PRÁCTICA 1 MIC Usando el simulador (digital). Compruebe la tabla de verdad para las compuertas lógicas básicas: NOT, OR, AND, NAND, NAND, XOR

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN Profesor: Eduardo Peña Jaramillo. Ayudante:. PRÁCTICA MIC38 Nombre de la práctica: Compuertas Lógicas Básicas y sus Tablas de Verdad Objetivo de la Práctica: Familiarizar al alumno con el uso de programas simuladores en la parte digital. Comprobar las tablas funcionales o de verdad de los componentes básicos Y (AND), O (OR), NO (NOT), NO-Y (NAND), NO-O (NOR), O-EXCLUSIVA (OREX) y NO-O- EXCLUSIVA (NOREX), utilizando circuitos integrados. Repasar los conceptos generales de la lógica combinacional. Introducir al alumno en el uso de manuales y textos técnicos relacionados con electrónica digital. Experiencia:.- Investigue en manuales técnicos de reemplazos, (como el ECG), las características del diagrama interno de los siguientes circuitos integrados: 74, 7432, , 7449, 748, 74, 7427, 7428, 744. Copie el diagrama interno y la distribución de pines. 2.- Usando el simulador (digital). Compruebe la tabla de verdad para las compuertas lógicas básicas: NOT, OR, AND, NAND, NAND, XOR 3.- Dada la siguiente función: Demuestre que: A B + A B = C A C + A C = B

2 Esto de tres maneras: a) Por medio de reemplazo y algebraicamente. b) Por tablas de verdad. c) Por implementación del circuito. 4.- En forma analítica demuestre las siguientes identidades booleanas, indique qué teoremas utilizó: A) X Y + X Y + X Y = X + Y B) X Y + X Y + X Y + X Y = C) X + X Y + X Z + X Y Z = X + Y + Z Indique qué teoremas utilizó. 5.- Diagrame el circuito lógico de la siguiente función e impleméntelo en simulador (digital) X Y + X Y = C 6.- Implemente el circuito anterior pero sólo utilizando el número de compuertas mínimo y sólo compuertas NAND 7.- Investigue otros simuladores digitales. (Entregue sus características principales) 8.- Diseñar un circuito lógico para resolver el siguiente problema: Un sistema de aire acondicionado de una bodega será encendido si una o más de las tres condiciones siguientes se satisfacen: A) El peso del material almacenado es menor que 2 toneladas. Y la humedad relativa del ambiente es de al menos 7%. Y la temperatura es mayor que 5º C. B) El peso del material almacenado es menor que 2 toneladas. Y la presión barométrica es de 35 [atm] o superior. C) El peso del material almacenado es mayor o igual a 2 toneladas y la temperatura es mayor que 5ºC Implemente el circuito en simulador (digital) y comente.

3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Implementar el circuito topológico de la sección (8) para comprobar las tablas de verdad. Material necesario: Fuente de voltaje de 5V Un DIP de 8 entradas 6 LED (diodo emisor de luz, por sus siglas en inglés), no importa el color 8 resistencias de 47 ohms Una tablilla de conexiones (protoboard) Los siguientes circuitos integrados o equivalentes: Alambre para conexiones. 74F8 (4 compuertas Y de 2 entradas), 74H (4 compuertas NO-Y de 2 entradas), 74S32 (4 compuertas O de 2 entradas), 74LS2 (4 compuertas NO-O de 2 entradas), 74HCT86 (4 compuertas O EXC de 2 entradas) y 74AHCT266 (4 compuertas NO-O-EXC de 2 entradas) CUESTIONARIO En una compuerta Y de 2 entradas; si en una de sus entradas recibe un y en la otra un, Cuál es su salida? Si una compuerta NO-Y recibe las mismas señales de entrada de la pregunta anterior, Cuál es su salida? Si a una compuerta O llegan a sus entradas 2 unos, Cuál es su salida? Si en el circuito de la práctica se desconectan las entradas y 2 del DIP, Qué es lo que pasa el los diodos emisores de luz (LED)? En un circuito integrado TTL (Transistor-Transistor-Logic, lógica-transistortransistor) en las entradas de cualquier compuerta, por definición, se considera un o un? Qué es lo que pasa con un LED si se conecta en polarización inversa? A qué rango de voltaje se le considera un lógico? A qué rango de voltaje se le considera un lógico?

4 OBSERVACIONES Deberá entregar un informe escrito de todo el trabajo realizado. Este deberá incorporar el desarrollo de todo lo teórico y lo práctico. Los circuitos desarrollados y el informe deberán ser entregados en un disco, el cual contenga los archivos de los circuitos y con qué simulador fueron trabajados. El trabajo puede ser grupal con un máximo de tres personas. El informe deberá ser escrito en un procesador de texto (no se aceptarán trabajos a mano) Preocuparse del formato de presentación del informe (no se recibirán trabajos que no cumplan estas exigencias) FECHA DE ENTREGA Lunes 8 de abril de 25, hasta las 8:3 hrs.

5 PRÁCTICA Nombre de la práctica: Compuertas Lógicas Básicas y sus Tablas de Verdad COMPUERTA LÓGICA Y La operación Y se ejecuta exactamente igual que la multiplicación ordinaria de unos y ceros. Una salida igual a ocurre sólo en el único caso donde todas las entradas son. La salida es cero en cualquier caso donde una o más entradas son. La símbolo de la compuerta Y se muestra en la figura adjunta, en este caso una compuerta Y de 2 entradas. La salida de la compuerta Y es igual al producto Y de las entradas lógicas; es decir: X = A B En otras palabras, la compuerta Y es un circuito que opera en forma tal que su salida es ALTA, sólo cuando todas sus entradas son ALTAS. En todos los otros casos su salida en BAJA. La tabla de verdad para la compuerta Y se muestra a continuación: A B X = A B

6 COMPUERTA LÓGICA O La operación lógica O produce un resultado, cuando cualquiera de las variables de entrada es. La operación O, genera un resultado de sólo cuando todas las variables de entrada son. En la adición, +=, ++=, etc. La compuerta O es un circuito que tiene 2 o más entradas y cuya salida es igual a la suma O de las entradas. La figura adjunta, muestra el símbolo correspondiente a una compuerta O de 2 entradas. Las entradas A y B son niveles de voltaje lógicos y la salida (o resultado) X es un nivel de voltaje lógico, cuyo valor es el resultado de la adición O de A y B; esto es: X = A + B En otras palabras, la compuerta O opera de tal forma que su salida es ALTA si las entradas A, B o ambas están en un nivel lógico. La salida de la compuerta O será BAJA, si las entradas están en un nivel lógico. A continuación se presenta la tabla de verdad de la compuerta O: A B X = A + B

7 COMPUERTA LÓGICA NO La operación NO difiere de las operaciones Y y O en que ésta puede efectuarse con una sola variable de entrada. Por ejemplo, si la variable A se somete a la operación NO, el resultado X se puede expresar como: X=A'=/A, donde el apóstrofe y la diagonal representan la operación NO (también se usa una barra sobrepuesta). La operación NO se conoce asimismo como inversor o complemento y estos términos se pueden usar como sinónimos. El símbolo de la compuerta NO se muestra en la figura adjunta, el cual se conoce comúnmente como INVERSOR (inverter en inglés). Este circuito siempre tiene una sola entrada y su nivel lógico de salida siempre es contrario al nivel lógico de esta entrada; es decir: X = A' = /A A continuación se muestra la tabla funcional para la compuerta NO: A X = A'

8 COMPUERTAS LÓGICAS NO-Y y NO-O Estas compuertas se utilizan intensamente en los circuitos digitales. En realidad combinan las operaciones básica Y, O y NO, las cuales facilitan su descripción mediante operaciones de álgebra booleana, como se verá posteriormente. El símbolo correspondiente a una compuerta NO-Y de 2 entradas se muestra en la figura adjunta. Es el mismo que el de la compuerta Y, excepto por el pequeño círculo en su salida. Una vez más, este círculo denota la operación de inversión. De este modo la compuerta NO-Y opera igual que la Y seguida de un inversor; es decir: X = (A B)' = A' + B' La tabla de verdad de la compuerta NO-Y es: A B X = (A B)' El símbolo correspondiente a una compuerta NO-O de 2 entradas se muestra en la figura adjunta. Es el mismo que el de la compuerta O, excepto por un pequeño círculo en su salida. Una vez más, este círculo denota la operación de inversión. De este modo la compuerta NO- O opera igual que O seguida de un inversor; es decir: X = (A + B)' = A' B' La tabla de verdad de la compuerta NO-O es: A B X = (A + B)'

9 COMPUERTAS LÓGICAS O EXCLUSIVA Y SU COMPLEMENTO Existe otra compuerta de uso frecuente que es la O EXCLUSIVA (O EXC) y su complemento o dual NO O EXCLUSIVA (NO O EXC). En la la compuerta O EXC, la salida será sólo si una del total de las entradas está en o el número de entradas con valor es impar, y la salida será si el número de entradas en es par o todas las entradas están en ; aquí se aplica una frase de la lógica de proposiciones, para dos entradas: una entrada u otra en uno pero no ambas. El símbolo propuesto para la compuerta O EXC se muestra en la figura adjunta, siendo la expresión de salida de la compuerta: X = (A B') + (A' B) = A O EXC B La tabla de verdad para esta compuerta es: A B X = A O EXC B

10 La compuerta NO O EXC, en realidad combina las operaciones de las compuertas O EXC y NO. El símbolo correspondiente se muestra en la figura adjunta. Es el mismo que el de la compuerta O EXC excepto por el pequeño círculo en su salida. Una vez más este círculo denota la operación de inversión. De este modo la compuerta NO O EXC opera igual que la O EXC seguida de un inversor; es decir: X = (A B)(A' B') = (A O EXC B)' = A NO O EXC B La tabla de verdad de esta compuerta es: A B X = A NO O EXC B