Download Circuitos Digitales 2011-I - ALUMNOS FISI

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, Decana de América)
FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA
Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Sistemas
SILABO
1. ESPECIFICACIONES GENERALES
Nombre del curso
Código del curso
Duración del curso
Forma de dictado
Horas semanales
Naturaleza
Número de créditos
Prerrequisitos
Semestre académico
: Circuitos Digitales
: 204007
: Semestral
: Teórico – práctico - experimental
: T=02h, P=02h, L=02h
: Básico de la profesión
: 04
: 203007 - Electromagnetismo
: 2011- I
2. SUMILLA
Magnitudes analógicas y digitales Sistemas Numéricos y Codificación, Álgebra Boleana y
Compuertas Lógicas, Funciones Lógicas, Análisis y Diseño de Circuitos Combinacionales,
Bloques Combinacionales Aritméticos, Bloques Combinacionales Lógicos, Fundamentos de
Circuitos Secuenciales, Análisis de Circuitos Secuenciales Diseño de Circuitos Secuenciales:
Análisis y diseño de registros, Análisis y diseño de contadores, Análisis y Diseño de Máquinas
de Estados Finitas (FSM) de aplicación real.
3. OBJETIVO GENERAL
Analizar y diseñar de Circuitos Combinacionales y Circuitos Secuenciales de aplicación real en
las Microcomputadoras, emplea de manera optima Circuitos Integrados (Chips) de baja y media
escala de integración, Diseña y modela con Máquinas de Estados Finitas (FSM) Sistemas
Digitales de aplicación Real, con propiedad.
4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Iniciar el estudio del área de los Circuitos digitales, Interpretar el álgebra de Boole como base
teórica para los mismos, Interpretar el manejo de los sistemas de numeración como elementos
de representación de información, Interpretar la utilización del sistema de numeración binaria y
sus códigos derivados, Interpretar y diferenciar los conceptos de sistemas digitales programados
y programables, Identificar los distintos tipos de Circuitos digitales programados:
combinacionales y secuenciales, Dominar las herramientas básicas de análisis, diseño e
implementación aplicables a los mismos, Analizar las unidades elementales de utilización
frecuente en circuitos digitales, Plantear los conceptos básicos sobre electrónica digital que
permitan el uso de manuales de especificación técnica de circuitos integrados, Adquirir
conceptos sobre depuración y puesta en marcha de implementaciones de circuitos digitales y su
simulación mediante el uso de programas de computación.
5. CONTENIDO ANALÍTICO POR SEMANAS:
1
1º Semana: INTRODUCCION A LOS CIRCUITOS DIGITALES
Teoría
Introducción a los sistemas digitales. Conceptos básicos. Magnitudes analógicas. Magnitudes
digitales. Su representación y medición. La necesidad de la utilización de las magnitudes
digitales para representar magnitudes analógicas. Evolución hacia los circuitos integrados
Concepto de conversión analógico-digital y de conversión digital-analógica.
Práctica
Teoría del muestreo de señales
Laboratorio
Uso del Multímetro, Protoboard, Dispositivos Eléctricos y Electrónicos (C, R, LED, CI), Uso
del Software de simulación winbreadboard.
2º Semana: SISTEMAS NUMÉRICOS Y CODIFICACIÓN
Teoría
Introducción. Sistemas Posicionales. Representación de números enteros y fraccionarios.
Conversión entre sistemas de numeración. Sistemas básicos utilizados en los sistemas digitales:
sistema binario, sistema octal, sistema hexadecimal. Conversión directa entre estos sistemas.
Representación de números negativos. Complemento a dos. Operaciones aritméticas. Sumas y
restas con números enteros y fraccionarios. Algoritmos para la multiplicación y división en el
sistema binario. Codificación binaria. Utilización de códigos para la representación binaria de
números o de textos. Códigos numéricos BCD, GRAY. Códigos alfanuméricos. Paridad.
Códigos para detección de errores. Códigos para corrección de errores.
Práctica
Ejercicios y problemas de conversión y operaciones aritméticas entre sistemas de numeración
con números enteros y fraccionarios.
Laboratorio
Implementación de circuitos de conversión decimal a binario, binario a decimal, conversión de
binario a octal
3º Semana: ALGEBRA BOOLEANA Y COMPUERTAS LOGICAS
Teoría
Postulados De Álgebra De Boole, Compuertas universales AND, OR, NOT. Representación
alternas de las compuertas lógicas.
Práctica
Ejercicios y problemas de Aplicación de los postulados del algebra de conmutación,
familiarización con el empleo de las compuertas lógicas.
Laboratorio
Comprobación de las tablas de verdad de las Compuertas lógicas básicas AND, OR, NOT,
NAND, NOR, XOR.
4º Semana: FUNCIONES LÓGICAS
Teoría
Las funciones lógicas como derivado del álgebra de proposiciones. Tablas de verdad. Funciones
básicas. Funciones lógicas de dos variables. Funciones equivalentes. Compuertas lógicas como
elemento de representación de las funciones básicas. Funciones de “n” variables.
Representación de funciones mediante tablas de verdad y mediante ecuaciones lógicas. Relación
entre ambos tipos de representación. Representación de funciones lógicas en dos niveles.
Formas canónicas. Términos mínimos y términos máximos de una función.
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Práctica
Ejercicios de aplicación de funciones lógicas y su representación en forma canónica y términos
máximos y términos mínimos
Laboratorio
Implementación de circuitos combinacionales usando Algebra de Conmutación (Boole).
5º Semana: ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
Teoría
Circuitos lógicos combinatorios. Implementación de funciones lógicas mediante la utilización
de compuertas. Funciones lógicas equivalentes y el concepto de simplificación. Distintos
métodos para la simplificación de funciones lógicas: simplificación por inspección,
simplificación por métodos gráficos (Diagramas de Veitch y de Karnaugh) de 2,3,4 y 5
variables, simplificación por métodos algorítmicos (Quine - McCluskey). Implementación de
funciones lógicas
Práctica
Ejercicios de aplicación del empleo de los mapas V-K , de Quine – McClausky, problemas de
diseño combinacional
Laboratorio
Diseño de circuitos combinacionales empleando mapas de karnaugh
6º Semana: BLOQUES COMBINACIONALES ARITMETICOS
Teoría
Circuitos lógicos combinatorios. Aplicaciones funcionales. Circuitos aritméticos. Sumadores.
Restadores, Unidad Lógica y Aritmética (ALU). Comparadores binarios.
Práctica
Ejercicios y problemas de Circuitos sumadores y restadores asociación de sumadores y ALU.
Laboratorio
Implementación con compuertas lógicas de un semi-sumador, sumador completo, semi-restador,
restador completo, aplicación del CI sumador de un sumador restador
7º Semana: BLOQUES COMBINACIONALES LÒGICOS
Teoría
Codificadores y Decodificadores. Conversores de códigos,.Multiplexores y Demultiplexores.
Implementación de funciones mediante decodificadores
y multiplexores. Memoria ROM. Análisis de riesgos en circuitos combinatorios
Práctica
Ejercicios de implementación y aplicaciones
lógicos.
de funciones con bloques combinacionales
Laboratorio
Implementación del Decodificador BCD a 7 segmentos y Codificador de Prioridad.
Multiplexores y Demultiplexores, comparadores
8º Semana
EXAMEN PARCIAL
9º Semana: FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS SECUÉNCIALES
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Teoría
Circuitos Secuenciales: Conceptos de estado y realimentación Concepto de sincronismo. Tipos
de sincronismo Técnicas de representación de circuitos secuenciales Concepto de biestable
Tipos de biestables, Parámetros temporales de los biestables, Biestables S-R síncrono con
compuertas NAND y compuertas NOR
Práctica
Ejercicios de con circuitos match, temporización.
Laboratorio
Implementación de los circuitos match, comprobación de las tablas de verdad.
10º Semana: CIRCUITOS SECUENCIALES
Teoría
Biestables D, Biestables J-K Biestables T, Biestables maestro-esclavo, Tablas de verdad y tablas
de excitación de los biestables Conversión entre biestables, Biestables síncronos activados por
flancos con habilitación de entrada y/o de salida (Biestables Con Entradas Asíncronas)
Diagramas temporales de los Biestables.
Práctica
Ejercicios con Flip Flops, asociación de Flip Flops, conversión entre Biestables, temporización
con entradas síncronas y asíncronas.
Laboratorio
Comprobación de las tablas de los Flip Flops D, JK , con y sin entradas asíncronas
11º Semana: ANÁLISIS DE CIRCUITOS SECUÉNCIALES
Teoría
Definiciones previas, variables de estado, variables de excitación, Tablas y diagramas de estado.
Metodología de análisis de circuitos secuenciales. Análisis temporal
Práctica
Aplicaciones de análisis de circuitos secuénciales con diferentes tipos de Flip Flops,
temporización y evaluación de salidas
Laboratorio
Implementación de circuitos con dos o más Flip Flops. Análisis temporal del circuito
12º Semana: DISEÑO DE CIRCUITOS SECUÉNCIALES
Teoría
Técnicas de diseño de circuitos secuénciales con Flip Flops, uso de las tablas de excitación de
los Flip flops
Práctica
Ejercicios de diseño con aplicación de la metodología de diseño de circuitos secuenciales.
Laboratorio
Diseño e Implementación de circuito secuénciales.
13º Semana: REGISTROS
Teoría
Concepto de registro. Tipos de registros. Tipos de entradas en los registros.
Registros de almacenamiento paralelo. Registros de desplazamiento serie/serie. Registros de
conversión serie/paralelo. Registros de conversión paralelo/serie. Registros de desplazamiento.
Registros programables universales. Interconexión de registros. Banco de registros.
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Práctica
Ejercicios de análisis y diseño de registros con Flip Flps y Bloques secuénciales.
Laboratorio
Implementación de registro con Flip flops y módulos secuenciales
14º Semana: CONTADORES
Teoría
Concepto de Contador. Tipos de contadores. Contadores asíncronos. Contadores síncronos.
Diagramas temporales, Contador síncrono ascendente módulo 2n-1.Contador síncrono
descendente módulo 2n-1. Contador síncrono reversible módulo 2n-1.Contador síncrono A-B.
Divisor de frecuencia. Asociación de contadores síncronos
Práctica
Ejercicios de análisis y diseño de contadores con Flip Flops y bloques secuenciales.
Laboratorio
Implementación de circuitos contadores con Flip Flops y bloques secuenciales
15º Semana: Máquina Finita De Estados (FSM).
Teoría
Concepto de máquina finita de estados (FSM).Tipos de FSM, Máquina de Mealy.
Máquina de Moore. Síntesis de FSM, Síntesis de máquinas de Mealy, Síntesis de máquinas de
Moore. Minimización de maquinas de estado, tabla de implicación, análisis de FSM, Análisis de
máquinas de Mealy. Análisis de máquinas de Moore. Sincronización de entradas en máquinas
secuénciales.
Práctica
Ejercicios de aplicación de diseño de maquinas de estado , aplicando la metodología y la técnica
de reducción de estados.
Laboratorio
Implementación de diseños de máquinas de estado de aplicación real
16º Semana
EXAMEN FINAL
17º Semana
EXAMEN SUSTITUTORIO
6. METODOLOGÍA
En las clases de teoría predomina la clase magistral apoyada con pizarra, transparencias y/o
equipo multimedia, fomentando la intervención de los estudiantes mediante interrupciones
como respuesta a preguntas o manifestaciones espontáneas.
En las clases practicas, el método preferentemente empleado será el inductivo o experimental, al
comienzo de la clase practica se facilitara al estudiante la información necesaria, así como una
guía de realización.
En los laboratorios, Guía de cada una de los laboratorios a implementar con control de
asistencia.
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7. EVALUACIÓN
El alumno será evaluado de la siguiente forma:
a.-) En prácticas se exigirá al alumno la presentación de una memoria o trabajo por cada
práctica realizada la cual será evaluada. La nota final de la carpeta de prácticas será la media de
las notas obtenidas en las prácticas. Los exámenes de conocimientos adquiridos durante las
prácticas serán tres (03) en cada tercio del total del curso.
b.-) En teoría se realizarán dos exámenes: un examen parcial a mitad de semestre y otro examen
al final del semestre.
c.-) En Laboratorio se tomara en cuenta la asistencia, y las guías de laboratorio implementadas
en perfecto estado de funcionamiento.
La asignatura se considerará superada si se han aprobado simultáneamente, las prácticas y la
teoría, además de los laboratorios.
PF= (EP + EF+ PPL)/3
PPC= ( PPC + PL)/2
Donde:
PF
EP
EF
PPC
PL
PPL
: Promedio Final
: Examen Parcial
: Examen Final
: Promedio de Prácticas Calificadas
: Promedio de Laboratorio
: Promedio de Prácticas y Laboratorio
8. BIBLIOGRAFÍA





Fundamentos De Los Sistemas Digitales
Thomas Floyd
Ed. Prentice Hall 2000
Diseño Digital
Alan B.Marcovitz
Mc Graw Hill Interamericana 2005,2002
Diseño Digital. Principios y Prácticas
Wakerly, JF
Prentice Hall. 2001
Problemas de Circuitos y Sistemas Digitales
Carmen Baena – Manuel Bellido – Albertho Molina –
María del Pilar Parra – Manuel Valencia
Mc -Graw Hill. 1997.
Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales
Nelson, Troy, Carroll, Irwin.
Prentice Hall.1996
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