jueves, 12 de septiembre de 2019

teclado matricial

TECLADO MATRICIAL 4X4

objetivo:
entender el funcionamiento de un teclado matricial y poder usarlo junto a la psoc.

elementos:
-protoboard
-psoc
-leds
-teclado matricial 4x4

Para esta practica se nos pidió usar un teclado matricial 4x4 en reemplazo el dep-switch utilizado en anteriores practicas, para esto necesitaremos usar un decodificador que nos permita leer en código lo que simboliza cada letra que oprimimos en el teclado.

Usando las guias que el profesor nos envio como podemos definir el programa del decodificador, el cual vamos a implementar como un componente para la psoc.


El funcionamiento de este decodificador se basa en la multiplexación entre filas y columnas, las filas funcionan como entradas y las columnas son salidas,  a la salida del contador de dos bits se coloca un decodificador de 2 a 4, que son los datos que irán a las columnas, dicha señal de reloj sera controlada por el pulso generado al presionar cada tecla el cual a su vez esta controlado por un debouncer el cual ajusta dicho pulso a una señal predeterminada, en este caso 100 Hz, dicha información se guarda en FFs tipo D, para finalmente ser visualizados en leds.

Al terminar esta decodificacion ahi que tener en cuenta que el codigo generado no es un codigo vinario, por lo tanto podemos usar otro componente, uno nuevo deseñado con compuertas logicas que nos permite transformar el codigo obtenido del teclado a un codigo binario o podriamos usar un componente del propio psoc creator conocido como LUT que permite hacer esta transformacio de igual manera.


conclusion
el uso de un teclado matricial es mas practico y mas comodo como periferico de entrada en cuanto al uso de compuertas logicas o el lut la conclusion es que la mayor diferencia entre estos dos es el costo en la memoria usada en la psoc siendo el lut mas pesado.



psoc

INFORME 3

Para este laboratorio se nos pidio usar un circuito psoc, específicamente el PSoC® 5LP CY8CKIT-059, a continuación vemos que es un psoc y como nos ayuda tanto para la clase de diseño como en nuestras carreras como ingenieros electrónicos
objetivo

Aprender el uso basico del psocc creator y la utilidad del psoc

elementos
-protoboard
-psoc
-conector usb
-leds

psoc


PSoC o Programable System on Chip, es la denominación comercial de una familia de microcontroladores programables desarrollada por Cypress Semiconductor en 2002. Esta tecnología de microcontrolador incorpora todo un sistema configurable dentro de un único chip. Comprende una matriz configurable de funciones analógicas, solapada con otra de funciones digitales, proveyendo al sistema de la capacidad de asignar cualquier función a cualquier terminal del circuito integrado, lo que confiere una gran versatilidad al dispositivo.

Con la definición anterior podemos entender que la psoc en un chip que nos permite programarlo a gusto siguiendo ciertas reglas y pautas, lo que implica el poder prescindir de gran cantidad de materiales, como las compuertas, y así desarrollar y diseñar circuitos mas economicos tanto de espacio como de dinero.

Para poder programar la psoc es necesario usar un programa llamado Psoc creator el cual es totalmente gratuito por lo que es facil de descargar y no pesa mucho.

como se puede apreciar en la imagen es bastante intuitivo de usar y no requiere un amplio conocimiento de lenguaje de programación para usarse.

En la imagen se puede apreciar el programa creado combinando los 3 circuitos de compuertas logicas vistos en las practicas anteriores, como se puede apreciar lo unico que tendriamos que hacer seria colocar el dec-switch para las entradas A B C D y los leds de salida, reducienos por mucho el tiempo, el esfuerzo y el cableado requeridos.

conclusiones

comprobamos fácilmente el uso del psoc, programando los circuitos realizados en las anteriores practicas, los cuales usaban hasta 4 compuertas lógicas usando solo la psoc con la ventaja añadida de al poder programar entradas y salidas a nuestro gusto necesitaremos menos cableado y nos lleva a tener menos errores a la hora de configurar.

domingo, 8 de septiembre de 2019

MULTIPLEXORES

MULTIPLEXORES


INTRODUCCIÓN

para la presente practica construiremos un sistema de multiplexores  que pueden variar el numero de entradas con respecto al numero de salidas, siempre con un numero de entradas superior al numero de salidas. para este laboratorio reutilizaremos el sistema de codificación de 4 bits a 7 segmentos, pero con una variante y es que la salida van a ser dos displays 7 segmentos.

OBJETIVO 

- Diseñar y construir un multiplexor de 8 a 4 que ira conectado a un decodificador de cuatro bits a 7 segmentos que muestre en dos displays  los numeros que corresponden a el sistema de entrada.

 ELEMENTOS 
-PSCOC
-PROTOBOARD
-DIP SWITCH
-DOS DISPLAY
-RESISTENCIAS 330 ohm

LABORATORIO-PRACTICA

¿QUE ES UN MULTIPLEXOR?
Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una única salida de datos. Están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y solo una, de las entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.
En el campo de la electrónica el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo.
Una señal que está multiplexada debe demultiplexarse en el otro extremo.

- Para el diseño de un multiplexor de 8 a 4 es necesario conocer el multiplexor de 2 a 1 bits. el cual esta copuesto por solo 4 compuertas.



una vez tengamos el diseño del multiplexor mas simple podemos reutilizarlo muchas veces creando un componente con el adentro. para de esta manera crear un multiplexor de 8 a 4.



ya para terminar conectamos las entradas de nuestro montaje a los pines de la psoc que irán conectados al dip switch respectivamente. y por ultimo añadimos un reloj que nos dara la frecuencia de cambio de cada una de las salidas del multiplexor. estos iran conectados a la tierra de cada display.

RELOJ

DISEÑO FINAL

MONTAJE FINAL 



CONCLUSIONES 
como pudimos observar la mejor y mas fácil manera de construir un multiplexor es comenzar desde el multiplexor mas básico que existe que es el de 2 a 1, y reutilizarlo las veces que sea necesario agrupándolos en componentes. el multiplexor me permite simplificar las entradas de un sistema a un numero deseado de salidas.

SISTEMA DE 4 BITS A SIETE SEGMENTOS

SISTEMA DE 4 BITS A SIETE SEGMENTOS

INTRODUCCIÓN

 Se desea construir un sistema de codificación de cuatro bits a una salida de un display  de 4 segmentos. este sera programado con compuertas lógicas en una placa psoc. el display solo mostrara los números que van del 1 al 9 y los números del 10 al 15 los dejara ver en sistema hexadecimal.

OBJETIVO
-codificar y construir un sistema de cuatro bits hexadecimal que tenga como salida un display de 7 segmentos

COMPONENTES
- PSOC
-DIP SWITCH
-PROTOBOARD
-DISPLAY

LABORATORIO- PRACTICA

para la construcción de este codificador de 4 bits a siete segmentos es necesario diseñar y simplificar las tablas de verdad y sus respectivas ecuaciones para lo cual utilizaremos los mapas de karnaugh
que nos permite obtener de forma mas simple las ecuaciones que describen y ayudan a facilitar el diseño del codificador.
 ¿QUE ES Y PARA QUE SIRVE UN MAPA DE KARNAUGH?
Los mapas de Karnaugh reducen la necesidad de hacer cálculos extensos para la simplificación de expresiones booleanas, aprovechando la capacidad del cerebro humano para el reconocimiento de patrones y otras formas de expresión analítica, permitiendo así identificar y eliminar condiciones muy inmensas.
El mapa de Karnaugh consiste en una representación bidimensional de la tabla de verdad de la función a simplificar. Puesto que la tabla de verdad de una función de N variables posee 2N filas, el mapa K correspondiente debe poseer también 2N cuadrados. Las variables de la expresión son ordenadas en función de su peso y siguiendo el código Gray, de manera que sólo una de las variables varía entre celdas adyacentes. La transferencia de los términos de la tabla de verdad al mapa de Karnaugh se realiza de forma directa, albergando un 0 ó un 1, dependiendo del valor que toma la función en cada fila. Las tablas de Karnaugh se pueden fácilmente realizar a mano con funciones de hasta 6 variables, para funciones de mayor cantidad de variables es más eficiente el uso de software especializado.
TABLA DE VERDAD
luego de obtener la tabla de verdad de nuestro sistema pasamos hacer el análisis por mapas de karnaugh por cada una de las letras que representan los leds del display.
En la tabla anterior, cada salida corresponde a un segmento de un display de 7 segmentos, por ejemplo para el cero deben encender todos los segmentos menos G.
ECUACIONES SIMPLIFICADAS POR MAPAS DE KARMAUGH
a=(A`C B`A`)+(B D`C`)+(D)+(CA)
b=(D`C`)+(D`B`A`)+(D`BA)+(DB`A)+(DC)
c=(D`B`)+(D`A)+(B`A)+(D`C)+(DC`)
d=(D`C`B`A`)+(DB`A`)+(CB`A)+(D`C`B)+(D`BA`)+(CBA`)+(DC`B)
e=(D`C`B`A`)+(DC)+(DB`A`)+(DB)+(BA`)
f=(B`A`)+(CB`)+(D)+(CBA`)
g=(D`CB`)+(DC`)+(BD)+(D`C`B)+(BA`)
Una vez tenemos las ecuaciones podemos ver que las compuertas logicas  que vamos a usar son solo compuertas AND Y OR por lo cual el diseño se facilita.
el montaje con las compuertas es el siguiente:
el montaje final en la protoboard es:
CONCLUSIONES 
como pudimos observar con un sistema de cuatro bits podemos codificar un diplay siete segmentos. el trabajo de codificación se vio muy simplificado por la utilización de los mapas de karnaugh que simplifocan las ecuaciones y ayudan al diseño del montaje final.

código grey

CÓDIGO GREY

INTRODUCCIÓN 
para el presente laboratorio diseñaremos un sistema de código grey para cuatro bits,   en el que la entrada sean cuatro dip swish y la salida sean cuatro leds para cada uno. el diseño se este cogido se realizara con compuertas lógicas programadas en la placa psoc.

OBJETIVO
- Analizar y entender el funcionamiento y potencial del código grey en los circuitos electrónicos así como su posibilidades a al adaptarse a un numero determinado de bits.
- Analizar y entender la tabla de verdad que se extrae del diseño en cuatro bits del código grey

¿Qué es el código grey?

El código Gray es un tipo especial de código binario que no es ponderado (los dígitos que componen el código no tienen un peso asignado). Su característica es que entre una combinación de dígitos y la siguiente, sea ésta anterior o posterior, sólo hay una diferencia de un dígito.
Por eso también se le llama Código progresivo. Esta progresión sucede también entre la última y la primera combinación. Por eso se le llama también código cíclico.
¿Quien fue el creador del código?
El código binario reflejado o código Gray, nombrado así en honor del investigador Frank Gray, es un sistema de numeración binario en el que dos números consecutivos difieren solamente en uno de sus dígitos.
El código Gray fue diseñado originalmente para prevenir señales ilegales (señales falsas o viciadas en la representación) de los switches electromecánicos, y actualmente es usado para facilitar la corrección de errores en los sistemas de comunicaciones, tales como algunos sistemas de televisión por cable y la televisión digital terrestre.
¿Qué utilidad tiene este código?
En la actualidad, el código Gray se emplea como parte del algoritmo de diseño de los mapas de Karnaugh, los cuales son, a su vez, utilizados como "herramienta de diseño" en la implementación de circuitos combinacionales y circuitos secuenciales. La vigencia del código Gray se debe a que un diseño digital eficiente requerirá transiciones más simples y rápidas entre estados lógicos (0 ó 1), por ello es que se persiste en su uso, a pesar de que los problemas de ruido y potencia se hayan reducido con la tecnología de estado sólido de los circuitos integrados.

Utilizando el código Gray es posible también resolver el problema de las Torres de Hanói. Se puede incluso formar un ciclo hamiltoniano o un hipercubo, en el que cada bit se puede ver como una dimensión.

Analizando la tabla anterior se observa que:
·         Cuando un número binario pasa de: 0111 a 1000 (de 7 a 8 en decimal) o de 1111 a 0000 (de 16 a 0 en decimal) cambian todas las cifras.
·         Para el mismo caso pero en código Gray: 0100 a 1100 (de 7 a 8 en decimal) o de 1000 a 0000 (de 16 a 0 en decimal) sólo ha cambiado una cifra.
La característica de pasar de un código al siguiente cambiando sólo un dígito asegura menos posibilidades de error.
-      Laboratorio sistema código grey de cuatro bits
Para la siguiente practica utilizaremos el concepto de código grey para ejemplificar un sistema de cuatro bits que nos van a indicar las posiciones en cuatro leds, de los números del 0 al 15.
Sin embargo lo primero que debemos hacer es obtener las ecuaciones que describen este el código de cuatro bits en código grey.
La simplificación o tabla de verdad es la siguiente;

Una vez tenemos la simplificación de las ecuaciones de nuestro código en las salidas de cuatro bits del código grey procedemos a programar nuestras compuestas lógicas.

Para esto utilizaremos una placa psoc que nos permite programar compuertas logicas de tal forma que podamos formar un codigo grey de cuatro bits que tenga como salida cuatro leds respectivamente. Para programar la placa se utilizo la aplicación psoc creator.
z
Para este sistema de código grey de cuatro bits es necesario utilizar diferentes compuertas, para el diseño de este montaje se utilizaron compuertas de tipo AND, X-OR, NAND y NOT, las cuales se pueden encontrar en el catálogo de componente- digitales-lógicas.



Luego de seleccionar cada una de las compuertas logicas construimos nuestro circuito, el cual va a tener cuatro pines de entrada que representan los cuatro bits principales y sus salidas respectivamente que para este montaje se van a representar en cuatro leds consecutivamente el uno del otro.

Los pines de entrada y de salida se encuentran en el catalogo de componentes- pines y puertos. Una ves se hallan seleccionado cada uno de los pines se pasa a nombrar y posicionar cada uno de ellos en (componentes-pines)





El montaje final del circuito que se carga en la psoc es el siguiente:

Este es un sistema de código grey de cuatro bits que tiene como salida cuatro leds cada uno representado una salida del código respectivamente.

montaje final.
CONCLUSIONES
por medio del dispositivo psoc se logro diseñar y programar un sistema de código grey que responde a un sistema de numeración de cuatro bits. y nos permite entender el potencial de este código con respecto a un código binario simple de cuatro bits. ya que este código permite identificar con mayor facilidad los datos que se están ingresando a la entrada para poder dar una respuesta única y concreta a la salida y así de esta manera evitar algún tipo de confusiones que podrían surgir con un código binario natural 

compuertas logicas

COMPUERTAS LÓGICAS Y ÁLGEBRA DE BOOLEANA
informe laboratorio 1 y 2
FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS DIGITALES
Docente: CESAR ANDREY PERDOMO CHARRY.
por: catalina ovalle martinez y David alejandro camargo velandia


objetivos:
aprender el uso de las compuertas logicas y ver su funcionamiento

elementos:
-protoboard
-compueras logicas
AND = 7408
OR = 7432
NOT = 7404
NAND = 7400
NOR = 7402
XOR = 7486
-leds
-dev-switch


Comenzamos este informe explicando brevemente que es la álgebra booleana:
El álgebra booleana fue inventada en el año 1854 por el matemático inglés George Boole ,y tambien es conocida como el álgebra de Boole, este álgebra es un método para simplificar los circuitos lógicos (o a veces llamados circuitos de conmutación lógica) en electrónica digital.


Podemos representar el funcionamiento de los circuitos lógicos utilizando números, siguiendo algunas reglas, que son bien conocidas como "Leyes del álgebra de Boole".

La lógica booleana solo permite dos estados del circuito, como True y False. Estos dos estados están representados por 1 y 0, donde 1 representa el estado "Verdadero" y 0 representa el estado "Falso".


También podemos hacer los cálculos y las operaciones lógicas de los circuitos aún más rápido siguiendo algunos teoremas, que se conocen como "Teoremas del álgebra de Boole". Una función booleana es una función que representa la relación entre la entrada y la salida de un circuito lógico.


Como se dijo anteriormente se pueden representar circuitos lógicos mediante el uso del álgebra booleana y a estos circuitos que funcionan de acuerdo a las leyes fundamentales se les conoce como compuertas lógicas.

Una compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana u otras funciones como sumar o restar, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática.
Experimentando con relés o interruptores electromagnéticos se puede conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de estos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.


COMPUERTA AND Para la compuerta AND, La salida estará en estado alto de tal manera que solo si las dos entradas se encuentran en estado alto. Por esta razón podemos considerar que es una multiplicación binaria. Operación Q=A.B

COMPUERTA OR
la compuerta OR, la salida estará en estado alto cuando cualquier entrada o ambas estén en estado alto. De tal manera que sea una suma lógica.

Operación
Q=A+B

COMPUERTA NAND
Para la compuerta NAND, cuando las dos entradas estén en estado alto la salida estará en estado bajo. Como resultado de la negación de una AND.

Operación
Q= (A.B)

NOR
En la compuerta NOR, cuando las dos entradas estén estado bajo la salida estará en estado alto. Esencialmente una OR negada.

Operación
Q= (A+B)

XNOR
Su salida de hecho estará en estado bajo cuando una de las dos entradas se encuentre en estado alto. Igualmente, la salida de una XOR negada.
  • Operación
Q=A.B+A.B

tablas de verdad

Las compuertas además de tener un nombre, también se pueden identificar con una numeración, la cual es:

AND = 7408
OR = 7432
NOT = 7404
NAND = 7400
NOR = 7402
XOR = 7486

para la practica tendremos que montar el siguiente circuito

para el cual procedemos ha elaborar su tabla de verdad
para montarlo solo son necesarias 2 compuertas, una AND 7408 y una OR 7432 y cablearlo debidamente.

el segundo circuito es:

su tabla de verdad sera un poco mas complicada que la del primer circuito por contener mas elementos

también cabe resaltar que necesitara mayor cantidad de compuertas logicas conectadas a la protoboard


por ultimo tenemos

como ses puede apreciar necesitara una mayor cantidad de compuertas logicas interconectadas entre si.

Conclusión

Vemos una aplicacion simple de los circuitos digitales, pero no por ello es menos importante, cada compuerta logica tiene su propposito y aunque la conexion de tantas compuertas a una misma protoboard nos complique su cableado y nos generee una necesidad de espacio para acomodar las compuertas, sus usos pueden llegar a ser muchos y muy variados.