Actividad 1-Interfases graficas sem 2021 PDF

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acvitvidad relacionada con el uso de datos y teorias constructivas del tema en si de la unidad 1 que basa de la adquicision de datos y señaels asi mismo puede ayudarte a generar un conocmiento de la misma materia...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INTERFASES GRAFICAS Actividad #1 “Reporte”

Frecuencia: L, M y V Hora: N1 Docente: Ing. Alfredo Romero Balboa

Integrantes del equipo: Nombre

Matricula

Carrera

Gloria Keila Briones Gómez

1813305

IMTC

Diego Alejandro Rodriguez Cordero

1797999

IMTC

Julio Cesar Garcia Martinez Ivan Isaias Reyes Gamez

1735485

IMTC

1394088

IMTC

San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 1 de octubre del 2020

Índice Introducción .................................................................................................. 2 Marco Teórico ................................................................................................ 3         

Osciloscopio ……………………………………………… 3 Osciloscopio analógico ……………………………………………………………… 4 Limitaciones del osciloscopio analógico ……………………………………………………………….. 6 Osciloscopio digital ……………………………………………………………… 6 Qué son las interfaces gráficas o GUI …………………………………………………………………7 Tipología de GUI o interfaces gráficas …………………………………………………………………8 Impacto de las GUIs o interfaces gráficas en la sociedad ……… 8 Clasificación de las interfaces …………………………………………………………………………….. 10 Tipos de interfaces gráficas de usuario ……………………… 11

Propuesta del Osciloscopio ........................................................................ 12  

Creación del objeto de entrada analógica ………………………………………………………….. …...12 Información / Datos …………………………………………………………………………….. 13

Conclusiones ............................................................................................... 16 Referencias Bibliográficas .......................................................................... 17

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Introducción En este reporte se hablará de los requerimientos necesarios para elaborar un osciloscopio elaborado en Matlab, así como el diseño e implementación de este. El Osciloscopio es fundamental para la determinación de parámetros y características propios de señales periódicas como: frecuencia, amplitud máxima, nivel DC y forma de onda. Los Osciloscopios pueden ser analógicos o digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, esto significa que esta señal entra al sistema, después de lo cual es amplificada y posteriormente se desvía un haz de electrones en sentido vertical y de forma proporcional a dicho valor de entrada. Este trabajo presenta una discusión acerca del uso de una tarjeta de sonido convencional de PC para la implementación de un osciloscopio digital mediante la utilización del software MATLAB, ya que en la literatura especializada se encuentran muy pocos reportes al respecto y los que se encuentran, discuten principalmente alrededor de la utilización de FPGAS y tarjetas especializadas para la adquisición de las señales eléctricas. De tal forma que este proyecto busca mostrar una aplicación sencilla y económica de las tarjetas de sonido convencionales para el desarrollo de osciloscopios digitales y sintetizadores de señal de baja frecuencia. También en esta investigación se habla de temas relacionados con los temas de interfases gráficas y los osciloscopios (analógicos y digitales), por lo cual se estarán describiendo profundamente una amplia variedad de conceptos relacionados con los temas a tratar.

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Marco Teórico Un osciloscopio es un instrumento de medición para la electrónica. Representa una gráfica de amplitud en el eje vertical y tiempo en el eje horizontal. Es muy usado por estudiantes, diseñadores, ingenieros en el campo de la electrónica. Frecuentemente se complementa con un multímetro, una fuente de alimentación y un generador de funciones o arbitrario. Últimamente, con la explosión de dispositivos con tecnologías de radio frecuencia como Wifi o BlueTooth, el banco de trabajo se complementa con un analizador de espectro. El osciloscopio presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. En osciloscopios análogos o de fosforo digital se suele incluir otra entrada o control, llamado "eje Z" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza dependiendo de su frecuencia de repetición o velocidad de transición en tiempo.

Ilustración 1 - Moderno osciloscopio digital

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Para la adquisición de datos en el Osciloscopio asistido por computador se optó por utilizar la tarjeta de sonido del PC debido a su fácil acceso . Para la generación de las señales analógicas se siguieron los siguientes pasos: En un osciloscopio existen, básicamente, tres tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se pueden ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando el voltaje de entrada (en Volts, milivolts, microvolts, etc., dependiendo de la resolución del aparato). El tercer control es el ajuste del disparo (o trigger en inglés), este control permite sincronizar las señales que se repiten de manera periódica usando como referencia una característica de la señal, se usan diversos tipos de disparo, siendo el más común el disparo por flanco de subida o bajada de la señal, para lo cual se define el voltaje de disparo y si el flanco es de subida o de bajada. Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia o periodo.

Osciloscopio analógico La tensión por medir se aplica a las placas de desviación vertical de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Esta tensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir. Esto es lo que se denomina base de tiempos. En la siguiente imagen se puede ver una representación esquemática de un osciloscopio con indicación de las etapas mínimas fundamentales. El funcionamiento es el siguiente:

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Ilustración 2 - Representación esquemática de un osciloscopio.

1. En el tubo de rayos catódicos el rayo de electrones generado por el cátodo y

acelerado por el ánodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones. 2. Si se aplica una diferencia de potencial a cualquiera de las dos parejas de placas de desviación, tiene lugar una desviación del haz de electrones debido al campo eléctrico creado por la tensión aplicada. De este modo, la tensión en diente de sierra, que se aplica a las placas de desviación horizontal, hace que el haz se mueva de izquierda a derecha y durante este tiempo, en ausencia de señal en las placas de desviación vertical, dibuje una línea recta horizontal en la pantalla y luego vuelva al punto de partida para iniciar un nuevo barrido. Este retorno no es percibido por el ojo humano debido a la velocidad a que se realiza y a que, de forma adicional, durante el mismo se produce un apagado (borrado) parcial o una desviación del rayo. 3. Si en estas condiciones se aplica a las placas de desviación vertical la señal a medir (a través del amplificador de ganancia ajustable) el haz, además de moverse de izquierda a derecha, se moverá hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la polaridad de la señal, y con mayor o menor amplitud dependiendo de la tensión aplicada.

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4. Al estar los ejes de coordenadas divididos mediante marcas, es posible establecer una relación entre estas divisiones y el período del diente de sierra en lo que se refiere al eje X y al voltaje en lo referido al Y. Con ello a cada división horizontal corresponderá un tiempo concreto, del mismo modo que a cada división vertical corresponderá una tensión concreta. De esta forma en caso de señales periódicas se puede determinar tanto su período como su amplitud. 5. El margen de escalas típico, que varía de microvoltios a unos pocos voltios y de microsegundos a varios segundos, hace que este instrumento sea muy versátil para el estudio de una gran variedad de señales.

Limitaciones del osciloscopio analógico El osciloscopio analógico tiene una serie de limitaciones propias de su funcionamiento: Las señales deben ser periódicas. Para ver una traza estable, la señal debe ser periódica ya que es la periodicidad de dicha señal la que refresca la traza en la pantalla. Las señales muy rápidas reducen el brillo. Cuando se observa parte del período de la señal, el brillo se reduce debido a que la tasa de refresco disminuye. Las señales lentas no forman una traza. Las señales de frecuencias bajas producen un barrido muy lento que no permite a la retina integrar la traza. Esto se solventa con tubos de alta persistencia. También existían cámaras Polaroid especialmente adaptadas para fotografiar las pantallas de osciloscopios. Manteniendo la exposición durante un periodo se obtiene una foto de la traza. Sólo se pueden ver transitorios si éstos son repetitivos.

Osciloscopio digital En la actualidad los osciloscopios analógicos están siendo desplazados en gran medida por los osciloscopios digitales, entre otras razones por la facilidad de poder transferir las medidas a una computadora personal o pantalla LCD. En el osciloscopio digital la señal es previamente digitalizada por un conversor analógico digital. Al depender la fiabilidad de la visualización de la calidad de este componente, esta debe ser cuidada al máximo. Las características y procedimientos señalados para los osciloscopios analógicos son aplicables a los digitales. Sin embargo, en estos se tienen posibilidades adicionales, tales como el disparo anticipado (pre-triggering) para la visualización de eventos de corta duración, o la memorización del oscilograma transfiriendo los datos a un PC. Esto permite comparar medidas realizadas en el mismo punto de un circuito o elemento. Existen asimismo equipos que combinan etapas analógicas y digitales. 6

Estos osciloscopios añaden prestaciones y facilidades al usuario imposibles de obtener con circuitería analógica, como los siguientes:    

Medida automática de valores pico, máximos y mínimos de señal. Verdadero valor eficaz. Medida de flancos de la señal y otros intervalos. Captura de transitorios. Cálculos avanzados, como la FFT para calcular el espectro de la señal.

Ilustración 3 - Osciloscopio digital MSO2024 de Tektronix de 200MHz con 4 canales análogos y 16 canales

Qué son las interfaces gráficas o GUI Las GUI o interfaces gráficas son un programa informático que realiza la función de interfaz de usuario. Está formado por imágenes y objetos gráficos, que representan la información y acciones que se encuentran en la interfaz. Su objetivo es el de crear un entorno visual fácil de usar para que fluya la comunicación son el sistema operativo. Lo más común es que las acciones sean de manipulación directa, para simplificar la interacción y mejorar la comunicación entre usuario y sistema operativo. 7

Algunas GUI de ejemplo son los entornos de escritorio de Windows, el X-Window de GNU/Linux o el Aqua, de Mac OS X. En el proceso de creación de interfaces gráficas de usuarios el desarrollador de aplicaciones multiplataforma es el encargado de crearlas.

Tipología de GUI o interfaces gráficas Primero encontramos las GLI, Command line interface, o interfaz de línea de comandos. Son las que encontramos en los juegos o en tareas de investigación. Mezclan 3D con 2D y la interfaz de enfoque del usuario o ZUI, Zooming User Interface. Después está la interfaz de usuario táctil. Es la que utilizamos a diario en nuestros teléfonos móviles, tabletas, consolas de videojuegos o en domótica. En el mundo de la empresa la usan los restaurantes o tiendas de autoservicio, cajeros automáticos, quioscos de información, entre otros muchos. Son las GUI de uso específico y son las que, al tocar la pantalla con los dedos, se ejecutan los comandos del ratón sobre el software, Por último, encontramos la interfaz natural de usuario, o NUI, son las interfaces en las que se interactúa con un sistema o aplicación. En la interacción con las NUI, no se usa ningún dispositivo de entrada como el ratón o el teclado. Siempre se usan las manos o las yemas de los dedos.

Impacto de las GUIs o interfaces gráficas en la sociedad Tras la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos era el centro de la innovación tecnológica. En los 50 los ordenadores eran máquinas de gran tamaño y poco comunes, y sus usuarios especialistas altamente cualificados. Estos primeros ordenadores estaban equipados con interfaces numéricas de línea de comando. Con el tiempo la tecnología fue evolucionando y el mercado con ella; se fueron incorporando ordenadores cada vez más pequeños a las grandes empresas junto con las innovaciones que se producían. Una de ellas fueron las GUI´s, que supusieron una mejora abismal con respecto a la interfaz de línea de comando en el hecho de que hacían las operaciones con ordenadores más intuitivas y fáciles de aprender y usar, ya no era necesario ser un especialista. Este hecho supuso que cualquier persona podía usar un ordenador sin deber tener grandes conocimientos o sin tener que aprender numerosos comandos difíciles de memorizar y con múltiples opciones cada uno.

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Las grandes ventajas de las GUI´s respecto a las interfaces de línea de comando pronto se hicieron vigentes. Es mucho más fácil para un nuevo usuario mover, por ejemplo, un archivo de un directorio a otro arrastrando su icono con el ratón que teniendo que recordar y escribir "misteriosos" comandos. En este hecho se basa la idea de que una GUI deriva de la psicología cognitiva, el estudio de como el cerebro interactúa con la comunicación. La idea es que el cerebro trabaja de forma más eficiente con iconos gráficos y displays que con palabras, las palabras añaden una capa extra de interpretación al proceso de comunicación. Por ejemplo, si todas las señales de tráfico que se ven en la carretera fueran rectángulos blancos uniformes, con solo palabras para diferenciar los diferentes avisos, restricciones, el procesado de las señales sería un proceso mucho más lento y difícil y habría más accidentes que con las señales actuales. Luego la idea de una directa manipulación de los objetos en una pantalla es esencial para el concepto de una buena interfaz gráfica. Además de lo intuitivo de las operaciones está el hecho de que las GUI´s generalmente devuelven al usuario inmediatamente una reacción o efecto ante cada acción. Por ejemplo, cuando un usuario borra un icono que representa un archivo, el icono inmediatamente desaparece, confirmando que el archivo ha sido borrado (o enviado a la papelera). Esto contrasta con la situación para una interfaz de línea de comando (CLI), en la que el usuario escribe un comando para borrar (además del nombre del archivo para borrar) pero no recibe ningún efecto indicando que el archivo ha sido borrado. Por otra parte, las GUI´s permiten a los usuarios obtener grandes ventajas de la poderosa multitarea. El resultado es un gran incremento en la flexibilidad del uso del ordenador y un consecuente aumento en la productividad. Pero la GUI ha llegado a ser mucho más que una mera comodidad. También ha llegado a ser el estándar en la interacción hombre-máquina, y ha influenciado el trabajo de una generación de usuarios de ordenadores. Por otra parte, ha llevado al desarrollo de nuevos tipos de aplicaciones e industrias. A pesar de la gran comodidad de la GUI, los administradores de sistema y otros usuarios avanzados prefieren usar la CLI para diversas operaciones porque es, con frecuencia, más cómoda y generalmente más potente. En sistemas operativos basados en Unix, las GUI´s son de hecho envolturas atractivas y cómodas para los programas de línea de comando, y los usuarios confían en ellos para sus operaciones. Por otra parte, los buenos administradores reniegan de las GUIs debido a que introducen una considerable carga computacional no justificable en el sistema.

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Uno de los grandes atractivos de los sistemas operativos basados en Unix es que ellos han mantenido sus capacidades de la CLI mientras continuaban mejorando sus GUI´s, permitiendo a los usuarios avanzados sacarle todo el provecho al ordenador a la vez que facilitaban las tareas a los principiantes y usuarios medios, de hecho, es en muchos casos preferible usar la CLI para algunas tareas. Por el contrario, las nuevas versiones de Microsoft Windows (como 2000 o XP) han ido eliminando más y más funcionalidades a sus CLIs. Todo ello ayudó a que se produjera una paulatina incorporación de los ordenadores a la vida diaria de personas en todo el mundo, llegando a ser como lo es hoy en día un aparato común en la mayoría de los hogares. Actualmente, y ya desde hace años, las interfaces gráficas de usuario están amplísimamente implantadas. Se podría decir que la totalidad de los ordenadores del mundo cuentan con alguna variedad instalada, así como otros tipos de aparatos: teléfonos móviles multimedia, PDAs... En la actualidad, las interfaces más usadas son sin duda las de Microsoft Windows XP, KDE, Aqua y Gnome, esta última en menor medida. No parece que este reparto vaya a cambiar demasiado a corto plazo, ya que todas ellas son interfaces muy asentadas, pero con la previsible aparición de Microsoft Vista este 2006, el XP empezará a ser sustituido. Además, pero ya más lejos en el horizonte, aparecen Plasma para sustituir a KDE y Enlightenment como otro bastión importante en las interfaces de software libre. En cuanto al previsible futuro sustituto para el entorno Agua, no se puede saber a ciencia cierta cuando se realizarán las primeras demostraciones en público debido a la política de Apple de no dar noticias de ninguno de sus desarrollos hasta que ya está muy avanzado o terminado. Lo que está claro es que esta nueva hornada de interfaces que está por llegar en los próximos meses o años no será esencialmente diferente de lo que conocemos hoy en día. Un cambio radical de concepción está aún bastante lejano en el tiempo, por lo menos para lo que son los estándares en informática, y además no se conoce ningún desarrollo serio que se esté llevando a cabo en ese sentido. Sin embargo, es de suponer que la evolución de las interfaces gráficas pase por la adopción de las tres dimensiones y de nuevos paradigmas, alejados ya de los tradicionales WYSIWYG y WIMP, que sin duda son buenas soluciones, pero no las mejores, y se podrían superar ampliamente. Sería muy interesante que la nueva generación de GUIs permitiese manipular la información de formas no ligadas a la realidad cotidiana, sino adaptadas a lo que es, algo mucho más abstracto. Así se podría pasar a un nuevo nivel de uso de las computadoras, haciendo previsiblemente más sencilla la manipulación de grandes cantidades de información y aumentando la productividad.

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Clasificación de las interfaces Interfaz de línea de comando. Requiere que el usuario introduzca la instrucción o comando por medio del teclado. El usuario teclea o escribe los comandos, carácter a carácter ante un indicador, usando la sintaxis y nomenclatura corr...