales circuitos aritméticos que operan sobre números naturales en binario y números enteros en complemento a dos. - Explicar la función, y obtener el cronograma, de los principales circuitos secuenciales. - Describir la estructura de un circuito programable. Metodología de trabajo La asignatura consta de tres horas semanales de clases presenciales en el aula y dos horas quincenales de prácticas de laboratorio. En el aula se irán alternando la exposición de los conceptos teóricos, la resolución de ejercicios y ejemplos de aplicación por parte del profesor, y ocasionalmente, la resolución colaborativa y exposición en la pizarra de algún ejercicio por parte de los estudiantes. En el laboratorio los estudiantes, en grupos de dos o tres, realizarán experimentos relacionados con los contenidos de la asignatura. Los estudiantes deberán dedicar un tiempo adicional, no presencial, a la resolución de ejercicios, elaboración de informes de las prácticas de laboratorio y preparación de las pruebas escritas. Contenidos 1. Funciones lógicas. Puertas lógicas. Cronogramas. Circuitos integrados TTL y CMOS. Retrasos, tensión de alimentación, consumo, niveles lógicos, fan-out, fan-in. Álgebra de Boole. Leyes de De Morgan. Simplificación de funciones lógicas. Condiciones irrelevantes. Primera prueba parcial. Prácticas de laboratorio. 2. Circuitos combinacionales. Comparador, decodificador, codificador, multiplexor, demultiplexor. Generación de funciones lógicas con decodificadores y multiplexores. Primera prueba parcial. 2 / 6

3 Prácticas de laboratorio. 3. Circuitos aritméticos. Sistemas de numeración binario, octal, decimal y hexadecimal. conversión entre sistemas. Representación de números con signo: signo-magnitud, complemento a 1, complemento a 2. Representación de números en coma flotante IEEE-754. Operaciones con números naturales y enteros. Carry y overflow. Códigos BCD y Gray. Convertidor de código. Supresión de ceros iniciales y finales. Códigos detectores y correctores de errores. Bit de paridad. Circuitos aritméticos. Semisumador, sumador y restador. Generación del carry de salida. Carry en serie y carry anticipado. Segunda prueba parcial. Prácticas de laboratorio. 4. Circuitos secuenciales. Circuitos multivibradores. Biestable sensible al nivel. Latch SR con puertas NOR o NAND. Eliminación de rebotes. Biestable disparado por flanco. Flip-flops D, JK y T. Entradas de habilitación, de reloj, y asincrónicas. Biestable disparado por pulso. Master-slave. Tiempo de retraso, establecimiento y mantenimiento. Monostable. Astable. Temporizador integrado 555. Registros de memoria y de desplazamiento. Entradas y salidas en serie y en paralelo. Contadores asincrónicos ascendente y descendente. Divisor de frecuencia. Contador binario y decimal. Contador sincrónico. Contador integrado. Contador Johnson. Contador de anillo. Segunda prueba parcial. 5. Circuitos programables. SPLD, PAL, GAL, CPLD, FPGA. Matrices de puertas, interconexiones, entrada / salida. Tecnologías de programación. Fusible, antifusible, EPROM, SRAM. Proceso de programación. VHDL. Lógica de exploración de contorno. Segunda prueba parcial. Actividades de aprendizaje 3 / 6

4 1. Primera prueba parcial. Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en la primera mitad del curso. Enunciado de la prueba. Resolución de la prueba. La calificación representa un 37.5% de la nota del curso. Explicar conceptos teóricos correspondientes a la primera mitad del curso. Resolver ejercicios correspondientes a la primera mitad del curso. 2. Segunda prueba parcial. Prueba escrita de evaluación de los contenidos desarrollados en la segunda mitad del curso. Enunciado de la prueba. Resolución de la prueba. La calificación representa un 37.5% de la nota del curso. Explicar conceptos teóricos correspondientes a la segunda mitad del curso. Resolver ejercicios correspondientes a la segunda mitad del curso. 3. Habrá que resolver algunos de los ejercicios propuestos. Colección de ejercicios. Apuntes, libros, características de componentes y otro material de apoyo. Generalmente estos ejercicios deberán resolverse fuera del aula. Alguno de ellos será resuelto por los estudiantes dentro del aula, de forma colaborativa en grupos de dos o tres estudiantes, y expuesto en la pizarra. Esta actividad no contribuirá directamente a la nota del curso. Sin embargo, su realización será muy útil para la preparación de las pruebas escritas. Resolver ejercicios relacionados con los contenidos de la asignatura. 4. Características eléctricas de los circuitos digitales. Práctica de laboratorio. Comparar el comportamiento de las dos tecnologías principales utilizadas en dispositivos digitales, la tecnología bipolar TTL y la tecnología CMOS. 4 / 6

5 Conocer los posibles efectos que implica dejar entradas no conectadas, "al aire". Construir las curvas de transferencia del inversor bipolar TTL (LS) y CMOS (HC). Verificar el funcionamiento del preselector BCD para generar las variables de entrada y los diodos LED para visualizar las salidas. Montar un circuito sencillo con puertas lógicas sobre protoboard y comprobar su funcionamiento. 5. Diseño de circuitos combinacionales. Práctica de laboratorio. Practicar la simplificación de funciones lógicas utilizando el método de Karnaugh. Transformar un circuito con estructura AND-OR en otro con estructura NAND-NAND. Adaptarlo a puertas de sólo dos entradas. Aplicar los teoremas de De Morgan y otras leyes del álgebra de Boole para simplificar una función lógica. Practicar el montaje de los circuitos sobre protoboard y comprobar su funcionamiento. 6. Multiplexor y decodificador / demultiplexor. Práctica de laboratorio. Generar una función lógica con un multiplexor. Generar una función lógica con un decodificador / demultiplexor. Observar el efecto de las salidas a nivel bajo. 7. Circuitos aritméticos. Sumador / restador. Práctica de laboratorio. Montar un sumador / restador en complemento a 2. Hacer la extensión de signo para números de más bits. Comprobar el rango de valores y los desbordamientos. 5 / 6

6 Sistema de avaluación La calificación final será la media ponderada de las calificaciones de las actividades evaluables: Primera prueba parcial: 37.5% Segunda prueba parcial: 37.5% Prácticas de laboratorio: 25% Examen de recuperación: 75% Habrá una primera prueba parcial a mitad de curso y una segunda prueba parcial a final de curso. Para los estudiantes que no superen la evaluación durante el curso, se mantendrá el 25% de la calificación de prácticas, y se hará un examen de recuperación global que valdrá el 75% de la nota. El examen de recuperación podrá servir para aprobar la asignatura con un 5 de nota final, pero no para obtener una nota superior a 5. Recursos Básicos Bibliografías Floyd. Fundamentos de sistemas digitales. Pearson, ISBN Complementarios Bibliografías Gajski. Principios de diseño digital. Prentice Hall, ISBN Hayes. Introducción al diseño lógico digital. Addison-Wesley, ISBN / 6