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practicas de laboratorio de SISTEMAS DIGITALES fes.campo 4
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Fecha de elaboración: 2015
Fecha de modificación: Julio 2023
Semestre: 2024 - 1
Laboratorio de Sistemas Digitales
Índice
Índice 1
Prólogo 2
Reglamento 5
Lista global de materiales 7
Práctica 1 Compuertas lógicas con elementos analógicos
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole
Práctica 2 Compuertas lógicas integradas
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole
2.3. Compuertas compuestas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole.
Práctica 3 Compuertas lógicas derivadas
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole
Práctica 4 Características de las familias lógicas
4.2. La familia Lógica Transistor – Transistor (TTL).
4.4. La familia Lógica Metal – Óxido – Semiconductor (MOS).
Práctica 5 Circuitos combinacionales
2.6. Implementación de circuitos a partir de expresiones de Boole.
3.6. Método de simplificación a través del mapa de Karnaugh.
Práctica 6 Sumadores y restadores
5 .4. Circuitos digitales para operaciones aritméticas binarias.
Práctica 7 Multiplexores y demultiplexores
5.3. Multiplexores y Demultiplexores.
Práctica 8 Unidad aritmético lógica (ALU)
5.4. Circuitos digitales para operaciones aritméticas binarias.
5.7. Unidades Aritmético Lógicas (ALU’s).
Práctica 9 Contador síncrono descendente
6.7. Aplicaciones de circuitos secuenciales.
Práctica 10 Contador síncrono para control de motor de pasos
6.7. Aplicaciones de circuitos secuenciales.
Práctica 1 1 Autómatas finitos con máquinas de Moore y Mealy
6.8. Autómatas finitos.
6.8.1. Máquina de Mealy.
6.8.2. Máquina de Moore.
Estas herramientas teóricas nos permiten llevar a la práctica los sistemas digitales e implementarlos de la
forma más adecuada, optimizando los parámetros de costo, potencia, espacio, velocidad, etc.
Los sistemas digitales se clasifican en dos categorías:
combinación de entrada actual.
salidas anteriores Esta clase de sistemas necesitan elementos de memoria que almacenen la
información de los estados anteriores del sistema.
Para la implementación de los circuitos digitales se utilizan compuertas lógicas básicas y combinadas, tales
como: NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR y XNOR, con las cuales se puede diseñar toda la estructura avanzada
de los sistemas digitales complejos.
La electrónica digital es posiblemente una de las ramas de la electrónica que se ha desarrollado de forma
más acelerada y debido a eso es muy importante conocer los elementos y conceptos que forman la base de
conocimiento de esta área.
Ventajas de los Circuitos Digitales
En un mundo totalmente analógico los circuitos digitales han tenido un desarrollo exponencial ya que
brindan muchas facilidades para realizar el control, el almacenamiento y la transportación de la información
binaria, debido a estas características, la mayoría de los procesamientos de señales se realizan en forma
digital.
En el laboratorio de Sistemas Digitales los alumnos deberán realizar la comprobación de los conceptos
básicos teóricos más relevantes utilizados dentro de la electrónica digital, aprendiendo con ello a desarrollar
las competencias y habilidades para el análisis, diseño, investigación, consulta de manuales, implementación
de circuitos digitales, etc. En estas prácticas se presentan los elementos más importantes y las herramientas
que permiten realizar el diseño de sistemas digitales.
Se ha incluido la actividad de simulación de los circuitos, pues en la actualidad es muy conveniente tener un
análisis previo que permita asegurar con un gran porcentaje de veracidad el comportamiento de los
circuitos antes de implementarlos físicamente. Aunque el alumno debe considerar que las simulaciones
dependen del grado de precisión que se logre con el software con que se implementan y por lo tanto no son
totalmente apegadas a la realidad.
Instrucciones para la elaboración del reporte
Para la presentación del reporte se deberá cumplir con los requisitos indicados en el desarrollo de cada una
de las prácticas, incluyendo:
Los criterios de evaluación para el laboratorio son los siguientes:
Los reportes deberán incluir una portada obligatoria de formato libre con la siguiente información, sin omitir
ninguno de los datos.
Laboratorio de: _________________________________________________________________
Grupo: __________________________________ No. de Práctica: _______________________
Nombre de la Práctica: ____________________________________________________________
Profesor: _______________________________________________________________________
Alumno:________________________________________________________________________
Fecha de realización: ______________________ Fecha de entrega: ______________________
Semestre: ______________________
Bibliografía
Pearson Education de México, 2007.
S.A., México, 2007.
Rom) , Pearson Education de México, 1ª Edición, México, 2006.
manuales de prácticas de laboratorio y no podrán ser modificados. En caso contrario, el alumno deberá
reportarlo al jefe de sección.
impartición de sesiones prácticas.
es requisito indispensable que notifiquen por escrito al jefe de sección. Siempre y cuando no interfiera
con los horarios de los laboratorios.
indispensable que esté presente el profesor responsable del trabajo o proyecto. En caso contrario no
podrán hacer uso de las instalaciones.
laboratorios ([email protected]).
sanciones correspondientes. Los casos no previstos en el presente reglamento serán resueltos por el Jefe
de Sección.
Cuautitlán Izcalli, Estado de Méx. a 20 de junio de 2022
A (Aprobado) Cuando el promedio total de todas las prácticas de laboratorio sea
mayor o igual a 6 siempre y cuando tengan el 90% de asistencia, el 80%
de prácticas acreditadas con base en los criterios de evaluación y el
100% de reportes entregados de las prácticas realizadas.
NA (No Aprobado) No se cumplió con los requisitos mínimos establecidos en el punto
anterior.
NP (No Presentó) Cuando el alumno no asistió a ninguna sesión de laboratorio.
Laboratorio de Sistemas Digitales
Lista Global de Materiales
Materiales Cantidad
Alambre y/o cable para conexiones
Transistor BC
Transistor TIP
NOTA: Los materiales de las prácticas en los que se requiere el diseño del circuito por parte del alumno, no
están contemplados en la tabla.
Estas compuertas analógicas están diseñadas para trabajar con solo 2 voltajes de operación (0 V y 5 V),
cuyos valores se asocian a dos valores lógicos ( 0 y 1) respectivamente, aunque hay que tomar en cuenta
que debido a la naturaleza de los circuitos que componen a las compuertas, dichos valores estarán
realmente dentro de un rango (Tabla 1.1), con la suficiente separación entre los dos valores para poderlos
distinguir de forma satisfactoria.
Hay que tomar en cuenta que estos valores pueden variar de acuerdo con la familia lógica que se utilice y
por lo tanto el usuario debe considerar siempre la consulta de las hojas técnicas (Datasheet).
Tabla 1.
En esta práctica se implementarán las compuertas lógicas básicas, comprobando sus tablas de verdad a
través de los voltajes introducidos en sus entradas y los voltajes obtenidos en sus salidas.
También se medirán y analizarán los valores de voltaje analógico obtenidos en las salidas de las
compuertas y su relación con los valores digitales asociados.
Actividades Previas a la Práctica
Material
1 Transistor BC 547
Equipo
Desarrollo
Valor lógico Rango de voltaje
0 lógico de entrada Voltaje entre GND y V IL
o (0 V y 0.8 V)
1 lógico de entrada Voltaje entre VIH y VCC o (2 V y 5 V)
0 lógico de salida Voltaje entre GND y V OL
o (0 V y 0.5 V)
1 lógico de salida Voltaje entre VOH y VCC o (3.5 V y 5 V)
Figura 1.
con respecto a tierra y la corriente de la malla.
Tabla 1.
Figura 1.
con la tabla 1. 3 , observe que cada nivel de voltaje de entrada se puede asociar con su correspondiente
nivel lógico.
Tabla 1. 3
indicando el valor lógico de salida, identifique la compuerta a la que corresponde.
Diodo Color VR Vdiodo VR + Vdiodo I
Voltaje de Entrada Nivel Lógico Correspondiente
Tabla 1. 7 Tabla 1. 8
Cuestionario
IL
OH
y V OL
para la familia lógica TTL
(Transistor Transistor Logic).
rango definido en la figura 1? Anote sus observaciones.
lógico ó 0 V y 5 V.
A B S Lógico
Tipo de compuerta:
A B S Lógico
Tipo de compuerta:
Laboratorio de Sistemas Digitales
Práctica 2 Compuertas lógicas integradas
Tema
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole.
2.3. Compuertas compuestas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole.
Objetivos
TTL y CMOS
Introducción
En la actualidad existe una amplia gama de familias lógicas digitales implementadas y comercializadas en
forma de circuitos integrados. Entre las familias más ampliamente utilizadas se encuentran las de tecnología
bipolar como las TTL y las de tecnología Metal Oxido Semiconductor Complementario como las CMOS.
Los circuitos integrados de las diferentes familias lógicas se emplean de acuerdo con la aplicación sobre la
que serán empleados ya que tienen características muy diversas entre sí, como pueden ser: la potencia
consumida, la velocidad de respuesta, su inmunidad al ruido, los voltajes de alimentación, grados de
integración, costo, tamaño, encapsulamiento, temperatura de trabajo, etc.
La familia lógica TTL es una familia empleada con mucha regularidad en el diseño de sistemas digitales
debido a su versatilidad y facilidad de manejo. Estos circuitos pertenecen a la familia 74XXX y tienen muchas
subfamilias derivadas que cubren un rango amplio de características de tiempo, voltaje, consumo, etc.
Figura 2.
Los circuitos integrados que contienen compuertas son considerados como circuitos de baja escala de
integración (Small Scale Integrated o SSI) puesto que solo contienen de 4 a 10 compuertas y por eso son los
elementos básicos de la electrónica digital, pero fundamentales para la construcción de grandes bloques
funcionales empleados para crear microprocesadores, memorias y todos los sistemas digitales conocidos.
En comparación con las familias lógicas bipolares entre las que se encuentran las TTL, las familias lógicas de
tecnología Metal Óxido Semiconductor o familias MOS, tienen tiempos de respuesta mayores, el consumo
de potencia es menor debido a que son dispositivos que trabajan con base en voltajes y no con corrientes
como lo hacen los transistores BJT, el margen de ruido que soportan es mayor debido a que trabajan en
estado de encendido o apagado con altas impedancias de dispositivo, poseen un mayor intervalo de
suministro de voltaje, un factor de carga más elevado puesto que consumen corrientes muy reducidas y es
por eso que una sola salida puede alimentar a muchas entradas.
Una de sus características más importantes es que ocupan un área mucho menor dentro de un circuito
integrado que sus contrapartes TTL y es por eso que son las compuertas más ampliamente empleadas en la
Equipo
Desarrollo
Figura 2. 3 Tabla 2. 3
Todos los circuitos integrados TTL de la familia 74XX que vamos a emplear en esta práctica, requieren
una alimentación de 5 V en la terminal 14 y 0 V en la terminal 7, los números mostrados en la figura
representan el número de terminal del circuito integrado.
adecuado, considerando que un 1 lógico es igual a 5 V y un cero lógico es igual a 0 V y midiendo con el
multímetro el voltaje correspondiente en la salida. No conecte aún las resistencias ni los leds.
funcionamiento de la salida del circuito, explique el comportamiento.
las mediciones correspondientes en la tabla 2.4.
Figura 2. 4 Tabla 2. 4
IH
OH
OL
OH
HL
Tabla 2.
A S(Voltaje)
A S(Voltaje)
Compuerta:
1
2
3
74LS
0.47k 0.47k
LED LED
A
B
S
0.47k
LED
1
2
3
74LS
0.47k 0.47k
LED LED
A
B
S
0.47k
LED
0.47k
LED
A S
0.47k
LED
1 2
74LS
1
2
3
74LS
0.47k 0.47k
LED LED
A
B
S
0.47k
LED
Implemente el circuito de la figura 2.5 y o btenga la tabla de verdad lógica de la compuerta en función
del encendido o apagado de los leds
Figura 2. 5 Tabla 2. 5
ahora el circuito tiene 2 entradas.
tiene cambios en la numeración de sus terminales
Figura 2. 6 Tabla 2. 6
Figura 2. 7 Tabla 2. 7
Figura 2. 8 Tabla 2. 8
A S (Lógico)
Compuerta:
Compuerta:
Compuerta:
Compuerta:
Laboratorio de Sistemas Digitales
Práctica 3 Compuertas lógicas derivadas
Tema
2.2. Compuertas lógicas básicas, sus tablas de verdad y sus expresiones de Boole.
Objetivos
funciones de minitérminos de Boole que las representan.
derivadas OR exclusiva (XOR) y NOR exclusiva (XNOR).
Introducción
Utilizando las compuertas básicas NOT, AND y OR se desarrollaron otras 2 compuertas muy importantes
para el diseño de las operaciones aritméticas con sistemas digitales, con estas compuertas es posible
realizar las operaciones de suma y resta de bits, que son las fundamentales para el diseño de los sistemas
aritméticos digitales.
Estas compuertas derivadas son OR exclusiva o XOR y la compuerta NOR exclusiva o XNOR de las cuales se
presentan sus expresiones de Boole en forma de suma de productos o minitérminos en la figura 3.1.
Figura 3.
Como se puede observar sus expresiones de Boole son combinaciones de las compuertas básicas NOT, AND
y OR y por ello su implementación es un poco más compleja que las compuertas básicas.
Debido a que las compuertas XOR y XNOR se emplean en muchas aplicaciones aritméticas y de
comunicaciones, se han construido en forma de circuito integrado tanto para la tecnología TTL como para la
tecnología CMOS.
Las compuertas derivadas XOR y XNOR también se utilizan extensamente dentro de la rama de las
comunicaciones ya que se utilizan para generar el bit de paridad par o impar para una palabra de n bits que
se transmitirá por un canal digital y comprobar así, si la transmisión fue correcta.
Actividades Previas a la Práctica
y CMOS.
ABCDE = 11010 , empleando compuertas XOR o XNOR.
profesor.
Material
Equipo
Desarrollo
XOR y XNOR indicadas en la figura 3.1.
respectivamente.
Tabla 3.1 Tabla 3.
LED (0/1) en las Tablas 3.3 y 3.4 respectivamente. Indique la función lógica que realiza cada uno de
ellos.
Figura 3.4 Tabla 3.
Figura 3.5 Tabla 3.
Compuerta:
Compuerta:
Compuerta:
Compuerta:
