S1 Circuitos Digitales

CIRCUITOS ELECTRONICOS DIGITALES

•_{Duración: 36 horas}

15 sesiones

•Sistema de evaluación K1: NF = 0.6L + 0.4EF 6 Prácticas de Laboratorio

•Bibliografía:

 “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones".

Tocci, Ronald.

 “Sistemas Digitales y Microprocesadores". Hayes, J.

 Texto del curso

Objetivos del curso

3

•Implementar circuitos combinacionales, secuenciales

y contadores.

•Conocer y estudiar las funciones lógicas y las

técnicas de simplificación, para diseñar circuitos digitales.

•_{Examinar los aspectos prácticos sobre el uso de los}

Contenido del curso

4

•Circuitos digitales.

•Funciones básicas de operaciones lógicas.

•Flip Flops y multivibradores.

•Circuitos contadores

•_{Registros de desplazamiento}

Sistemas Digitales

¿Qué es un

sistema

digital?

Diseño del sistema, Diseño lógico, y

Datos Analógicos

• _{Un sistema analógico es uno que se representan las}

magnitudes mediante variables continuas, análogas a

las magnitudes que dan lugar a la generación de esta señal.

• Contiene dispositivos que manipulan cantidades

físicas representadas en forma analógica. En un

sistema de este tipo, las cantidades varían sobre un intervalo continuo de valores.

Ventajas y desventajas de los datos analógicos y

• Las salidas de un circuito analógico varían con la

temperatura, el voltaje de la fuente de alimentación, la antigüedad de los componentes y otros factores.

• Los dispositivos digitales de la actualidad son muy

veloces.

• Los circuitos digitales pueden proporcionar mucha

funcionalidad en un espacio pequeño.

• Las tolerancias en los componentes de los circuitos

analógicos hacen que para el diseñador del sistema sea extremadamente difícil controlar la precisión de un

sistema de procesado analógico de señales.

Ventajas y desventajas de los datos analógicos y

MOTOR SENSOR T MIC PROCESADO DIGITAL solo dos estados

binario 1 y 0

9

SEÑALES DIGITALES:

Es aquella que toma valores discretos, no cambia continuamente, sino que es la muestra de la señal en intervalos discretos.

t(hr)

Temperatura (ºC)

5 10 15 25 20 30

0 1 00 01 10 11 000 001 010 011 100 101 110 111 1 bit 2 números 50% 50 ºC 2 bits 4 números 25% 25 ºC 3 bits 8 números 12,25 % 12,25 ºC T [ºC] 0 ºC 100 ºC DIGITALIZACIÓN:

DOS PREGUNTAS CLAVES:

1.- ¿Cuantos bits necesito para digitalizar la señal?

2.- ¿Cada cuanto muestreo?

El número de bits (n) utilizados nos define el error:

error(%) 100 2n

A causa de todas las ventajas que presenta el sistema digital sobre el análogo, se empezó a sustituir los sistemas, de modo de que lo que más podemos encontrar en el mundo actual, son aparatos que

funcionen bajo un sistema digital. Algunos ejemplos de sistemas analógicos que se volvieron digitales:

• Fotografía

• _Grabaciones

• Videos

• _Carburadores

• Semáforos

• Sistema Telefónico

Datos Digitales

• Un sistema digital, dispositivo destinado a la

generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales.

• La mayoría de las veces estos dispositivos son

electrónicos, pero también pueden ser mecánicos, magnéticos o neumáticos. La palabra digital tiene origen latino: digitus = dedos (contar con los dedos)

• _{Digital: quiere decir que contiene}

información convertida al código binario, el lenguaje de números (ceros y unos) que emplean los ordenadores para almacenar y manipular los datos.

• Datos Digitales: expresados con valores

numéricos discretos (dígitos binarios o bits) de unos y ceros que la máquina puede interpretar.

• BIT: es la unidad de información más

pequeña. Puede tener sólo dos valores o estados: 0 ó 1, encendido o apagado.

Ventajas de los datos digitales

• Los procesos de almacenamiento digital de datos ofrecen

a las organizaciones:

- Una mejor forma para archivar, buscar, gestionar - Compartir información electrónica a través de

almacenamiento digital en archivos digitales.

• El almacenamiento digital facilita el acceso a los datos

que maneja una organización y el riesgo de pérdida de éstos.

• Un sistema de almacenamiento de archivos digitales

supone un ahorro de espacio físico.

Entre los procesos de almacenamiento

destaca:

• Disminuyes el riesgo de la pérdida de información y

datos ocasionada por incendios, robos, inundaciones.

• Conserva los documentos intactos a lo largo del

transcurso del tiempo.

• _{Permite el acceso desde cualquier lugar a través de}

Internet

• Permite establecer criterios de acceso de forma flexible y

fácil

• Permite el acceso simultáneo de varios usuarios al

mismo archivo digital

• Permite duplicar y enviar los documentos a través de

medios digitales (sin sacarlo de su ubicación)

Sistemas de números digitales

•Sistema decimal

•Sistema binario

•Sistema Octal

a. binaria de polaridad única

b. Binario con polaridad doble

20

DÍGITOS BINARIOS Y FORMAS DE ONDA

Existe dos estados posibles, los cuales se representan mediante dos niveles de tensión diferentes: ALTO y BAJO

DIGITOS BINARIOS.- los dos dígitos del sistema binario, 1 y 0 se denominan bits.

V_H(max.)

V_H(min.)

V_L(min.) V_H(max.)

NIVEL ALTO

INDETERMINADO

NIVEL BAJO

5v

2v

0.8v

Códigos binarios

Código binario natural BCD

Con n bits, se obtienen 2n combinaciones posibles

BCD (8421)

22

Códigos progresivos

- Sólo cambia un bit de una combinación a otra. - Útiles para codificar posiciones.

000

001

011

010 110

111 101

100 Decimal Gray

Ejercicio:

Escribir el código Gray de 4 bits

Gray de 2 bits Gray de 3 bits Gray de 4 bits Valor decimal Binario Natural

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1

1 1 0 1 1 0 0 1 1 2 0 0 1 0

1 0 0 1 0 0 0 1 0 3 0 0 1 1

1 1 0 0 1 1 0 4 0 1 0 0

1 1 1 0 1 1 1 5 0 1 0 1

1 0 1 0 1 0 1 6 0 1 1 0

1 0 0 0 1 0 0 7 0 1 1 1

1 1 0 0 8 1 0 0 0

1 1 0 1 9 1 0 0 1

1 1 1 1 10 1 0 1 0

1 1 1 0 11 1 0 1 1

1 0 1 0 12 1 1 0 0

1 0 1 1 13 1 1 0 1

1 0 0 1 14 1 1 1 0

24

Sistema octal (base 8)

Decimal Binario Octal

0 000 0

1 001 1

2 010 2

3 011 3

4 100 4

5 101 5

6 110 6

7 111 7

10 3

2 8

2 1075 5 7 8 0 8 1 8 573

101 1 11 0 00

25

Código hexadecimal (base 16

)

Decimal Binario Hexadecimal

26

27

Código ASCII

Sigla en inglés de American Standard Code for Information

Interchange, (Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información).

El código ASCII utiliza 7 bits para representar los caracteres, aunque inicialmente empleaba un bit adicional (bit de paridad) que se usaba para detectar errores en la transmisión.

La paridad simple detecta pero no corrige

1000001 1 1000011 0 1010101 1 1111011 1

1101100 1

Datos enviados, con paridad

par

1000101 1 1000011 0 1010101 1 1111011 1

1100100 1

¡ Se puede corregir en la

recepción!

Conversiones de binario a decimal

Consiste en determinar los valores, es decir las potencias de 2, de cada posición de bit que contenga un 1 y luego

sumarlos.

RTA:

45

0 1 2 10 5 10 3 10 7

735      

0 1 2 2 1 2 0 2 1

101      

Numero decimal (Base 10) Numero binario (Base 2) Peso 100 Peso 4 Dígitos:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Dígitos: 0 1

34



 1 1

1 1 1 0 0 1 1 n k i n n k k i

ib d b d b d b d b d b

d

N  

 0,1

2  B



 1 1

1 1 1 0 0 1

12 2 2 2

2 2 n k i n n k k i

i d d d d d

d

N  

625 . 39 2 1 2 0 2 0 2 1 2 1 2 1 2 1 2 0 2 1 101 . 100111 5 4 3 2 1 0 1 2 3                          N

Un número con n dígitos enteros y k fraccionarios:

Base 2

Un número con n dígitos enteros y k fraccionarios:

Ejemplo:

Base B B_b 0,1, 2,,b1

Conversiones de decimal a binario

1 2 2 ) 1 (          

b d b d b d

N_{f k} k 

27,875

Parte Entera Parte Fraccionaria

27 2 13 1 ₂ 6 1 ₂ 3 0 2 1 1

0,875 x 2 = 1,750

0,750 x 2 = 1,500 0,500 x 2 = 1,000

0,000 x 2 = 0,000

11011,1110

Al ir multiplicando la parte fraccionaria por la base, la parte entera del valor resultante nos da el dígito de mayor peso:

Ejemplo:

Ejercicios de conversiones

B2



B10

Convertir los números: a) 234 de 10 a base 2

Conversiones de octal a decimal

Se multiplica cada digito octal por su valor posicional

representar el número octal 15347 en decimal

Conversiones de decimal a octal

Utilizamos el método de división repetitiva, con un factor de 8.

Conversiones de octal a binario

Se convierte cada digito octal a su equivalente binario

de 3 bits

•

EJ: Octal 75 en binario?

bloques de 3 bits

7 = 111 5 = 101

•

RTA:

111101

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 101

6 110

Conversiones de hexadecimal a decimal

Conversiones de decimal a hexadecimal

Conversiones de hexadecimal a binario

Cada digito hexadecimal se convierte a su equivalente binario de 4 bits.

Conversión de binario a hexadecimal

•

_{11 1010 0110 =}

0110 = 6

1010 = A

0011 =3

Ejercicios

Convertir los números: a) 234 de 10 a base 8

b) 10001110 de base 2 a base 16 c) 33AD4 de base 16 a base 10 d) 11010101 de base 2 a base 8 e) 358 de base 10 a base 16

f) Representar 327₁₀ en binario y en BCD