PROGRAMA DE ESTUDIO ANALÍTICO Asignatura: Sistemas Digitales. Código:

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1 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA PROGRAMA DE ESTUDIO ANALÍTICO Asignatura: Sistemas Digitales Código: ELN Mayo, 2014

2 PROGRAMA DE ESTUDIO DETALLADO Especialidad: Ingeniería Eléctrica Asignatura: Sistemas Digitales Prelación: Ninguna Código: ELN Semestre: IV Unidades de crédito: 5 Fecha de elaboración: Mayo, 2014 CARÁCTER DE LA MATERIA: MODALIDAD EDUCATIVA: Teórico Práctica - Laboratorio A distancia (virtual) ESTRATEGIA EDUCATIVA: Autogestión y estudio independiente a través del aula virtual de Moodle Nº DE HORAS DE LA MATERIA: 9 Horas Semanales COMPETENCIAS ASOCIADAS A LA MATERIA Utilizar el aula virtual moodle de la UNEFA. Autogestionar y desarrollar el estudio independiente. Desarrollar aprendizaje cooperativo y colaborativo. Manejo de las TICs para desarrollar las actividades propuestas. Uso de los software de simulación de circuitos digitales: PSpice, Proteus, Circuit Maker, entre otros. OBJETIVO GENERAL DE LA MATERIA Analizar y diseñar metódicamente sistemas digitales combinacionales y sistemas digitales secuenciales.

3 JUSTIFICACIÓN Entre las condiciones que debe cumplir un profesional de hoy día están el manejo de las tecnologías de información y la comunicación, y es en la modalidad a distancia donde el estudiante va a adquirir conocimientos en esta rama con mayor profundidad que en una materia presencial. Es por esta razón que al cursar la materia Sistemas Digitales en la modalidad virtual, se estarían adquiriendo tanto los conocimientos propios de la materia, como los conocimientos necesarios para el correcto desenvolvimiento en un entorno netamente virtual, pero, sin desprenderse de la realidad. El reto principal que atañe a esta materia al ser cursada en la plataforma Moodle es encontrar las herramientas que logren un acercamiento a lo que sería el laboratorio presencial, la respuesta a esta problemática la encontramos en los simuladores de circuitos electrónicos. Los simuladores son programas poderosos que se encargan de modelar los componentes electrónicos que encontraríamos en el mundo real y representar su comportamiento ante un circuito y conexiones determinadas. Estos programas tienen muy buenas predicciones del comportamiento real como si fuese un circuito montado en un protoboard y viendo sus señales en el osciloscopio. Por lo general, si un circuito funciona en el simulador, existen muy altas probabilidades de que éste funcione en un montaje real. Los programas simuladores sirven tanto para circuitos analógicos como digitales, pero, es en éstos últimos en donde su modelado se hace aún más preciso ya que las salidas son de tipo discreto (0 y 1) y no tienen una amplia gama de valores, como los circuitos analógicos, que pueden verse afectados fácilmente por otros factores externos, los cuales en un circuito real son muy susceptibles. De esta forma, para lograr los objetivos instruccionales planteados para esta materia en la modalidad a distancia, se han diseñado herramientas de aprendizaje tales como foros, archivos electrónicos, videos, simulaciones, actividades de autogestión, entre otras.

4 OBJETIVOS Y ESTRUCTURA DEL CONTENIDO UNIDAD I: SISTEMAS DIGITALES Identificar señales y sistemas digitales. Características de los sistemas digitales (significado y necesidad), comparación contra los sistemas analógicos. UNIDAD II: SISTEMAS NUMÉRICOS Y CÓDIGOS BINARIOS. Resolver adecuadamente problemas de aritmética binaria. Sistemas numéricos: binario, octal, hexadecimal, otros. Conversión entre sistemas de diferentes bases. Operaciones aritméticas binarias, Complemento. Códigos binarios: BCD, Gray, Exceso 3 y Códigos Detectores y Correctores de error. UNIDAD III: ALGEBRA DE BOOLE EN LA DESCRIPCIÓN DE CIRCUITOS BINARIOS. Manejar adecuadamente el álgebra de Boole. Representar objetivamente una función lógica en sus dos formas canónicas y su tabla de la verdad. Aplicar objetivamente los distintos métodos para simplificar funciones lógicas Constantes, variables y funciones booleanas. Postulados, teoremas, y propiedades del algebra de Boole.

5 Tabla de la verdad. Forma canónica de una función lógica. Simplificación por: método algebraico; método de los mapas de Karnaugh y Otros métodos de simplificación. Condiciones Irrelevantes. UNIDAD IV: COMPUERTAS LÓGICAS. Representar adecuadamente funciones lógicas mediante compuertas. Interpretar objetivamente las características típicamente usadas de las familias lógicas más comunes. Simbología lógica. Representación de funciones lógicas mediante compuertas lógicas integradas. Familias lógicas: Características generales, Subfamilias, Aplicaciones, Estudio comparativo de las familias. Lógica positiva y negativa. Circuitos integrados UNIDAD V: CIRCUITOS COMBINACIONALES A NIVEL SSI Y MSI Manejar apropiadamente circuitos combinacionales programables como herramienta de diseño MSI y LSI. Circuitos Sumadores/restadores: Binario, BCD, etc, Comparador binario de magnitud. Codificadores y Decodificadores Multiplexores y Demultiplexores. Convertidores: Binario-BCD, BCD-7 segmentos.

6 UNIDAD VI: SISTEMAS SECUENCIALES Manejar acertadamente las características de la celda básica secuencial y los distintos tipos de Flip-flops. Analizar metódicamente circuitos secuenciales sincrónicos Concepto de sistemas secuencial y Modelo general de un sistema secuencial sincrónico y asincrónico. Latch: NOR y NAND: Diagrama lógico y Símbolo y Tabla de estados Flip-flop: R-S, D, J-K, T: Diagrama lógico, Símbolo. Ecuación de entrada y Salida, Tabla de estados y de Exitación, Diagrama de Estado y Diagrama de Tiempo, Tipos de activación (Nivel y Flanco) Entradas asincrónicas. Multivibradores: Astable, Monostable, Timer 555. Análisis y diseño de sistemas secuenciales sincrónicos: Circuito de Mealy y de Moore, Tabla de estados, Tabla de Excitación, Ecuaciones de estados, de entrada a los Flip-flop, y de salida del sistema, Diagrama de Estados y Diagrama de tiempo, Asignación y reducción de estados. Contadores y Registros: Análisis y diseño de contadores sincrónicos y asincrónicos con Flip-flop, Contadores sincrónicos y asincrónicos integrados, Análisis y diseño de registros con Flip-flop, Tipos de registros, Registros integrados. Análisis de sistemas secuenciales asincrónicos: Tabla de estados y Tabla de Excitación, Diagrama de estados, Ecuaciones de estados, de entrada a los Flip -flop, y de salida del sistema, Diagrama de tiempo, Ocurrencia de Carreras. Circuitos secuenciales Programables: Estructura de un PLD, CPLD, FPGA. Organización de la arquitectura. I/O. Características particulares del software de configuración: Aplicaciones de control: estudio de casos.

7 PRÁCTICAS CON LOS SIMULADORES PRÁCTICA Nº 1: COMPUERTAS LÓGICAS Realizar una simulación con compuertas lógicas básicas y comprobar sus tablas de la verdad. Montaje de compuertas lógicas básicas AND, OR, NAND, NOR y combinación de éstas para comprobar sus tablas de la verdad. Introducción al uso de simuladores (Circuit Maker). PRÁCTICA Nº 2: CIRCUITOS SUMADORES/RESTADORES Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de sumadores y restadores. Montaje de un circuito sumador/restador en Circuit Maker. PRÁCTICA Nº 3: CIRCUITOS COMPARADORES comparadores binarios. Introducción al programa Proteus. Montaje de un circuito comparador en Proteus. PRÁCTICA Nº 4: CIRCUITOS CODIFICADORES/DECODIFICADORES codificadores/decodificadores.

8 Montaje de un circuito codificador/decodificador en Proteus. PRÁCTICA Nº 5: MULTIPLEXORES/DEMULTIPLEXORES multiplexores/demultiplexores. Montaje de un circuito multiplexor/demultiplexor en Proteus. PRÁCTICA Nº 6: CONVERTIDORES BINARIO BCD Y BCD - 7 SEGMENTOS convertidores binario BCD y BCD a 7 segmentos. Montaje de un circuito convertidor binario BCD y BCD a 7 segmentos en Proteus. PRÁCTICA Nº 7: CIRCUITOS CON LATCH, FLIP FLOP Y 555 con latch, flip-flops y 555 en sus diversas configuraciones. Montaje de un circuito con latch, flip-flops y 555 en sus diversas configuraciones utilizando Proteus.

9 PRÁCTICA Nº 8: CIRCUITOS MEALY Y MOORE de Mealy y Moore. Montaje de una máquina de estado tipo Mealy y Moore en Proteus. PRÁCTICA Nº 9: CONTADORES Y REGISTROS con contadores ascendentes/descendentes y registros. Montaje de circuitos con contadores ascendentes/descendentes y registros en Proteus. PRÁCTICA Nº 10: SISTEMAS SECUENCIALES ASINCRÓNICOS con sistemas secuenciales asincrónicos. Montaje de circuitos con sistemas secuenciales asincrónicos en Proteus. PRÁCTICA Nº 11: CIRCUITOS PROGRAMABLES (PARTE 1) programables con microcontroladores. Montaje de circuitos programables con microcontroladores PIC en Proteus.

10 PRÁCTICA Nº 12: CIRCUITOS PROGRAMABLES (PARTE 2) programables con Arduino. Montaje de circuitos programables con Arduino en Proteus.

11 ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS ACTIVIDADES TÉCNICAS MEDIOS/RECURSOS 1. Actividades a Distancia (Virtuales) 1.1. Técnicas grupales (Colaborativas y cooperativas) Foros Resolución de problemas Trabajos por proyectos Ensayos Grupos de investigación Simulaciones Aula virtual Documentos PDF Blog (Foros) Presentaciones Animaciones en Flash Líneas de tiempo Joomla Videos Simuladores de circuitos eléctricos Servicios de alojamiento en la nube (Wuala, Mega, Google Drive, entre otros). PC personales Correo elctrónico Chat Wikis 1.2. Técnicas Individualizadas: Tutoriales Mapas conceptuales Simulaciones Actividades multimedia Prácticas Aula virtual PC personales Blogs Chat Videos Correo electrónico Simuladores Servicios de alojamiento en la nube Animaciones en Flash

12 ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN TÉCNICAS/ACTIVIDADES CRITERIOS INDICADORES INSTRUMENTOS 1. Actividades a Distancia (Virtuales) 1.1. Técnicas grupales (Colaborativas y cooperativas) 1.2. Técnicas Individualizadas: Número de visitas Puntualidad en la entrega Calidad del trabajo realizado Pertinencia Análisis Técnico Implementación de la teoría en la práctica Uso correcto de los simuladores Participación en el aula virtual Realización de las simulaciones Participación en los foros de discusión y foros para aclarar dudas Participación en chats Realización de actividades interactivas Reportes de actividades en el aula virtual Cuestionarios Escalas de estimación Proyectos Publicaciones colocadas en la red Informe grupal Trabajos monográficos Presentaciones multimedia

13 UNIDAD I: BIBLIOGRAFÍA MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición. UNIDAD II: MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición. MANDADO, Enrique. (1998.) Sistemas Electrónicos Digitales. Editorial Alfa-Omega-Marcombo. Octava Edición. TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava Edición. UNIDAD III: FLOYD, Tomas. (2003). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Octava Edición MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición. UNIDAD IV: FLOYD, Tomas. (2003). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Octava Edición MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición. TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava Edición. UNIDAD V: FLOYD, Tomas. (2000). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Séptima Edición MANDADO, Enrique. (1998.) Sistemas Electrónicos Digitales. Editorial Alfa-Omega-Marcombo. Octava Edición. MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición CLAVIJO, Juan. (2011). Diseño y Simulación de Sistemas Microcontrolados en Lenguaje C UNIDAD VI: TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava Edición. WAKERLY, John. (2001). Diseño Digital. Principios y Prácticas. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.

14 GUTIÉRREZ, José (2012). Utilización de S4A (Scratch) más la tarjeta Arduino en un ambiente de programación gráfica orientado a la educación. Serie: Herramientas Gráficas para la Programación de Arduino.