Informe sobre circuitos lógicos (compuertas lógicas)

(1)

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

CENTRO REGIONAL DE AZUERO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Circuitos Lógicos Electrónicos

Compuertas Lógicas

Preparado por:

Baule

Baule R;

R; Edison

Edison

6-714-1956

Rodríguez

Rodríguez F;

F; Cheyn

Cheyn

6-714-364

Profesora:

Dayra Peña

Grupo

7IE141

Año Lectivo

2012

(2)

INTRODUCCIÓN

Dentro de la electrónica digital, existe un gran número de problemas a resolver que se Dentro de la electrónica digital, existe un gran número de problemas a resolver que se repiten normalmente. Por ejemplo, es muy común que al diseñar un circuito electrónico repiten normalmente. Por ejemplo, es muy común que al diseñar un circuito electrónico necesitemos tener el valor opuesto al de un punto determinado, o que cuando un cierto necesitemos tener el valor opuesto al de un punto determinado, o que cuando un cierto número de pulsadores estén activados, una salida permanezca apagada. Todas estas número de pulsadores estén activados, una salida permanezca apagada. Todas estas situaciones pueden

situaciones pueden ser expresadas mediaser expresadas mediante ceros y unos, y tratadas mnte ceros y unos, y tratadas mediante circuitosediante circuitos digitales. Este informe trata y ayuda a conocer de una manera clara el manejo de las digitales. Este informe trata y ayuda a conocer de una manera clara el manejo de las compuertas lógicas como una poderosa herramienta, en el uso e

compuertas lógicas como una poderosa herramienta, en el uso e lectrónico.lectrónico.

Las diversas compuertas lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de Las diversas compuertas lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su computadoras digitales. Cada compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse por medio de

operación puede describirse por medio de una función algebraica.una función algebraica.

Los elementos básicos de cualquier circuito digital son las compuertas lógicas, y es por Los elementos básicos de cualquier circuito digital son las compuertas lógicas, y es por esto que se presentará en este informe del laboratorio realizado como representar por esto que se presentará en este informe del laboratorio realizado como representar por ejemplo la manera de

ejemplo la manera de obtener una compuerta OR de 2 obtener una compuerta OR de 2 compuertas AND.compuertas AND.

También podremos combinar las compuertas lógicas simples, y así poder obtener una También podremos combinar las compuertas lógicas simples, y así poder obtener una combinada, y de esa manera saber básicamente de qué forma podrían estar integradas combinada, y de esa manera saber básicamente de qué forma podrían estar integradas internamente estas compuertas.

internamente estas compuertas.

En este laboratorio aprendimos a usar Isis Proteus que es un simulador de circuitos En este laboratorio aprendimos a usar Isis Proteus que es un simulador de circuitos digitales, pero más importante que esto es que pudimos diseñar, mejor dicho obtener digitales, pero más importante que esto es que pudimos diseñar, mejor dicho obtener compuertas a partir de otras compuertas más simples.

(3)

OBJETIVOS



 Describir la operación de las tablas de la verdad para las compuertas AND,Describir la operación de las tablas de la verdad para las compuertas AND,

NAND, OR, NOR y construirlas. NAND, OR, NOR y construirlas.



 Escribir las combinaciones de compuertas lógicas en un circuito simple yEscribir las combinaciones de compuertas lógicas en un circuito simple y

obtener compuertas combinadas. obtener compuertas combinadas.



 Analizar los resultados Analizar los resultados experimentales.experimentales. 

 Formar una capacidad de análisis critica, para interpretar de una maneraFormar una capacidad de análisis critica, para interpretar de una manera

óptima los resultados obtenidos, de una forma lógica

(4)

MARCO TEORICO

Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las de los valores de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las compuertas lógicas se comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el compuertas lógicas se comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0V y 1=5V (conectado-desconectado). Es electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0V y 1=5V (conectado-desconectado). Es decir que cuando conectamos una compuerta a el

decir que cuando conectamos una compuerta a el negativo equivale a introducir un cero (0) y por el negativo equivale a introducir un cero (0) y por el contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos contrario si derivamos la entrada a 5v le estamos enviando un uno (1). Ahora para comprender como se enviando un uno (1). Ahora para comprender como se comporta cada compuerta se debe ver su tabla de comporta cada compuerta se debe ver su tabla de verdad. Esta nos muestra todas las combinaciones verdad. Esta nos muestra todas las combinaciones lógicas posibles y su resultado.

lógicas posibles y su resultado.

La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace

sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por circuitos lógicos que sepor circuitos lógicos que se denominan información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominan información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0.

binaria igual a 1 o 0.

Cada una de las compuertas lógicas se las

Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operaciónrepresenta mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, veamos la primera.

veamos la primera.

Compuertas Lógicas

Compuertas Lógicas Combinadas

Combinadas

Al agregar una compuerta NOT a

Al agregar una compuerta NOT a cada una de las cada una de las compuertas anteriores los resultados decompuertas anteriores los resultados de su respectiva tabla de la verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas su respectiva tabla de la verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas llamadas NAND, NOR y NOR-EX. Veamos ahora como son y cuál es el símbolo que las llamadas NAND, NOR y NOR-EX. Veamos ahora como son y cuál es el símbolo que las representa.

representa.

Compuerta NAND

Responde a la

Responde a la inversióninversión deldel productoproducto lógico de sus entradas, en su representaciónlógico de sus entradas, en su representación simbólica se reemplaza la compuerta NOT por un círculo a la salida de

(5)

Compuerta NOR

El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica

operación lógica

o inclusiva

es como unes como un

no a y/o b

. Igual que antes, solo agregas un. Igual que antes, solo agregas un círculo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.

círculo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.

Compuerta NOR-EX

Es simplemente la inversión de la compuerta OR-EX, los resultados se pueden apreciar en Es simplemente la inversión de la compuerta OR-EX, los resultados se pueden apreciar en la tabla de verdad, que bien podrías compararla con la anterior y notar la diferencia, el la tabla de verdad, que bien podrías compararla con la anterior y notar la diferencia, el símbolo que la representa lo tienes en el

(6)

PROCEDIMIENTO

2.1 Implementar la función lógica OR utilizando

2.1 Implementar la función lógica OR utilizando sólo compuertas NAND:sólo compuertas NAND:



 Implemente en protoboard el circuito.Implemente en protoboard el circuito. 

 Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A1Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A1

y B1), observe y anote el estado

y B1), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de lógico del Led en la tabla de la verdad.la verdad.

Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A1 A1 B1 B1 Led Led 11 0V 0V 1 0V 0V 1 0V 5V 1 0V 5V 1 5V 0V 1 5V 0V 1 5V 5V 0 5V 5V 0 

 Implemente en Proteus Isis el circuito del siguiente circuito.Implemente en Proteus Isis el circuito del siguiente circuito. 

 Manipule los controles de estado lógico (A1 y B1) que representan las variablesManipule los controles de estado lógico (A1 y B1) que representan las variables

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de la verdad.de la verdad.

Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A1 A1 B1 B1 Led Led 11 0V 0V 0 0V 0V 0 0V 5V 1 0V 5V 1 5V 0V 1 5V 0V 1 5V 5V 1 5V 5V 1 Morgan Morgan X X A BA B X X A B A B X X A A BB         

Para el circuito lógico de la figura anterior, plantea y deduzca la expresión algebraica que Para el circuito lógico de la figura anterior, plantea y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S1 en función de A1 y

corresponde a la función lógica S1 en función de A1 y B1.B1.

1 1 1 1 11 S S   A A BB

(7)

2.2 Implementar la función lógica AND utilizando solo

2.2 Implementar la función lógica AND utilizando solo compuertas NOR:compuertas NOR:



 Implemente en protoboard el circuito.Implemente en protoboard el circuito. 

 Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A2Manipule el estado de los conmutadores que representan las variables binarias (A2

y B2), observe y anote el estado

y B2), observe y anote el estado lógico del Led en la tabla de lógico del Led en la tabla de la verdad.la verdad.

Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A2 A2 B2 B2 Led Led 22 0V 0V 0 0V 0V 0 0V 5V 0 0V 5V 0 5V 0V 0 5V 0V 0 5V 5V 1 5V 5V 1

Implemente en Proteus Isis el circuito de la figura. Implemente en Proteus Isis el circuito de la figura.



Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A2 A2 B2 B2 Led Led 22 0V 0V 0 0V 0V 0 0V 5V 0 0V 5V 0 5V 0V 0 5V 0V 0 5V 5V 1 5V 5V 1 Morgan Morgan X X A A BB X X A A B B X X A A BB            

Para el circuito lógico de la figura anterior, plantea y deduzca la expresión algebraica que Para el circuito lógico de la figura anterior, plantea y deduzca la expresión algebraica que corresponde a la función lógica S2 en función de A2

corresponde a la función lógica S2 en función de A2 y B2.y B2.

2

2 2 2 22 S

(8)

2.3 Implementar el Teorema de D’MORGAN caso 1: 2.3 Implementar el Teorema de D’MORGAN caso 1:



binarias, observe y anote el estado del

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de la verdad.probador lógico en la tabla de la verdad.



Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A3 A3 B3 B3 Led Led 33 0V 0V 1 0V 0V 1 0V 5V 1 0V 5V 1 5V 0V 1 5V 0V 1 5V 5V 0 5V 5V 0 Morgan Morgan X X A A BB X X A A BB      

3 3 33 3 3 S S   A A BB

(9)

2.4 Implementar el Teorema de D’MORGAN caso 1: 2.4 Implementar el Teorema de D’MORGAN caso 1:



Tabla de la verdad Tabla de la verdad Entradas Salida Entradas Salida A4 A4 B4 B4 Led Led 44 0V 0V 1 0V 0V 1 0V 5V 0 0V 5V 0 5V 0V 0 5V 0V 0 5V 5V 0 5V 5V 0 Morgan Morgan X X A A BB X X A A BB      

4 4 4 4 44 S S   A A BB

(10)

2.5 Implementar la función lógica XOR utilizando las

2.5 Implementar la función lógica XOR utilizando las compuertas AND, OR y NOT:compuertas AND, OR y NOT:



binarias, observe y anote el estado del

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de la verdad.probador lógico en la tabla de la verdad.



2.6 Implementar la función XNOR utilizando las compuertas AND, OR y NOT 2.6 Implementar la función XNOR utilizando las compuertas AND, OR y NOT



(11)



binarias, observe y anote el estado del probador lógico en

binarias, observe y anote el estado del probador lógico en la tabla de la verdad.la tabla de la verdad.

6

6 (( 66 66)) (( 66 66))

S

(12)

CONCLUSIONES

Luego de realizada esta experiencia pudimos llegar

Luego de realizada esta experiencia pudimos llegar a las siguientes conclusiones:a las siguientes conclusiones:



 Con este laboratorio pudimos observar que a partir de compuertas sencillasCon este laboratorio pudimos observar que a partir de compuertas sencillas

podemos obtener otras compuertas un poco más complejas, esto es de suma podemos obtener otras compuertas un poco más complejas, esto es de suma importancia en el caso que tengamos que armar circuitos y ciertos tipos de las importancia en el caso que tengamos que armar circuitos y ciertos tipos de las mismas no estén en el mercado.

mismas no estén en el mercado.



 Aplicamos las leyes de Morgan en este informe, que en pocas palabras no es másAplicamos las leyes de Morgan en este informe, que en pocas palabras no es más

que una ley para reducir la expresión del circuito (la salida) a una expresión más que una ley para reducir la expresión del circuito (la salida) a una expresión más corta y que cumpla con la tabla de la verdad del

corta y que cumpla con la tabla de la verdad del mismo.mismo.



 Por otra parte aprendimos a utilizar el ISIS PROTEUS, que es un programa paraPor otra parte aprendimos a utilizar el ISIS PROTEUS, que es un programa para

simular circuitos digitales y así pudimos comprobar tanto los circuitos simulados simular circuitos digitales y así pudimos comprobar tanto los circuitos simulados como los armados en protoboard.

como los armados en protoboard.



 Con ayuda de los apuntes de las clases pudimos resolver las ecuaciones de lasCon ayuda de los apuntes de las clases pudimos resolver las ecuaciones de las

diferentes compuertas pudiendo así escribir una ecuación de

diferentes compuertas pudiendo así escribir una ecuación de salida, y con la salida, y con la ayudaayuda de las Leyes

de las Leyes de Morgan antes mencionadas reducimos esa expresión.de Morgan antes mencionadas reducimos esa expresión.



 Como ya hemos visto, los circuitos digitales solo funcionan con 0 y 1, muyComo ya hemos visto, los circuitos digitales solo funcionan con 0 y 1, muy

ventajoso en el

(13)

BIBLIOGRAFÍA

Apuntes tomados en clases. Apuntes tomados en clases.