Diseño de Circuitos Combinacionales Lógica Combinacional Y Mapas de Karnaugth PDF

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Se presentan los procedimientos empleados para llevar a cabo el diseño de circuitos combinacionales que solucionen problemas que se presentan en ciertas situaciones del diario vivir...

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PRÁCTICA DE LABORATORIO 3 DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES: LÓGICA COMBINACIONAL Y MAPAS DE KARNAUGTH- PARTE 1 Nombre José Daniel López Sandoval

Código 201411018

Correo [email protected]

Resumen —En el siguiente informe se presentan los procedimientos empleados para llevar a cabo el diseño de circuitos combinacionales que solucionen problemas que se presentan en ciertas situaciones del diario vivir. Durante el informe se mostraran los diseños realizados para la operación de un montacargas junto con los diferentes análisis que se llevaron a cabo para su implementación por medio del álgebra booleana. Palabras Clave — Circuito combinacional, Circuito integrado, Final de carrera, Mapa de Karnaught, pulsador. INTRODUCCIÓN Es indispensable en la formación de todo ingeniero tener los conocimientos principales del algebra booleana y comprender la forma correcta en la que se puede implementar con la lógica Combinacional para estudiar y analizar los circuitos lógicos que permitan dar solución a un problema dentro de cualquier sector de la sociedad. Para ello, es necesario tener muy en cuenta que en la lógica Combinacional, el nivel de salida que se presenta en un dispositivo electrónico depende siempre de la combinación de los niveles de entrada y así mismo que por medio del álgebra de Boole se puede predecir o anticipar el comportamiento de dichas salidas. Por esta razón, mediante este informe, se muestran la implementación de un par de circuitos combinaciones junto con su respectivo análisis booleano. DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO  Operación de un montacargas: Diseñe un circuito combinacional que permita solucionar el siguiente problema: Un montacargas, está controlado por 4 sensores, dos arriba y dos abajo (ver figura 1). Arriba hay un sensor de posición (un final de carrera) que informa si el montacargas está o no arriba y el otro sensor es un pulsador hace que si el montacargas está arriba, al pulsarlo lo manda hacia abajo. Abajo hay los sensores equivalentes y ocurre lo contrario, es decir si el montacargas está abajo y pulsamos el botón, lo manda hacia arriba. Además si el montacargas está abajo y lo llamamos desde arriba, debe de subir, y viceversa.

Ilustración 1. Esquema del montacargas a diseñar.

Para llevar a cabo el diseño de un circuito que controle la operación de un montacargas, se comenzó identificando las distintas variables tanto de entrada como salida que debían conformar el circuito combinacional. Para ello se determinó que el circuito en general debía contar con: 

4 entradas lógicas (A-B-C-D) que cumplieran con cada uno de los requisitos.



2 salidas (E1- E2) que determinen el sentido de giro del motor que opera el montacargas.



4 salidas (S1-S2-S3-S4) que muestren el estado o posición del montacargas (arriba, abajo, subiendo, bajando), las cuales se identificarían por medio de leds.



2 salidas adicionales (B1-B2) que controlen un par de lámparas de AC que reflejen también la operación de ascenso y descenso del montacargas.

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Ilustración 4. Simplificación Función E1. Ilustración 2. Identificación de las variables de entrada y salida del montacargas.

Tendiendo en cuenta la identificación de cada una de las variables mencionadas anteriormente, se procedió a realizar la tabla de verdad del circuito combinacional y a partir de ella iniciar a identificar el comportamiento que tendrá el circuito.

Ilustración 5. Simplificación Función E2.

Ilustración 3. Tabla de verdad del montacargas.

Contando con la tabla de verdad del circuito que operaria el montacargas, procedimos a encontrar la función lógica para cada una de las salidas del circuito combinacional. Para ello, hicimos uso del algebra de Boole y por medio de mapas de Karnaught se realizó la simplificación de cada una de las salidas mencionadas. El paso a paso del proceso se hizo tal cual como en informes anteriores obteniendo los siguientes resultados:

Ilustración 6. Simplificación Función S1.

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Ilustración 7. Simplificación Función S2.

Ilustración 8. Simplificación Función S3.

Ilustración 10. Simplificación Función B1.

Ilustración 11. Simplificación Función B2.

Una vez realizada la simplificacion de cada una de las salidas, las funciones que rigen el comportamiento del montacargas se muestrab en la siguiente figura:

Ilustración 9. Simplificación Función S4.

Ilustración 12. Funciones lógicas que operan el montacargas.

A continuación, Programación con el Arduino:

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En seguida presentaremos fotografías y del montacargas y sus conexiones en la protoboard y Arduino.

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Ilustración 16. Motor de DC a 12V, sistema de elevación.

Ilustración 14. Estructura de elevador.

Ilustración 17. Montaje de Conexiones en la protoboard; de izquierda a derecha se encuentran: Conexión pulsador de Arriba, Conexiones leds (Arriba, Subiendo, Bajando y Abajo), conexión final de carrera de arriba, conexión final de carrera de abajo y conexión pulsador abajo.

Ilustración 15. Bombillos y Relés.

Ilustración 18. Conexiones de los pines al Arduino OMEGA.

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BIBLIOGRAFÍA FLOYD, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales. Prentice Hall. TOCCI, Ronald J. Sistemas Digitales: principios y aplicaciones. Prentice Hall. CONCEPTOS , tomados de los apuntes en clase.

Ilustración 19. Especificaciones (Data-sheets) de Conexión al Puente H L293D

Ilustración 20. Montaje puente H L293D en la protoboard.

CONCLUSIONES Es importante utilizar de forma correcta el uso de las tablas de verdad y obtener funciones booleanas correctas, para encontrar resultados fundamentales y coherentes, que conlleven a una buena simulación para que ejecuten las aplicaciones deseadas. Cuando se realiza la programación para el Arduino, es conveniente hacerla por etapas, por ejemplo, solo programar las funciones del motor (subir y bajar), para verificar correctamente que todos los elementos electrónicos funcionen y que su programación este correctamente bien estructurada. Resaltar la importancia de la lógica combinacional y su implementación en la programación con Arduino para reducir procesos innecesarios para la optimización y aplicaciones industriales.

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