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ELECTRÓNICA DIGITAL Y
MICROCONTROLADORES
Ph.D. Yeison Javier Montagut Ferizzola
Ph.D. Robinson Torres Villa
Ing. Biomédica, EIA-CES
Envigado, julio de 2011
OBJETIVO GENERAL
Diseñar sistemas electrónicos digitales básicos apoyándose en
sus principios y leyes, inculcando el sentido de
responsabilidad, creatividad, pensamiento analítico y trabajo
en equipo para el desarrollo de proyectos en el área de la
ingeniería biomédica.
METODOLOGÍA
•Clases magistrales
•Laboratorios
•Análisis
•Diseño
•Simulación
CONTENIDO
•Sistemas digitales
•Sistemas combinacionales de mayor integración
•Sistemas secuenciales
•Microcontroladores
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
OBJETIVO GENERAL
Clasificar las diferentes compuertas digitales de
1. Compuertas digitales (2 horas)
acuerdo a su respuesta lógica.
Implementar un sistema combinacional básico en
2. Sistema digital en FPGA (2 horas)
una FPGA
Diseñar un sistema digital basado en lógica
3. Sistema digital combinacional (2 horas)
combinacional.
Diseñar un sistema digital basado en lógica
4. Sistema digital secuencial (2 horas)
secuencial.
Implementar
5. Microcontroladores (programación en lenguaje
ensamblador (2 horas)
microcontroladores
horas)
aplicación
programados
básica
en
con
lenguaje
ensamblador.
Implementar
6.Sistema basado en microcontroladores (2
una
una
aplicación
completa
microcontroladores (programación + hardware).
de
EVALUACIÓN
•Parcial (20%) – Lunes 12 de septiembre.
•Final (30%) - Martes 15 de noviembre. Tema: Todo.
•Laboratorios (20%) -6-
•Proyecto integrador (15%)
•Exámenes cortos (5) y trabajos(15%)
Fechas claves:
• Examen
• Parcial: lunes 12 de septiembre.
• Final: Martes 15 de noviembre.
• Talleres
• Taller parcial: Jueves 8 de septiembre
• Taller final: Jueves 10 de noviembre
• Laboratorios:
• L1: Lunes 25 de julio y lunes 1 de agosto.
• L2: Lunes 8 y Martes 16 de agosto.
• L3: Lunes 22 y Lunes 29 de agosto.
• L4: Lunes 5 y Martes 6 de septiembre.
• L5: Lunes 3 y Lunes 10 de octubre.
• L6: Jueves 3 y Martes 8 de noviembre.
Fechas claves:
• Quices:
• Q1: Jueves 4 de agosto.
• Q2: Jueves 18 de agosto.
• Q3: Jueves 1 de septiembre.
• Q4: Jueves 6 de octubre.
• Q5: Martes 1 de noviembre.
• Trabajo experimental extra clase (jueves 10 de
noviembre)
• Asesorías (oficina 104c – sede las palmas):
• Lunes: 08:00 – 10:00
• Martes: 08:00 – 10:00
• Jueves: 10:00 – 12:00
• Días sin clase:
• Jueves 28 de julio y Jueves 13 de octubre.
BIBLIOGRAFÍA
MARCOVITZ, Alan B. Diseño digital. 2 ed. México: McGraw-Hill, 2005. (621.395/M321).
MANO, M. Diseño Digital. 3 ed. México: Prentice Hall, 2003. (621.395/M877).
FLOYD, Thomas L. Fundamentos de sistemas digitales. 7 ed. Upper Saddle River: Pearson/Prentice Hall,
2000. (621.382/F645/7ed).
ANGULO, José María y ANGULO, Ignacio. Microcontroladores PIC: la solución en un chip. 5 ed.
México : McGraw-Hill, 2006. (004.24/C965m/5ed).
VALDÉS, Fernando E. y PALLÁS, Ramón. Microcontroladores: fundamentos y aplicaciones con PIC.
México: Alfaomega S.A. 2007. (004.24/V145).
UYEMURA, John. Diseño de sistemas digitales. 6. ed. México: Prentice-Hall, 1997.
MANO, Morris. y KIME, Charles. Fundamentos de diseño lógico y de computadores. México: Pearson,
1998. (621.39/M875/3ed).
ANGULO, José María y ANGULO, Ignacio. Microcontroladores PIC: diseño práctico de aplicaciones.
Primera parte: el PIC16F84. Lenguajes PBASIC y ensamblador. 3 ed. Madrid: McGraw-Hill, 2003.
(004.24/A594).
KIME, Charles R. y MORRIS, M. Fundamentos de diseño lógico y de computadores. 3 ed. Madrid :
Pearson/Prentice Hall, 2005. (621.39/M875).
BROWN, Stephen y VRANESIC, Zvonko. Fundamentals of digital logic with VHDL design. 3 ed. New
York: McGraw-Hill, 2009. (621.395/B877/3ed).
MORRIS, M. Diseño digital. 3 ed. México: Pearson/Prentice Hall, 2003. (621.395/M877).
GARCÍA, Eduardo. Compilador C CCS y simulador Proteus para microcontroladores PIC. México:
Alfaomega S.A. 2008. (005.45/G216).
CAPITULO 1: SISTEMAS DIGITALES
1.1 INTRODUCCIÓN: Mundo discreto
http://elizabethredmond.greenoptions.com/files/images/electric%20generator_0.jpg
http://static.howstuffworks.com/gif/cd-sample0.gif
Forma natural de las señales. Tiene infinitos puntos:
función continua
CAPITULO 1: SISTEMAS DIGITALES
1.1 INTRODUCCIÓN: Mundo discreto o muestreado
http://nexus404.com/Blog/2007/04/18/animated-led-clock/
http://thestereobus.com/wp-content/uploads/2008/01/sampled_signal.png
Tiene puntos finitos: Señal discontinua
Digitalización de una señal analógica
ADC
𝒇(𝒕)
Muestreador
Cuantificador
Codificador
𝒇(𝒏)
0111001
Digitalización de una señal analógica
Analógica
Muestreada (tiempo)
Cuantificada (Amplitud)
Digital (Tiempo-ampitud)
http://rodrigocadiz.com/imc/html/img156.png
Sistema de conversión A/D-D/A
Analógico
Conversión A/D
Digital
Analógico
Conversión D/A
http://images.apple.com/uk/pro/techniques/connectingguitar/images/image_connectingguitar2.jpg
Sistema de conversión A/D-D/A
Entrada
analógica
Filtro
antialising
Conversor
A/D
Conversor
D/A
Procesamiento
digital
Filtro antiimagen
Salida
analógica
Proceso de cuantización
Resolución en amplitud
http://www.webkinesia.com/games/images/
Proceso de muestreo
Resolución temporal
http://zone.ni.com/images/reference/en-XX/help/371361B-01/loc_eps_samples.gif
Teorema del muestreo
Teorema de Shanon-Nyquist: Para reproducir fielmente una señal
analógica se debe muestrear como mínimo al doble del máximo componente
frecuencial de la señal
fm  2 * fs
f m : Frecuencia de muestreo
f s : Max comp frec de la señal
El filtro antialising garantiza que la señal a muestrear tenga un rango
definido de frecuencias
Representación de señales digitales
Estados lógicos: Los valores que toma una señal digital se construyen a
partir de una representación de dos estados lógicos
Apagado
http://www.hispapanels.com/tienda/images/onoffon.jpg
Encendido
http://www.opencockpits.com/catalog/images/onoff.jpg
http://www.artistsvalley.com/images
Representación de señales digitales
Funciones lógicas:
Es la relación que se establece entre dos variables
lógicas
Interruptor
Bombilla
Apagado
Apagado
Encendido
Encendido
I
B
Falso
Falso
Verdadero
Verdadero
I
B
0
0
1
1
Variables lógicas
Tabla de verdad
Representación de señales digitales
Funciones lógicas de varias variables
SW1
SW2
SW-SPST
SW-SPST
L1
12V
BAT1
9V
SW1
SW2
0
0
0
1
1
0
1
1
L1
Representación de señales digitales
Funciones lógicas de varias variables
SW3
SW-SPST
BAT2
L2
SW4
12V
9V
SW-SPST
SW3
SW4
0
0
0
1
1
0
1
1
L2
Compuertas lógicas
Son representaciones esquemáticas de funciones lógicas,
tienen su propia tabla de verdad y permiten la formación de
diagramas lógicos
http://lc.fie.umich.mx/~jfelix/LabDigI/Practicas/P4/Lab_Digital_I-4_html_m41e0209.png
Compuertas lógicas
Construcción circuital
http://i43.tinypic.com/2qa5ylc.jpg
Compuertas lógicas
Construcción circuital
http://i43.tinypic.com/2qa5ylc.jpg