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MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO Electrónica Digital Elaborado por: M. en C. Javier Salas García Fecha: 2 de agosto de 2011 Revisado por: Fecha:

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MANUAL

DE PRACTICAS DE LABORATORIO

Electrónica Digital

Elaborado por: M. en C. Javier Salas García Fecha: 2 de agosto de 2011 Revisado por: Fecha:

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Ingeniería Electrónica

INDICE PRESENTACIÓN .................................................................................................................. 3 PRACTICA 1 ......................................................................................................................... 4 PRÁCTICA 2 ......................................................................................................................... 7 PRÁCTICA 3 ....................................................................................................................... 11 PRACTICA 4 ....................................................................................................................... 15 PRÁCTICA 5 ....................................................................................................................... 18 PRÁCTICA 6 ....................................................................................................................... 21 PRÁCTICA 7 ....................................................................................................................... 23 PRÁCTICA 8 ....................................................................................................................... 25

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Ingeniería Electrónica

PRESENTACIÓN La Electrónica Digital permite lograr nuevos desarrollos de productos que benefician a la sociedad. Actualmente el desarrollo de un producto de calidad se debe realizar en el menor tiempo posible para ser competitivo y novedoso dentro del mercado. Para diseñar productos nuevos es esencial conocer el funcionamiento de los circuitos integrados, las principales características eléctricas, limitaciones, integrar tecnologías diferentes y la interpretación correcta de las hojas de especificaciones. En este sentido, el curso de Electrónica Digital tiene dos objetivos principales, cada uno de los cuales corresponde a dos grupos de prácticas. El objetivo de la primera parte consiste en definir y analizar por conmutación los circuitos electrónicos de las diferentes familias lógicas y conocer sus parámetros de operación. En el caso de los circuitos integrados, o de sus componentes, dichos parámetros se hallan en las hojas de especificaciones. Por tal motivo, desde la primera práctica se incluye el uso de éstas. En la segunda parte se enfoca en que el alumno conozca y use los soportes tecnológicos que se emplean actualmente en el diseño digital, en particular sistemas periféricos de microcontroladores mediante la interpretación correcta de las guías de selección, hojas de especificaciones y notas de aplicación. Con esta línea de razonamiento, a continuación se presentan algunos detalles de cada uno de estos bloques. La primera parte corresponde a las prácticas 1 a 4. En ésta se abordan los conceptos necesarios para interpretar las hojas de especificaciones. Se determinan y comparan algunos parámetros tanto de los elementos que integran los circuitos digitales como de los circuitos integrados. Lo anterior tiene el propósito de ayudar al alumno a relacionar los valores que presentan las hojas de especificaciones con sus respectivos dispositivos comerciales. Al mismo tiempo, de una forma sucinta, progresivamente presenta la evolución que han experimentado los circuitos digitales al presentar distintas familias lógicas. Si bien es cierto que sólo se abordan algunas características de la estructura y funcionamiento de compuertas lógicas, su uso prepara al alumno para el uso de circuitos integrados cada vez más complejos que incorporan la tecnología de las distintas familias lógicas. En la última práctica de este bloque se hace especial énfasis en que el alumno pueda acoplar distintas familias lógicas de una forma correcta, lo que resume hasta cierto punto los conocimientos adquiridos hasta esa parte del curso. En virtud de ese objetivo, en esa práctica no se suministran los diagramas eléctricos al estudiante para que éste demuestre que entiende las características que debe tomar en cuenta al introducir en un mismo diseño circuitos integrados de las distintas familias lógicas. En la segunda parte, prácticas 5 a 8, se presentan algunos circuitos integrados representativos de los distintos recursos disponibles en el campo de la electrónica digital. Uno de los tópicos más relevantes es la construcción de una tarjeta capaz de establecer comunicación con la computadora a través del puerto USB. Este circuito a su vez es una herramienta para las prácticas sucesivas. De este modo, en las prácticas 5 a 8 el alumno será capaz de controlar desde la computadora una pantalla LCD, un reloj en tiempo real serial, un conversor analógico‐digital serial y una memoria EEPROM serial, respectivamente. Puesto que la tendencia de los circuitos digitales actuales se inclina hacia los circuitos programables, el uso de la computadora para manejar directamente los circuitos analizados en esta asignatura prepara al estudiante para cursos posteriores, en donde estarán en capacidad de operar dichos circuitos mediante microcontroladores.

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Ingeniería Electrónica

PRACTICA 1 Determinación de algunas características de desempeño de un circuito

digital

OBJETIVO Determinar algunas de las características de desempeño de los circuitos digitales para compararlas con las hojas de especificaciones.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea una compuerta lógica inversora comercial con matrícula 74LS04 para determinar algunas de sus características de desempeño: VIL, VIH, tPLH, tPHL, fan‐out, margen de cero, margen de uno, y la amplitud lógica. Se emplean las hojas de especificaciones de dicho circuito para efectos comparativos. Esto permite al alumno familiarizarse con las hojas de especificaciones y hacer un uso correcto de éstas.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

Generador de funciones

Osciloscopio

Fuente de voltaje

Compuerta lógica inversora 74LS04

Tarjeta de pruebas, cable, pinzas.

DESARROLLO:

1. Armar el circuito de la Figura 1.1. 2. Configurar el generador de funciones para que Vin sea una señal senoidal con un

offset de 2.5V, voltaje pico a pico de 5 volts y una frecuencia de 100 Hz. 3. Para medir el voltaje de entrada en bajo, VIL, medir en el canal 1 el voltaje en el

tiempo en el cual la señal del canal 2, Vout, comience el flanco de bajada entre el valor lógico 1 y la zona de transición. La tensión eléctrica en el canal 1 es VIL.

4. Para medir el voltaje de entrada en alto, VIH, medir en el canal 1 el voltaje en el tiempo en el cual Vout comience el flanco de subida entre el valor lógico 0 y la zona de transición. La tensión eléctrica en el canal 1 es VIH.

5. Con los valores obtenidos determine el margen de cero, margen de uno, y la amplitud lógica.

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Figura 1.1 Circuito para determinar algunas de las características de desempeño de la compuerta inversora.

6. Para medir el valor de tPLH, cambie la forma de onda de Vin a una señal cuadrada. Los demás parámetros de la señal permenecen igual que en el punto 2. Ajuste el osciloscopio para que pueda medir el intervalo de tiempo transcurrido entre el 50% del flanco de bajada de la señal de entrada y el 50% del flanco de subida de la señal de salida. Ese intervalo de tiempo es tPLH.

7. Para medir el valor de tpHL, mantenga la misma forma de onda y parámetros de Vin, igual que en el punto 6. Ajuste el osciloscopio para que pueda medir el intervalo de tiempo transcurrido entre el 50% del flanco de subida de la señal de entrada y el 50% del flanco de bajada de la señal de salida. Ese intervalo de tiempo es tPHL.

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Ingeniería Electrónica

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Compare cuantitativamente los resultados de la práctica respecto a los valores de las hojas de especificaciones.

3. ¿Hubo diferencias? En caso de existir, ¿a qué se deben? Justifique sus respuestas. 4. Indique la importancia de usar las hojas de especificaciones en el uso del circuito

integrado de la práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de la compuerta comercial 74LS04. Sugerida

A practical approach to digital electronics. Dixon, Alan C.; James L. Antonakos. Upper Saddle River, N.J. Prentice Hall, 2000.

Digital electronics. Bignell, James; Donovan, Robert. Albany, N.Y. Delmar. 2000.

Sistemas Digitales y Tecnologia de Computadores. Ángulo Martínez, Ignacio. Ediciones Paraninfo. S.A. 2007.

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PRÁCTICA 2 Compuertas de la familia lógica DL con una tensión de alimentación de 170

VCD

OBJETIVO Diseñar, construir y probar 2 compuertas lógicas de la familia DL con base en las hojas de especificaciones de los componentes empleados.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea la tensión de línea de 127 Volts CA para alimentar una compuerta lógica OR y AND de la familia lógica DL empleando las guías de selección y las hojas de especificaciones de los componentes empleados. Antes de usar los primeros componentes que satisfagan los requerimientos de la práctica, se recomienda optimizar el valor del capacitor C. Esto puede traer significativas ventajas en el costo total de los circuitos.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

Multímetro.

6 Diodos (el alumno determina su matrícula en función de los requisitos expuestos en el texto).

1 fusible (el alumno determina su matrícula sus características en función de los requisitos expuestos en el texto).

7 Resistores (el alumno determina sus valores en función de los requisitos expuestos en el texto).

Tarjeta de pruebas, cable, pinzas.

DESARROLLO:

1. Simular el circuito de la Figura 2.1 y determinar en función del capacitor C la corriente no repetitiva en estado transitorio en los diodos al momento en el que se cierra el interruptor sw1. Determinar la tensión eléctrica y corriente en polarización directa e inversa de los diodos. Calcular la corriente promedio del circuito. En función de este valor determinar las características del fusible a emplear.

2. Determinar el valor de C de tal forma que el voltaje de rizo no afecte desfavorablemente el funcionamiento de las compuertas DL. También calcule el valor de R1 de tal forma que el LED opere a un 80% de su luminosidad.

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Figura 2.1 Fuente de 170 VDC con un LED indicador. El alumno debe calcular los valores de C1 y R1 como indica el texto. La matrícula de los diodos comerciales depende de la elección de dichos valores.

3. Seleccionar los diodos comerciales a usar en función de los valores del punto anterior. Indicar la guía de selección o las hojas de especificaciones consultadas.

4. Armar la compuerta lógicas AND de la familia DL mostradas en la Figura 2.2. Calcular los valores de R2, R3 y R4 necesarios para que la salida en Y cumpla la tabla de verdad de la compuerta AND. Las entradas se denotan como A y B.

5. Armar la compuerta lógicas OR de la familia DL mostradas en la Figura 2.3. Calcular los valores de R2, R3 y R4 necesarios para que la salida en Y cumpla la tabla de verdad de la compuerta OR. Las entradas se denotan como A y B.

6. Llenar una tabla con los voltajes de salida en Y para todas las combinaciones de A y B.

7. Modificar los circuitos de las figuras 2.2 y 2.3 de tal modo que un LED indique el estado de la salida lógica de cada compuerta. Puede emplear lógica positiva o negada.

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Figura 2.2 Compuerta AND con una tensión de alimentación de 170 VDC. Los interruptores SW2 y SW3 determinan los valores lógicos de A y B, respectivamente.

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Ingeniería Electrónica

Figura 2.3 Compuerta OR con una tensión de alimentación de 170 VDC. Los interruptores SW2 y SW3 determinan los valores lógicos de A y B, respectivamente.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Indique cómo influye el valor de C en a. la operación del circuito b. el costo del circuito

3. Compare cuantitativamente los resultados de la práctica respecto a los valores teóricos.

4. ¿Hubo diferencias? En caso de existir, ¿a qué se deben? 5. Justifique la importancia de usar las hojas de especificaciones en el diseño de los

circuitos de la práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A practical approach to digital electronics. Dixon, Alan C.; James L. Antonakos. Upper Saddle River, N.J. Prentice Hall, 2000.

Digital electronics. Bignell, James; Donovan, Robert. Albany, N.Y. Delmar. 2000.

Sistemas Digitales y Tecnologia de Computadores. Ángulo Martínez, Ignacio. Ediciones Paraninfo. S.A. 2007.

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PRÁCTICA 3 Compuertas de la familia lógica RTL y RTL modificada

OBJETIVO Diseñar, construir y probar 2 compuertas lógicas de la familia RTL y una compuerta inversora de la familia RTL modificada con base en las hojas de especificaciones de los componentes empleados para examinar las funciones de transferencia reales de dichas compuertas.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea la tensión de línea de 5 Volts CD para alimentar una compuerta lógica OR y AND de la familia lógica RTL empleando las hojas de especificaciones de los componentes empleados.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

4 Transistores 2N2222

Multímetro en el que se pueda medir la hfe de los transistores.

Fuente de alimentación

Osciloscopio

Medio de almacenamiento para grabar los datos del osciloscopio a usar (disquete de 3 ½ pulgadas o una unidad de memoria flash‐USB).

8 Resistores (sus valores los debe calcular el alumno).

1 potenciómetro (su valor lo debe calcular el alumno).

Tarjeta de pruebas, cable, pinzas.

DESARROLLO: Compuerta NOR

1. Determinar los valores de Rb1 y Rc1 para el circuito de la Figura 3.1 de tal forma que VIH = 2.3 Volts y el fan‐out = 6.

2. Armar el circuito de la Figura 3.1. 3. Aplicar en la entrada A una tensión de 0 Volts mientras que la entrada B se conecta

al generador de funciones con sea una señal senoidal con un offset de 2.5V, voltaje pico a pico de 5 volts y una frecuencia de 100 Hz.

4. Graficar la función de transferencia del circuito (Vout en función de Vin). 5. Obtener un conjunto de trazas para graficar en 3 dimensiones Vout en función de

los voltajes de entrada en A, Vin(A), y en B, Vin(B). Se sugiere este procedimiento: mientras se aplica la misma señal descrita en el punto 5 a la entrada B,

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incrementar lentamente Vin(A), hasta llegar a 5 Volts. Almacenar al menos 15 trazas representantivas de Vout en función de Vin(B) y graficar los datos obtenidos usando Matlab o algún programa informático similar.

6. Describa el comportamiento mostrado en el punto 5.

Compuerta NAND 7. Determinar los valores de Rb2 y Rc2 para el circuito de la Figura 3.2 de tal forma

que VIH = 2.9 Volts y el fan‐out = 4. 8. Armar el circuito de la Figura 3.2. 9. Aplicar en la entrada A una tensión de 5 Volts mientras que la entrada B se conecta

al generador de funciones con sea una señal senoidal con un offset de 2.5V, voltaje pico a pico de 5 volts y una frecuencia de 100 Hz.

10. Graficar la función de transferencia del circuito (Vout en función de Vin). 11. Obtener un conjunto de trazas para graficar en 3 dimensiones Vout en función de

los voltajes de entrada en A, Vin(A), y en B, Vin(B). Se sugiere este procedimiento: mientras se aplica la misma señal descrita en el punto 9 a la entrada B, decrementar lentamente Vin(A), hasta llegar a 0 Volts. Almacenar al menos 15 trazas representantivas de Vout en función de Vin(B) y graficar los datos obtenidos usando Matlab o algún programa informático similar.

12. Describa el comportamiento mostrado en el punto 11.

Compuerta NOT modificada 13. Arme el circuito de la Figura 3.3 con los mismos valores de Rb1 y Rc1 que usó para

el circuito de la Figura 3.1. Calcule el valor de Rx de tal forma que permita ver con claridad el comportamiento completo de VIH en función de Rx.

14. Grafique tPLH y tPHL en función del valor de Rx. Sugerencia: ver el procedimiento para el cálculo de tPLH y tPHL en la práctica 1.

Figura 3.1 Compuerta NOR de la familia lógica RTL.

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Figura 3.2 Compuerta NAND de la familia lógica RTL.

Figura 3.3 Compuerta NOT de la familia lógica RTL modificada.

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RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. ¿De qué forma aumentó su entendimiento del comportamiento de las funciones de transferencia obtener los datos para graficarlos en 3 dimensiones?

3. Compare cuantitativamente los resultados de la práctica respecto a los valores teóricos.

4. ¿Hubo diferencias? En caso de existir, ¿a qué se deben? 5. De acuerdo a los resultados obtenidos, qué efecto tiene la incorporación del

resistor Rx en el circuito de la Figura 3.3 en… a) los tiempos de propagación? b) el valor de VIH?

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A practical approach to digital electronics. Dixon, Alan C.; James L. Antonakos. Upper Saddle River, N.J. Prentice Hall, 2000.

Digital electronics. Bignell, James; Donovan, Robert. Albany, N.Y. Delmar. 2000.

Sistemas Digitales y Tecnologia de Computadores. Ángulo Martínez, Ignacio. Ediciones Paraninfo. S.A. 2007.

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PRACTICA 4 Determinación de algunas características de desempeño de un circuito

digital de la familia CMOS

OBJETIVO Determinar algunas de las características de desempeño de un circuito de la familia CMOS para compararlas con las hojas de especificaciones.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea una compuerta lógica inversora comercial con matrícula 74HC04 para determinar algunas de sus características de desempeño: VIL, VIH, tPLH, tPHL, fan‐out, margen de cero, margen de uno, y la amplitud lógica. Se emplean las hojas de especificaciones de dicho circuito para efectos comparativos. Esto permite al alumno familiarizarse con las hojas de especificaciones y hacer un uso correcto de éstas.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

Generador de funciones

Osciloscopio

Fuente de voltaje

Compuerta lógica inversora 74LS04

Tarjeta de pruebas, cable, pinzas.

DESARROLLO:

1. Armar el circuito de la Figura 4.1. 2. Configurar el generador de funciones para que Vin sea una señal senoidal con un

offset de 2.5V, voltaje pico a pico de 5 volts y una frecuencia de 100 Hz. 3. Para medir el voltaje de entrada en bajo, VIL, medir en el canal 1 el voltaje en el

tiempo en el cual la señal del canal 2, Vout, comience el flanco de bajada entre el valor lógico 1 y la zona de transición. La tensión eléctrica en el canal 1 es VIL.

4. Para medir el voltaje de entrada en alto, VIH, medir en el canal 1 el voltaje en el tiempo en el cual Vout comience el flanco de subida entre el valor lógico 0 y la zona de transición. La tensión eléctrica en el canal 1 es VIH.

5. Con los valores obtenidos determine el margen de cero, margen de uno, y la amplitud lógica.

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Ingeniería Electrónica

Figura 4.1 Circuito para determinar algunas de las características de desempeño de la compuerta inversora.

6. Para medir el valor de tPLH, cambie la forma de onda de Vin a una señal cuadrada. Los demás parámetros de la señal permenecen igual que en el punto 2. Ajuste el osciloscopio para que pueda medir el intervalo de tiempo transcurrido entre el 50% del flanco de bajada de la señal de entrada y el 50% del flanco de subida de la señal de salida. Ese intervalo de tiempo es tPLH.

7. Para medir el valor de tpHL, mantenga la misma forma de onda y parámetros de Vin, igual que en el punto 6. Ajuste el osciloscopio para que pueda medir el intervalo de tiempo transcurrido entre el 50% del flanco de subida de la señal de entrada y el 50% del flanco de bajada de la señal de salida. Ese intervalo de tiempo es tPHL.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Compare cuantitativamente los resultados de la práctica respecto a los valores de las hojas de especificaciones.

3. Compare los resultados de esta práctica con los de la práctica 1 y justifique las diferencias.

4. ¿Hubo diferencias? En caso de existir, ¿a qué se deben? Justifique sus respuestas. 5. Indique la importancia de usar las hojas de especificaciones en el uso del circuito

integrado de la práctica.

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Ingeniería Electrónica

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de la compuerta comercial 74LS04. Sugerida

A practical approach to digital electronics. Dixon, Alan C.; James L. Antonakos. Upper Saddle River, N.J. Prentice Hall, 2000.

Digital electronics. Bignell, James; Donovan, Robert. Albany, N.Y. Delmar. 2000.

Sistemas Digitales y Tecnologia de Computadores. Ángulo Martínez, Ignacio. Ediciones Paraninfo. S.A. 2007.

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Ingeniería Electrónica

PRÁCTICA 5 Puerto de comunicación USB: escritura en una pantalla LCD

OBJETIVO Construir un circuito para enviar y recibir datos a una pantalla empleando el puerto USB de una computadora.

INTRODUCCIÓN: Construir una interfaz para enviar y recibir datos a un circuito digital empleando el puerto USB de una computadora. El programa informático para controlarla se puede descargar del sitio del curso http://edigital.javiersalas.com, aunque el estudiante puede programar otro en el lenguaje de su preferencia. Para verificar el envío correcto de los datos de salida de dicha interfaz, se emplea una pantalla LCD con una configuración de envío de datos de 4 bits. Aunque el dispositivo emplea un PIC, el estudio de su firmware está más allá de los alcances de este curso. El estudiante solamente lo tendrá que descargar del sitio mencionado y grabar el PIC usando un programador con ayuda del profesor. La alimentación para todo el circuito proviene del mismo puerto USB de la computadora.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

1 computadora

1 pantalla LCD

1 base DIP de 40 pines (se sugiere un zócalo ZIF de 40 pines)

1 PIC18F4550

1 conector USB tipo A

1 cristal de 20 MHz

1 potenciómetro de 20 kΩ

1 resistor de 1 kΩ

2 LEDs

2 capacitores de 22 pF

1 capacitor de 220 nF

1 capacitor electrolítico de 470 µF @ 12V

1 capacitor electrolítico de 0.1 µF @ 12V

Tablilla para circuitos impresos perforada (se recomienda STEREN MOD‐400)

Cautín, soldadura, pasta para soldar, cables, pinzas, etcétera.

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Ingeniería Electrónica

DESARROLLO:

1. Armar el circuito de la Figura 5.1. Se recomienda no soldar el PIC a la tablilla perforada. En su lugar, use una base DIL‐40 o un zócalo ZIF‐40.

2. Grabar el archivo interfaz.hex del sitio http://edigital.javiersalasg.com en el PIC18F4550.

3. Conectar el circuito de la Figura 5.1 a la computadora. Windows (XP/Vista/7) lo reconocerá como un dispositivo de interfaz humana. Durante el proceso de configuración automática del controlador, los dos LEDs de la interfaz parpadearán al mismo tiempo. Cuando haya concluido el reconocimiento de la interfaz, los LEDs encenderán alternadamente.

4. Abrir el proyecto consolaJSG.vbp en Microsoft Visual Basic 6.0 o posterior y probar los comandos para envío de datos.

5. Programar la pantalla para operar con una configuración de envío de datos de 4 bits. Importante: considere los tiempos, indicados en las hojas de especificaciones, que necesita la pantalla LCD para procesar los comandos que le envía antes de enviar el siguiente dato o comando.

6. Incluya en su reporte fotografías de la LCD mostrando la fecha y el nombre de uno de los integrantes del equipo.

7. En su reporte documente las modificaciones realizadas en el programa para esta práctica.

Figura 5.1 Interfaz USB conectada a una pantalla LCD.

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Ingeniería Electrónica

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Presente un resumen de los conocimientos adquiridos en esta práctica. 3. Incluya las recomendaciones que considere pertinentes para la realización de esta

práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A USB Complete: The Developer's Guide. Jan Axelson. Editorial: Lakeview Research LLC. 2009. 4ª ed. Estados Unidos.

Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems. Jan Axelson Editorial: Lakeview Research LLC 4ª ed. Estados Unidos. 2007.

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PRÁCTICA 6 Interfaz entre distintas familias lógicas

OBJETIVO Utilizar un circuito digital que se alimenta con una tensión eléctrica de 3V empleando como fuente de alimentación y control el puerto USB de una computadora (5V).

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplear la interfaz desarrollada en la práctica 5 para enviar y recibir datos a un circuito digital con una tensión de alimentación de 3V empleando el puerto USB de una computadora. El circuito integrado que se va a emplear es un reloj en tiempo real DS1302. Este dispositivo de 8 pines permite contabilizar los segundos, minutos, horas, día del mes, mes, día de la semana, año (incluyendo la compensación de los años bisiestos hasta el año 2100). El programa informático para controlarla se puede descargar del sitio del curso http://edigital.javiersalas.com, aunque el estudiante puede programar otro en el lenguaje de su preferencia. La alimentación para todo el circuito proviene del mismo puerto USB de la computadora. No se permite usar una fuente de alimentación adicional.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

1 computadora

Interfaz con el puerto USB de la práctica 5

Reloj en tiempo real (RTC) DS1302

Cristal de 32.768 kHz

Tablilla para circuitos impresos perforada (se recomienda STEREN MOD‐400)

Los componentes que el estudiante considere necesarios para operar el DS1302 alimentado con 3V a partir del puerto USB sin emplear una fuente de alimentación adicional.

Cautín, soldadura, pasta para soldar, cables, pinzas, etcétera.

DESARROLLO:

1. Diseñar y construir el circuito que cumpla los requerimientos indicados en la introducción de esta práctica. Justificar en el reporte los componentes y describir su funcionamiento.

2. Modificar el programa de la práctica 5 para configurar el RTC con la fecha actual y leerla después de un intervalo de tiempo arbitrario. Los datos de entrada y salida se deben visualizar en la computadora.

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Ingeniería Electrónica

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Presente un resumen de los conocimientos adquiridos en esta práctica. 3. Incluya las recomendaciones que considere pertinentes para la realización de esta

práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A USB Complete: The Developer's Guide. Jan Axelson. Editorial: Lakeview Research LLC. 2009. 4ª ed. Estados Unidos.

Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems. Jan Axelson Editorial: Lakeview Research LLC 4ª ed. Estados Unidos. 2007.

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PRÁCTICA 7 Lectura de un conversor analógico‐digital (CAD) serial

OBJETIVO Desplegar en una computadora el valor de tensión eléctrica leído por un conversor analógico digital (CAD) empleando el protocolo de comunicación I2C.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea la interfaz desarrollada en la práctica 5 para leer el valor de un CAD empleando el puerto USB de una computadora. El CAD que se va a emplear tiene la matrícula ADS1113. Este dispositivo de 10 pines permite convertir de 8 hasta 860 muestras/segundo en cualquiera de sus 4 canales, dependiendo la resolución deseada: de 8 a 16 bits. Contiene su propio voltaje de referencia y es capaz de comunicarse empleando el protocolo I2C. El programa informático para controlar la interfaz con el puerto USB se puede descargar del sitio del curso http://edigital.javiersalas.com, aunque el estudiante puede programar otro en el lenguaje de su preferencia. La alimentación para todo el circuito proviene del mismo puerto USB de la computadora. No se permite usar una fuente de alimentación adicional.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

1 computadora

Interfaz con el puerto USB de la práctica 5

Circuito integrado ADS1113

Tablilla para circuitos impresos perforada (se recomienda STEREN MOD‐400)

Buffer 74LS07

2 Resistores 10 kΩ

Cautín, soldadura, pasta para soldar, cables, pinzas, etcétera

DESARROLLO: 1. Diseñar y construir el circuito que cumpla los requerimientos indicados en la

introducción de esta práctica. En la Figura 7.1 se sugiere cómo armar la parte del circuito que añade a la interfaz de la práctica 5 la capacidad de comunicarse empleando el protocolo I2C. Justificar en el reporte los componentes y describir su funcionamiento.

2. Modificar el programa de la práctica 5 para configurar el ADS1113 para una lectura de 8 muestras por segundo con una resolución de 16 bits. Los datos leídos por el ADS1113 se deben visualizar en la computadora.

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Figura 7.1 Interfaz USB conectada a una compuerta 74LS07 para establecer comunicación con el protocolo I2C.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Presente un resumen de los conocimientos adquiridos en esta práctica. 3. Incluya las recomendaciones que considere pertinentes para la realización de esta

práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A USB Complete: The Developer's Guide. Jan Axelson. Editorial: Lakeview Research LLC. 2009. 4ª ed. Estados Unidos.

Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems. Jan Axelson Editorial: Lakeview Research LLC 4ª ed. Estados Unidos. 2007.

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PRÁCTICA 8 Lectura y escritura de una memoria EEPROM serial

OBJETIVO Leer y escribir en una memoria EEPROM serial desde una computadora valores en formato decimal empleando el protocolo de comunicación I2C.

INTRODUCCIÓN: En esta práctica se emplea la interfaz desarrollada en la práctica 5 para leer y escribir en una memoria EEPROM serial desde una computadora valores en formato decimal empleando el protocolo de comunicación I2C. La matrícula de la memoria es 24LC1025, de la empresa Microchip. Este dispositivo de 8 pines permite almacenar hasta 128K x 8 (1024 K bit). La transmisión de datos de lectura/escritura tiene lugar empleando el protocolo I2C. El programa informático para controlar la interfaz con el puerto USB se puede descargar del sitio del curso http://edigital.javiersalas.com, aunque el estudiante puede programar otro en el lenguaje de su preferencia. La alimentación para todo el circuito proviene del mismo puerto USB de la computadora. No se permite usar una fuente de alimentación adicional.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

1 computadora

Interfaz con el puerto USB de la práctica 5

Circuito integrado 24LC1025

Tablilla para circuitos impresos perforada (se recomienda STEREN MOD‐400)

Buffer 74LS07

2 Resistores 10 kΩ

Cautín, soldadura, pasta para soldar, cables, pinzas, etcétera

DESARROLLO: 1. Diseñar y construir el circuito que cumpla los requerimientos indicados en la

introducción de esta práctica. Para adaptar el circuito de la práctica 5, se puede emplear el diagrama de la Figura 8.1. Justificar en el reporte los componentes y describir su funcionamiento.

2. Modificar el programa de la práctica 5 para leer/escribir en la localidad que desee el usuario. Los datos leídos de la memoria 24LC1025 se deben visualizar en la computadora.

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Ingeniería Electrónica

Figura 8.1. Interfaz USB conectada a una compuerta 74LS07 para establecer comunicación con el protocolo I2C (nodos SDA y SCL).

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

1. Explique si la metodología fue adecuada para el objetivo planteado. Sugiera alguna mejora en el desarrollo.

2. Presente un resumen de los conocimientos adquiridos en esta práctica. 3. Incluya las recomendaciones que considere pertinentes para la realización de esta

práctica.

REFERENCIAS

Requerida

Apuntes del curso de Electrónica Digital. Salas‐García, Javier. Inédito. 2011. http://www.edigital.javiersalasg.com/

Hojas de especificaciones de los componentes empleados. Sugerida

A USB Complete: The Developer's Guide. Jan Axelson. Editorial: Lakeview Research LLC. 2009. 4ª ed. Estados Unidos.

Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems. Jan Axelson Editorial: Lakeview Research LLC 4ª ed. Estados Unidos. 2007.