Laboratorio 1 Logica Diseño compuertas logicas PDF

Preview

Summary

Download Laboratorio 1 Logica Diseño compuertas logicas PDF

Description

Universidad Libre Seccional Cúcuta

Facultad de Ingenierías Lógica y diseño digital

Laboratorio N° 1 Comprobación de Compuertas Lógicas AND, OR, NAND, NOR, XOR de dos entradas con Simulador Tinkercad

De: Salas Martínez Carlos Alberto 1.193.515.320 Peñaranda García Carlos Andrés 1.090.516.819

A: Freddy Oswaldo Ovalles Pabón

Ingeniería en TIC 20202

Cúcuta 31 de agosto de 2020

Objetivos generales y específicos

Objetivo General:

● Conocer experimentalmente la implementación e interpretar el funcionamiento de las compuertas lógicas: AND, OR, NAND, NOR, XOR.

Objetivos Específicos:

● Conocer cómo funciona cada compuerta lógica según sus valores binarios a través de las tablas de verdad. ● Saber situar cada componente electrónico necesario en el protoboard para el funcionamiento de cada compuerta. ● Interpretar los resultados booleanos de cada compuerta.

Introducción

El presente informe permite conocer las actividades realizadas por el equipo de estudio conformado por los estudiantes Carlos Alberto Salas Martines y Carlos Andrés Peñaranda García, a través de un laboratorio virtual con apoyo de la herramienta web Tinkercad para la asignatura de lógica y diseño digital, que tomaron lugar el día 31 de agosto de 2020. Para la realización de esta práctica de laboratorio se precisa de un conjunto de materiales y/o instrumentos ya sean virtuales o físicos que permiten entender de forma experimental el concepto y funcionamiento de las compuertas lógicas. Para empezar, se hace un repaso sobre el uso básico de la herramienta Tinkercad, así como también un repaso sobre las tablas de verdad de cada una de las compuertas lógicas a trabajar. En este caso se hizo uso de las siguientes cinco compuertas lógicas: AND, OR, NAND, NOR, y XOR, esto con el fin de tener en cuenta el objetivo de lo que se quiere lograr implementándolas en un circuito virtual. Realizamos la práctica mediante pull up . Después del anterior desarrollo se procede a realizar el montaje sobre el protoboard de cada una de las compuertas lógicas. Una vez finalizada la práctica el grupo de estudio hace sus propias conclusiones y se procede a la realización de este informe.

Listado de materiales y herramientas

Se implementaron los siguientes materiales y herramientas a través de la herramienta de simulación Tinkercad: • • • • • • • •

Resistencias de 220ohm Resistencias de 1kohm Diodo led rojo Dip o switch Fuente de alimentación Protoboard Cables jumpers UTP Herramienta de simulación Tinkercad

Marco teórico

74LS08: Es un circuito integrado de la familia TTL el cual consta de cuatro compuertas AND de dos entradas. Su configuración se puede apreciar a continuación: -

Configuración AND

(Fig. 1, configuración del integrado contiene compuertas lógicas AND)

74HC32: Es un circuito integrado de la familia CMOS el cual consta de cuatro compuertas OR de dos entradas. Su configuración se puede apreciar a continuación: -

Configuración OR

(Fig. 2, configuración del integrado contiene compuertas lógicas OR)

74LS00: Es un circuito integrado de la familia TTL el cual consta de cuatro compuertas NAND de dos entradas. Su configuración se puede apreciar a continuación: -

Configuración NAND

(Fig. 3, configuración del integrado contiene compuertas lógicas NAND)

74LS02: Es un circuito integrado de la familia TTL el cual consta de cuatro compuertas NOR de dos entradas. Su configuración se puede apreciar a continuación: -

Configuración NOR

(Fig. 4, configuración del integrado contiene compuertas lógicas N OR)

74LS86: Es un circuito integrado de la familia TTL el cual consta de cuatro compuertas XOR de dos entradas. Su configuración se puede apreciar a continuación: -

Configuración XOR

(Fig. 5, configuración del integrado contiene compuertas lógicas XOR)

Protoboard: El protoboard es un instrumento que permite el montaje de elementos electrónicos con fines de prueba (prototipo), de allí proviene su nombre, protoboard (tarjeta de prototipado). En la figura 1 se muestra la imagen de un protoboard.

(Fig. 6, Imagen de un protoboard)

El protoboard cuenta con agujeros en donde podemos insertar los conectores de los elementos que utilizaremos en el montaje. Varios de estos agujeros se encuentran internamente unidos

formando un único punto o nodo. En la figura 2 se muestra una imagen que indica, con líneas rojas, las conexiones internas del protoboard que forman un solo nodo.

(Fig. 6.1, Conexiones internas de un protoboard)

Resistencia Electrica: Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor.

(Fig. 6.2, Imagen de una resistencia electrica)

La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Descripción de la práctica Comprobación de la compuerta AND Se procedió a armar la compuerta lógica AND con clave de integrado 74LS08 en el protoboard Tinkercad. La salida del integrado es el pin 3 (fig. 1) en la cual se conecta la resistencia de 220 ohm y esta misma a una línea independiente, a continuación, se conecta el diodo led del positivo de la línea donde está situada la resistencia, y el negativo hacia el cable negativo del protoboard. Posterior a eso se revisa la configuración del integrado (fig. 1) para conectar las entradas. La entrada A conecta desde el pin 1 del chip hacia el 1 del switch, la entrada B conecta desde el pin 2 del chip hacia el 2 del switch o dip. Finalmente se da paso a conectar las salidas del chip integrado conectando un cable del pin 1 del switch a la línea negativa del protoboard, de la misma forma se conecta del pin 2 del switch hacia el lado negativo, se conecta a la fuente de alimentación. Verificando las tablas de verdad se procede a usar el switch para la comprobación de la compuerta. (fig. 6, 6.1, 6.2, 6.3) Evidencias de la implementación de las compuertas en Tinkerad -

AND

(Fig. 6, comprobación compuerta AND, 1+1=1)

(Fig. 6.2, comprobación compuerta AND, 0+1=0)

(Fig. 6.1, comprobación compuerta AND, 1+0=0)

(Fig. 6.3, comprobación compuerta AND, 0+0=0)

Comprobación de la compuerta OR Para la implementación de la compuerta NOR con clave de integrado 74HC32 en Tinkercad, se procedió a revisar las configuraciones (fig. 2) y conectar el pin 1 del chip al pin 1 del switch, en la cual se conecta una resistencia de ohm, de la misma forma el pin 2 del chip al pin 2 del switch, y se conecta una resistencia de 1k ohm en el pin 1 del switch y a su otro extremo conecta a la parte negativa, y otra resistencia de 1k ohm en el pin 2 del switch y a su otro extremo conecta a la parte negativa. Verificando las tablas de verdad se procede a usar el switch para la comprobación de la compuerta. (fig. 7, 7.1, 7.2, 7.3) Evidencias de la implementación de las compuertas en Tinkerad

-

OR

(Fig. 7, comprobación compuerta OR, 1+1=1)

(Fig. 7.2, comprobación compuerta OR, 0+1=1)

(Fig. 7.3, comprobación compuerta OR, 0+0=0) (Fig. 7.1, comprobación compuerta OR, 1+0=1)

Comprobación de la compuerta NAND Con la compuerta NAND realizamos un procedimiento similar a lo que se hizo con la compuerta OR, seleccionando el integrado 74LS00 e incorporándolo al protoboard, de esta forma validamos los resultados expresados en la sección de gráficas y evidencias Verificando las tablas de verdad se procede a usar el switch para la comprobación de la compuerta. (fig. 8, 8.1, 8.2, 8.3) Evidencias de la implementación de las compuertas en Tinkerad: -

NAND

(Fig. 8, comprobación compuerta NAND, 0+0=1)

(Fig. 8.1, comprobación compuerta NAND, 1+0=1)

(Fig. 8.2, comprobación compuerta NAND, 0+1=1)

(Fig. 8.3, comprobación compuerta NAND, 1+1=0)

Comprobación de la compuerta NOR Adjuntamos esta vez la compuerta NOR 74LS02, con los mismos elementos que hemos venido trabajando. Verificando las tablas de verdad se procede a usar el switch para la comprobación de la compuerta. (fig. 9, 9.1, 9.2, 9.3) Evidencias de la implementación de las compuertas en Tinkerad:

-

NOR

(Fig. 9, comprobación compuerta NOR, 0+0=1)

(Fig. 9.1, comprobación compuerta NOR, 1+0=0)

(Fig. 9.3, comprobación compuerta NOR, 0+0=0)

(Fig. 9.2, comprobación compuerta NOR, 0+1=0)

Comprobación de la compuerta XOR Adjuntamos esta vez la compuerta NOR 74LS88, con los mismos elementos que hemos venido trabajando. Verificando las tablas de verdad se procede a usar el switch para la comprobación de la compuerta. (fig. 10, 10.1, 10.2, 10.3) Evidencias de la implementación de las compuertas en Tinkerad:

-

XOR

(Fig. 10, comprobación compuerta NOR, 1+0=1)

(Fig. 10.1, comprobación compuerta NOR, 1+1=0)

(Fig. 10.2, comprobación compuerta NOR, 0+1=1)

(Fig. 10.3, comprobación compuerta NOR, 0+0=0)

Tablas de verdad de las cinco compuertas lógicas:

A 0 0 1 1

COMPUERTA AND B SALIDA 0 0 1 0 0 0 1 1

A 0 0 1 1

COMPUERTA NAND

COMPUERTA OR B SALIDA 0 0 1 1 0 1 1 1 COMPUERTA NOR

A 0 0 1

B 0 1 0

SALIDA 1 1 1

A 0 0 1

B 0 1 0

SALIDA 1 0 0

1

1

0

1

1

0

COMPUERTA XOR A B SALIDA 0 0 0 0 1 1

1 0 1

AND OR NAND NOR XOR

1 1 0

Tabla de verdad resumida 1 1 = 1 0 0 = 0 1 1 = 0 0 0 = 1 1 1 = 0 0 0

De resto De resto De resto De resto De resto

0 1 1 0 1

Sugerencias y aportes Preguntas planteadas antes de la experiencia: 1. 2. 3. 4.

¿En qué se diferencian las cinco compuertas lógicas entre sí? ¿Qué función cumple cada una de las compuertas? ¿Qué aprenderemos mediante esta práctica de laboratorio? ¿En qué ámbitos o campos de aplicación podemos ver la implementación de compuertas lógicas?

Respuestas obtenidas durante la experiencia: 1. Las compuertas lógicas se diferencian entre si por el valor resultado al combinar dos posibles estados, por ejemplo, para la compuerta AND al combinar el estado 1 con otro estado 1 se obtiene como resultado un estado 1, en cambio para la compuerta NAND al combinar esos dos mismos estados 1 y 1 se obtiene un 0. 2. Cada compuerta lógica esta diseñados para obtener resultados booleanos (0,1), los cuales se obtienen de operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). 3. Aprenderemos a analizar los resultados obtenidos al momento de implementar las distintas compuertas lógicas, esto a través de un led, compuertas, resistencias y switch o interruptores que nos confirma mediante el led el valor obtenido por cada una de las compuertas. 4. Las compuertas lógicas se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. También en la nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga posible la miniaturización de circuitos.

¿QUÉ ERORRES SE COMETIERON DURANTE EL EXPERIMENTO? Haber situado en un chip un voltaje mayor al requerido lo cual ocasionó el daño del mismo.

Referencias bibliográficas

Universidad de las Américas, Practica representación de compuertas lógicas con switches, Quito. Recuperado de: https://cutt.ly/lfvJaPT. Universidad Minuto de Dios (2014). Montaje Sobre Protoboard Y Compuertas Lógicas. Recuperado de: https://cutt.ly/0fvJohq...