Kit simulador de electrónica analógica

2. Serie: Recursos didácticos
Tapa:
Imagen combinada de la Supernova Remnamt captada
por el telescopio Hubble - NASA.

4. a u t o r i d a d e s
PRESIDENTE DE LA NACIÓN
Dr. Néstor Kirchner
MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA
Lic. Daniel Filmus
DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE
EDUCACIÓN TECNOLÓGICA
Lic. María Rosa Almandoz
DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE
EDUCACIÓN TECNOLÓGICA
Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

6. Simuladores interconectables
basados en lógica digital
María Claudia Cesetti
Adrián Frapiccini
Daniel Cesca
Daniel Pace

7. Colección Serie “Recursos didácticos”.
Director del Programa: Juan Manuel Kirschenbaum.
Coordinadora general: Haydeé Noceti.
Distribución de carácter gratuito.
Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechos
reservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - Instituto
Nacional de Educación Tecnológica.
La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquier
medio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-
tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en forma
expresa por el editor, viola derechos reservados.
Industria Argentina.
ISBN 950-00-0532-8
Cesetti, María Claudia
Simuladores interconectables basados en lógica digital / María Claudia Cesetti;
Adrián Frapiccini; Daniel Cesca; coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.
- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la
Nación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2006.
152 p. + 1 CD ROM ; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 23)
ISBN 950-00-0532-8
1. Electrónica Digital. I. Frapiccini, Adrián II. Cesca, Daniel
III. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. IV. Título
CDD 621.381 3
Fecha de catalogación: 3/01/2006
Impreso en MDC MACHINE S. A., Marcelo T. de Alvear 4346 (B1702CFZ), Ciudadela,
en marzo 2006
Tirada de esta edición: 2.000 ejemplares

8. Instituto Nacional de Educación Tecnológica
Centro Nacional de Educación Tecnológica
CeNET-Materiales
Serie: “Recursos didácticos”
1 Invernadero automatizado
2 Probador de inyectores y de motores paso a paso
3 Quemador de biomasa
4 Intercomunicador por fibra óptica
5 Transmisor de datos bidireccional por fibra óptica, entre computadoras
6 Planta potabilizadora
7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido
8 Estufa de laboratorio
9 Equipamiento EMA –características físicas de los materiales de construcción–
10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas
11 Biodigestor
12 Entrenador en lógica programada
13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC
14 Relevador de las características de componentes semiconductores
15 Instalación sanitaria de una vivienda
16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios
17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático
18 Biorreactor para la producción de alimentos
19 Ascensor
20 Pila de combustible
21 Generador eólico
22 Auto solar
23 Simuladores interconectables basados en lógica digital
24 Banco de trabajo
25 Matricería. Matrices y moldes
26 Máquina de vapor
27 Sismógrafo
28 Tren de aterrizaje
29 Manipulador neumático
30 Planta de tratamiento de aguas residuales
Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.
Instituto Nacional de Educación Tecnológica.
Saavedra 789. C1229ACE.
Ciudad Autónoma de Buenos Aires.
República Argentina.

9. LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE
ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE
EDUCACIÓN TECNOLÓGICA
El Instituto Nacional de Educación nico-profesional, en el marco de los acuer-
Tecnológica -INET- enmarca sus líneas de dos y resoluciones establecidos por el
acción, programas y proyectos, en las metas Consejo Federal de Cultura y Educación.
de:
• Diseñar y desarrollar un plan anual de
• Coordinar y promover programas capacitación, con modalidades presen-
nacionales y federales orientados a for- ciales, semipresenciales y a distancia, con
talecer la educación técnico-profesional, sede en el Centro Nacional de Educación
articulados con los distintos niveles y ci- Tecnológica, y con nodos en los Centros
clos del sistema educativo nacional. Regionales de Educación Tecnológica y
las Unidades de Cultura Tecnológica.
• Implementar estrategias y acciones de
cooperación entre distintas entidades, • Coordinar y promover programas de
instituciones y organismos –gubernamen- asistencia económica e incentivos fis-
tales y no gubernamentales-, que permi- cales destinados a la actualización y el
tan el consenso en torno a las políticas, desarrollo de la educación técnico-profe-
los lineamientos y el desarrollo de las sional; en particular, ejecutar las
ofertas educativas, cuyos resultados sean acciones relativas a la adjudicación y el
considerados en el Consejo Nacional de control de la asignación del Crédito
Educación-Trabajo –CoNE-T– y en el Fiscal –Ley Nº 22.317–.
Consejo Federal de Cultura y Educación.
• Desarrollar mecanismos de cooperación
• Desarrollar estrategias y acciones desti- internacional y acciones relativas a dife-
nadas a vincular y a articular las áreas de rentes procesos de integración educativa;
educación técnico-profesional con los en particular, los relacionados con los
sectores del trabajo y la producción, a países del MERCOSUR, en lo referente a
escala local, regional e interregional. la educación técnico-profesional.
• Diseñar y ejecutar un plan de asistencia Estas metas se despliegan en distintos pro-
técnica a las jurisdicciones en los aspectos gramas y líneas de acción de responsabilidad
institucionales, pedagógicos, organizativos de nuestra institución, para el período 2003-
y de gestión, relativos a la educación téc- 2007:
VIII

10. Programa 1. Formación técnica, media y Programa 7. Secretaría ejecutiva del Consejo
superior no universitaria: Nacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.
1.1. Homologación y validez nacional de Programa 8. Cooperación internacional.
títulos.
1.2. Registro nacional de instituciones de Los materiales de capacitación que, en esta
formación técnica. ocasión, estamos acercando a la comunidad
1.3. Espacios de concertación. educativa a través de la serie “Recursos
1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati- didácticos”, se enmarcan en el Programa 5
vas. del INET, focalizado en el mejoramiento de
la enseñanza y del aprendizaje de la Tec-
1.5. Fortalecimiento de la gestión institu- nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-
cional; equipamiento de talleres y la- pósitos es el de:
boratorios.
1.6. Prácticas productivas profesiona- • Desarrollar materiales de capacitación
lizantes: Aprender emprendiendo. destinados, por una parte, a la actua-
Programa 2. Crédito fiscal: lización de los docentes de la educación
técnico-profesional, en lo que hace a co-
2.1. Difusión y asistencia técnica.
nocimientos tecnológicos y científicos; y,
2.2. Aplicación del régimen. por otra, a la integración de los recursos
2.3. Evaluación y auditoría. didácticos generados a través de ellos, en
Programa 3. Formación profesional para el las aulas y talleres, como equipamiento
desarrollo local: de apoyo para los procesos de enseñanza
y de aprendizaje en el área técnica.
3.1. Articulación con las provincias.
3.2. Diseño curricular e institucional. Estos materiales didácticos han sido elabora-
3.3. Información, evaluación y certifi- dos por especialistas del Centro Nacional de
cación. Educación Tecnológica del INET y por espe-
Programa 4.Educación para el trabajo y la cialistas convocados a través del Programa de
integración social. las Naciones Unidas para el Desarrollo
–PNUD– desde su línea “Conocimientos
Programa 5. Mejoramiento de la enseñanza
científico-tecnológicos para el desarrollo de
y del aprendizaje de la Tecnología y de la
equipos e instrumentos”, a quienes esta
Ciencia:
Dirección expresa su profundo reconoci-
5.1. Formación continua. miento por la tarea encarada.
5.2. Desarrollo de recursos didácticos.
María Rosa Almandoz
Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-
Directora Ejecutiva del Instituto Nacional de
mación y comunicaciones:
Educación Tecnológica.
6.1. Desarrollo de sistemas y redes. Ministerio de Educación, Ciencia y
6.2. Interactividad de centros. Tecnología
IX

11. LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE
EDUCACIÓN TECNOLÓGICA
Desde el Centro Nacional de Educación tación continua para profesores de educación
Tecnológica –CeNET– encaramos el diseño, técnico-profesional, implementando trayec-
el desarrollo y la implementación de proyec- tos de actualización. En el CeNET contamos
tos innovadores para la enseñanza y el apren- con quince unidades de gestión de apren-
dizaje en educación técnico-profesional. dizaje en las que se desarrollan cursos,
talleres, pasantías, conferencias, encuentros,
El CeNET, así: destinados a cada educador que desee inte-
grarse en ellos presencialmente o a distancia.
• Es un ámbito de desarrollo y evaluación
de metodología didáctica, y de actuali- Otra de nuestras líneas de trabajo asume la
zación de contenidos de la tecnología y responsabilidad de generar y participar en
de sus sustentos científicos. redes que vinculan al Centro con organismos
• Capacita en el uso de tecnología a do- e instituciones educativos ocupados en la
centes, profesionales, técnicos, estudian- educación técnico-profesional, y con organis-
tes y otras personas de la comunidad. mos, instituciones y empresas dedicados a la
tecnología en general. Entre estas redes, se
• Brinda asistencia técnica a autoridades e- encuentra la Red Huitral, que conecta a
ducativas jurisdiccionales y a edu- CeNET con los Centros Regionales de
cadores. Educación Tecnológica -CeRET- y con las
• Articula recursos asociativos, integrando Unidades de Cultura Tecnológica –UCT–
a los actores sociales involucrados con la instalados en todo el país.
Educación Tecnológica.
También nos ocupa la tarea de producir
Desde el CeNET venimos trabajando en dis- materiales de capacitación docente. Desde
tintas líneas de acción que convergen en el CeNET hemos desarrollado distintas series
objetivo de reunir a profesores, a especialistas de publicaciones –todas ellas disponibles en
en Educación Tecnológica y a representantes el espacio web www.inet.edu.ar–:
de la industria y de la empresa, en acciones
compartidas que permitan que la educación • Educación Tecnológica, que abarca mate-
técnico-profesional se desarrolle en la escuela riales que posibilitan una definición cu-
de un modo sistemático, enriquecedor, pro- rricular del área de la Tecnología en el
fundo... auténticamente formativo, tanto para ámbito escolar y que incluye marcos
los alumnos como para los docentes. teóricos generales, de referencia, acerca
del área en su conjunto y de sus con-
Una de nuestras líneas de acción es la de di- tenidos, enfoques, procedimientos y
señar y llevar adelante un sistema de capaci- estrategias didácticas más generales.
X

12. • Desarrollo de contenidos, nuestra segunda estrategias –curriculares, didácticas y
serie de publicaciones, que nuclea fascícu- referidas a procedimientos de construc-
los de capacitación en los que se profun- ción– que permiten al profesor de la edu-
diza en los campos de problemas y de cación técnico-profesional desarrollar,
contenidos de las distintas áreas del cono- con sus alumnos, un equipamiento
cimiento tecnológico, y que recopila, tam- específico para integrar en sus clases.
bién, experiencias de capacitación docente
desarrolladas en cada una de estas áreas. Desde esta última serie de materiales de
capacitación, nos proponemos brindar he-
• Educación con tecnologías, que propicia el rramientas que permitan a los docentes no
uso de tecnologías de la información y de sólo integrar y transferir sus saberes y capaci-
la comunicación como recursos didácti- dades, sino también, y fundamentalmente,
cos, en las clases de todas las áreas y acompañarlos en su búsqueda de soluciones
espacios curriculares. creativas e innovadoras a las problemáticas
con las que puedan enfrentarse en el proceso
• Educadores en Tecnología, serie de publica- de enseñanza en el área técnica.
ciones que focaliza el análisis y las pro-
puestas en uno de los constituyentes del En todos los casos, se trata de propuestas de
proceso didáctico: el profesional que enseñanza basadas en la resolución de pro-
enseña Tecnología, ahondando en los blemas, que integran ciencias básicas y
rasgos de su formación, de sus prácticas, tecnología, y que incluyen recursos didácti-
de sus procesos de capacitación, de su cos apropiados para la educación
vinculación con los lineamientos curricu- técnico–profesional.
lares y con las políticas educativas, de
interactividad con sus alumnos, y con Los espacios de problemas tecnológicos, las
sus propios saberes y modos de hacer. consignas de trabajo, las estrategias de
enseñanza, los contenidos involucrados y,
• Documentos de la escuela técnica, que finalmente, los recursos didácticos están
difunde los marcos normativos y curricu- planteados en la serie de publicaciones que
lares que desde el CONET –Consejo aquí presentamos, como un testimonio de
Nacional de Educación Técnica- deli- realidad que da cuenta de la potencialidad
nearon la educación técnica de nuestro educativa del modelo de problematización en
país, entre 1959 y 1995. el campo de la enseñanza y del aprendizaje
de la tecnología, que esperamos que resulte
• Ciencias para la Educación Tecnológica, de utilidad para los profesores de la edu-
que presenta contenidos científicos aso- cación técnico-profesional de nuestro país.
ciados con los distintos campos de la tec-
nología, los que aportan marcos concep-
tuales que permiten explicar y funda-
mentar los problemas de nuestra área. Juan Manuel Kirschenbaum
Director Nacional del Centro Nacional de
• Recursos didácticos, que presenta con- Educación Tecnológica.
tenidos tecnológicos y científicos, Instituto Nacional de Educación Tecnológica
XI

13. LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”
Desde esta serie de publicaciones del Centro tecnológicos y conceptos científicos aso-
Nacional de Educación Tecnológica, nos pro- ciados.
ponemos: 3 Hacia una resolución técnica. Manual
de procedimientos para la construc-
• Poner a consideración de los educadores ción y el funcionamiento del equipo.
un equipamiento didáctico a integrar en Aquí se describe el equipo terminado y se
los procesos de enseñanza y de apren- muestra su esquema de funcionamiento;
dizaje del área técnica que coordinan.
se presentan todas sus partes, y los mate-
• Contribuir a la actualización de los riales, herramientas e instrumentos nece-
docentes de la educación técnico-profe- sarios para su desarrollo; asimismo, se
sional, en lo que hace a conocimientos pauta el “paso a paso” de su construc-
tecnológicos y científicos.
ción, armado, ensayo y control.
Inicialmente, hemos previsto el desarrollo de 4 El equipo en el aula. En esta parte del
veinte publicaciones con las que intentamos material escrito, se retoman las situa-
abarcar diferentes contenidos de este campo ciones problemáticas iniciales, aportando
curricular vastísimo que es el de la educación sugerencias para la inclusión del recurso
técnico-profesional. didáctico construido en las tareas que
docente y alumnos concretan en el aula.
En cada una de estas publicaciones es posible 5 La puesta en práctica. Este tramo de
reconocer una estructura didáctica común: la publicación plantea la evaluación
del material didáctico y de la experien-
1 Problemas tecnológicos en el aula. En cia de puesta en práctica de las estrate-
esta primera parte del material se gias didácticas sugeridas. Implica una
describen situaciones de enseñanza y de retroalimentación –de resolución vo-
aprendizaje del campo de la educación luntaria– de los profesores destinata-
técnico-profesional centradas en la re- rios hacia el Centro Nacional de
solución de problemas tecnológicos, y se Educación Tecnológica, así como el
presenta una propuesta de equipamiento punto de partida para el diseño de
didáctico, pertinente como recurso para nuevos equipos.
resolver esas situaciones tecnológicas y
didácticas planteadas. Esta secuencia de cuestiones y de momentos
2 Encuadre teórico para los problemas. didácticos no es azarosa. Intenta replicar –en
En vinculación con los problemas didác- una producción escrita– las mismas instancias
ticos y tecnológicos que constituyen el de trabajo que los profesores de Tecnología
punto de partida, se presentan conceptos ponemos en práctica en nuestras clases:
XII

14. XIII

15. Es a través de este circuito de trabajo (pro- desencadenante– suele estar distribuida
blema-respuestas iniciales-inclusión teórica- materialmente –en equipamiento, en
respuestas más eficaces) como enseñamos y materiales, en herramientas–.
como aprenden nuestros alumnos en el área:
No es lo mismo contar con este equipamien-
• La tarea comienza cuando el profesor to que prescindir de él.
presenta a sus alumnos una situación
codificada en la que es posible recono- Por esto, lo que
cer un problema tecnológico; para con- intentamos des- Caracterizamos como
figurar y resolver este problema, es nece- de nuestra serie recurso didáctico a to-
sario que el grupo ponga en marcha un de publicacio- do material o compo-
nente informático se-
proyecto tecnológico, y que encare análi- nes es acercar al leccionado por un edu-
sis de productos o de procesos desarro- profesor distin- cador, quien ha evalua-
llados por distintos grupos sociales para tos recursos di- do en aquél posibili-
resolver algún problema análogo. dácticos que a- dades ciertas para ac-
Indudablemente, no se trata de cualquier yuden a sus a- tuar como mediador
entre un problema de la
problema sino de uno que ocasiona lumnos en esta realidad, un contenido
obstáculos cognitivos a los alumnos tarea de proble- a enseñar y un grupo
respecto de un aspecto del mundo artifi- matización y de de alumnos, facilitando
cial que el profesor –en su marco curri- intervención procesos de compren-
cular de decisiones– ha definido como –sustentada sión, análisis, profundi-
zación, integración,
relevante. teórica y técni- síntesis, transferencia,
camente– en el producción o evalua-
• El proceso de enseñanza y de aprendiza- mundo tecno- ción.
je comienza con el planteamiento de esa lógico.
situación tecnológica seleccionada por el
profesor y con la construcción del espa-
cio-problema por parte de los alumnos, y Al seleccionar los recursos didácticos que
continúa con la búsqueda de respuestas. forman parte de nuestra serie de publica-
ciones, hemos considerado, en primer térmi-
• Esta detección y construcción de no, su potencialidad para posibilitar, a los
respuestas no se sustenta sólo en los alumnos de la educación técnico-profesional,
conocimientos que el grupo dispone configurar y resolver distintos problemas tec-
sino en la integración de nuevos con- nológicos.
tenidos.
Y, en segundo término, nos preocupó que
• El enriquecimiento de los modos de “ver” cumplieran con determinados rasgos que les
y de encarar la resolución de un proble- permitieran constituirse en medios eficaces
ma tecnológico –por la adquisición de del conocimiento y en buenos estructurantes
nuevos conceptos y de nuevas formas cognitivos, al ser incluidos en un aula por un
técnicas de intervención en la situación profesor que los ha evaluado como perti-
XIV

16. nentes. Las cualidades que consideramos plejidad).
fundamentales en cada equipo que promove-
• Reutilización (los diversos componentes,
mos desde nuestra serie de publicaciones
bloques o sistemas pueden ser desmonta-
”Recursos didácticos”, son:
dos para volver al estado original).
• Modularidad (puede adaptarse a diversos • Incrementabilidad (posibilidad de ir
usos). agregando piezas o completando el
equipo en forma progresiva).
• Resistencia (puede ser utilizado por los
alumnos, sin peligro de romperse con
facilidad).
• Seguridad y durabilidad (integrado por
materiales no tóxicos ni peligrosos, y
durables).
• Adaptabilidad (puede ser utilizado en el
taller, aula o laboratorio).
• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-
nado con otros recursos didácticos).
• Compatibilidad (todos los componentes,
bloques y sistemas permiten ser integra-
dos entre sí).
• Facilidad de armado y desarmado (posi-
bilita pruebas, correcciones e incorpo-
ración de nuevas funciones).
• Pertinencia (los componentes, bloques
funcionales y sistemas son adecuados
para el trabajo con los contenidos cu-
rriculares de la educación técnico-pro-
fesional).
• Fiabilidad (se pueden realizar las tareas
preestablecidas, de la manera esperada).
• Coherencia (en todos los componentes,
bloques funcionales o sistemas se siguen
Haydeé Noceti
las mismas normas y criterios para el
Coordinadora de la acción “Conocimientos
armado y utilización).
científico-tecnológicos para el desarrollo de
• Escalabilidad (es posible utilizarlo en equipos e instrumentos”.
proyectos de diferente nivel de com- Centro Nacional de Educación Tecnológica
XV

18. 23. Simuladores
interconectables
basados en
lógica digital

19. Este material de capacitación fue
desarrollado por:
María Claudia Cesetti
Es ingeniera electrónica (Universidad Nacional
del Sur) e ingeniera laboral (Universidad
Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía
Blanca), con capacitación docente para profe-
sionales. Es docente en la Escuela de Educación
Técnica Nº 2 de Bahía Blanca, en las áreas de
Electrónica e Informática. Se desempeña como
secretaria del Departamento de Electrónica en la
EET Nº2.
Adrián Frapiccini
Es técnico electrónico y técnico superior en
informática, con capacitación docente para pro-
fesionales. Es docente en la Escuela de
Dirección del Programa:
Educación Técnica Nº 2 y en el Instituto
Juan Manuel Kirschenbaum
Técnico "La Piedad" de Bahía Blanca, en las
áreas de Electrónica e Informática. Coordinación general:
Haydeé Noceti
Daniel Cesca
Diseño didáctico:
Es ingeniero electricista con orientación elec- Ana Rúa
trónica, con capacitación docente para profesio-
nales. Es docente en la Escuela de Educación Administración:
Técnica Nº 2 de Bahía Blanca, en las áreas de Adriana Perrone
Electrónica, Electricidad e Informática. Se Monitoreo y evaluación:
desempeña como Jefe del Departamento de Laura Irurzun
Electrónica de la EET Nº2. Fue Miembro de Diseño gráfico:
Comisión Mixta en el convenio de articulación Tomás Ahumada
y acreditación académica, entre la Universidad Karina Lacava
Tecnológica Nacional (Facultad Regional Bahía Alejandro Carlos Mertel
Blanca) y la EET Nº 2. Participó en jornadas de
Diseño de tapa:
definición de diseño curricular de los trayectos
Laura Lopresti
técnico-profesionales de la orientación Juan Manuel Kirschenbaum
Electrónica, en la provincia de Buenos Aires.
Diseño de CD:
Daniel Pace Sergio Iglesias
Es ingeniero electrónico, con capacitación Retoques fotográficos:
docente para profesionales. Es docente en las Roberto Sobrado
Escuelas de Educación Técnica Nº 2 y Nº 3 de
Bahía Blanca, en las áreas de Electrónica e Con la colaboración
Informática. Se desempeña como profesional del equipo de profesionales
personal civil en la Armada Argentina. del Centro Nacional
de Educación Tecnológica
2

20. Las metas, los programas y las líneas de acción
del Instituto Nacional de Educación Tecnológica VIII
Las acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica X
Índice La serie “Recursos didácticos” XII
1 El recurso didáctico que proponemos 4
2 El encuadre teórico 9
• Sistemas y códigos de numeración
• Álgebra de Boole
• Circuitos integrados digitales
• Lógica combinacional por bloques
• Lógica secuencial
• Microcontroladores
• Dispositivos relacionados con el equipo
3 Hacia una resolución técnica.
Manual de procedimientos para la construcción y
el funcionamiento del equipo 77
• La programación de los microcontroladores PIC. El entorno MPLAB®
• El equipo
• Los componentes
• El desarrollo del circuito impreso
• Los canales por los que llega el programa al PIC
• Otras consideraciones útiles para el manejo del equipo
4 El equipo en el aula 103
• Los pasos en la generación de un proyecto
• Las utilidades del sistema de simuladores
• Otras posibilidades
5 La puesta en práctica 112
Anexo
CD con circuitos eléctricos, ruteos de pistas y vistas de cada una de
las placas de los simuladores.

21. 1. EL RECURSO DIDÁCTICO QUE PROPONEMOS
En nuestra escuela, la Escuela de Educación crítica y de diagnóstico de los alumnos, su
Técnica Nº 2 de Bahía Blanca -provincia de trabajo en equipo, y la actitud positiva ante la
Buenos Aires-, se desarrolla el espacio curri- innovación y el adelanto tecnológico.
cular "Instrumentos y herramientas de desa-
rrollo aplicado". Desde "Instrumentos y herramientas de
desarrollo aplicado" organizamos los apren-
En esta asignatura se abordan competencias dizajes de nuestros alumnos en torno a un
de un tercer nivel de complejidad de las téc- problema central que da unidad a los con-
nicas digitales electrónicas, las que permiten tenidos y actividades, y que permite un
profundizar el desarrollo práctico de los con- enfoque pluridisciplinario en el desarrollo de
tenidos y la integración de éstos a sistemas las subáreas de competencia.
electrónicos reales, afianzando la capacidad
SUBÁREAS DE COMPETENCIA
Diseñar y desarrollar productos de electrónica digital.
Programar microcontroladores.
Determinar las pruebas, ajustes y ensayos de calidad
de los productos diseñados.
Montar y poner en marcha los sistemas electrónicos diseñados.
Seleccionar los componentes a utilizar en el montaje.
Manejar los instrumentos de medición,
relacionándolos adecuadamente.
Identificar un emprendimiento y, luego, programarlo.
4

22. En nuestra tarea de diseño de las actividades grar herramientas de programación y de si-
de enseñanza y de aprendizaje, incorpo- mulación de los problemas reales cuya
ramos criterios cognitivos orientados resolución encaran:
a garantizar que, a partir de ellas, los
estudiantes pongan en juego capacidades • programas de desarrollo para la simu-
complejas, transferibles a diferentes contex- lación, edición y búsqueda de errores en
tos. el programa realizado como solución
planteada,
"Instrumentos y herramientas de desarrollo
aplicado" se organiza curricularmente a par- •programas que se ocupen de grabar el
tir de las pautas de: microcontrolador a usar,
• sistema electrónico que permita cargar el
• Proyectar sistemas microcontrolados programa realizado en el microcontro-
para las distintas aplicaciones electróni- lador,
cas.
• sistema electrónico que permita probar el
• Controlar, a través de equipos electróni- sistema, sin necesidad de reconstruir
cos inteligentes, el funcionamiento de todo el problema.
sistemas.
• Diseñar programas informáticos, en len- Para contar con las mejores herramientas de
guaje de bajo nivel, para la operación de trabajo en cada uno de estos rubros, nos ha
equipos. resultado útil integrar el programa MPLAB®1
• Operar equipos programables. que realiza las tareas de edición, simulación y
búsqueda de errores de los programas que en
• Mantener el funcionamiento de sistemas él se desarrollan.
microcontrolados.
Las actividades formativas priorizan el traba- Es nuestra experiencia con este programa
jo concreto de los estudiantes con los dispo- y con el equipo asociado que desarrolla-
sitivos, componentes y equipos electrónicos, mos desde la EET N° 2 de Bahía Blanca,
la resolución de problemas en los que la que queremos compartir con usted.
ejerciten sus capacidades, el análisis de con-
tenidos específicos y el uso de textos espe-
cializados: manuales, folletería industrial,
procedimientos y normas. Respecto de los programas que se ocupan
de grabar el microcontrolador, en nuestras
Para cumplir con esta organización de la clases integramos distintos software que
tarea educativa, nuestros alumnos -que ya
cuentan con nociones acerca de microcontro- 1 MPLAB® es accesible y se puede obtener gratuitamente en
ladores y de sus aplicaciones- necesitan inte- www.microchip.com.
5

23. también vamos a presentar en este material
de capacitación, a los que se puede acceder En esta estación de trabajo, los alumnos
fácilmente por Internet; Por ejemplo, pueden simular con el software de apli-
el EPICWin® para el paralelo, Noop® o cación (MPLAB®), grabar en el microcon-
ICprog® para el serie o el ProPI® para ambos trolador elegido y, finalmente, probar el
puertos. programa planteado como solución de
cualquier situación real, sin necesidad
Además de integrar estos programas, nues- de armar un circuito individual para cada
tros alumnos diseñan un programador de aplicación.
microcontrolador y lo construyen con com-
ponentes que se consiguen en el mercado a
un costo razonable. También vamos a relatar- Esta experiencia de enseñanza nos ha permi-
le pormenorizadamente esta parte de nuestra tido integrar a las clases un modelo eficaz
experiencia. para que los alumnos experimenten y obser-
ven los cambios en los distintos programas y,
Finalmente, compartiremos con usted cómo con ello, las distintas alternativas en los sis-
los estudiantes arman un sistema universal temas que han de ser controladas con estos
compuesto por tarjetas de interconexión que dispositivos, simulando y ensayando varia-
engloba la posibilidad de probar muchos das situaciones, en entornos que se aproxi-
proyectos sin realizar demasiadas modifica- man cada vez más a situaciones de trabajo
ciones y que sólo requiere de la interco- del campo real.
nexión de componentes básicos de un sis-
tema de prueba. Con ella, nuestros alumnos En nuestra tarea en la EET N° 2 de Bahía
optimizan espacio, seguridad, dinero y riesgo Blanca, el equipo simuladores interconecta -
de conexiones equivocadas, y cuentan con la bles basados en lógica digital ha constituido
posibilidad de probar cualquier circuito de un recurso didáctico versátil de entrenamien-
distinto grado de complejidad, realizando un to para microcontroladores PIC Microchip®
conexionado mínimo. en toda su gama flash.
El programador y el simulador resultan, Su versatilidad radica en que permite progra-
entonces, las partes constitutivas de la mar, probar y simular los distintos proyectos
estación de trabajo que nuestros alumnos realizados in circuit, es decir sin necesidad de
diseñan, desarrollan, prueban y ponen quitar el microcontrolador de la placa y con
en marcha. Esta estación de trabajo -que el uso de dispositivos externos interconecta-
se completa con los programas que dos a ésta.
mencionamos, con una PC y con docu-
mentación técnica- se convierte, así, en el El equipo permite conectar distintas placas,
practicum en el que desarrollamos nuestra de acuerdo con la necesidad que cada
asignatura. proyecto tecnológico plantea: desde el
encendido de un simple led o una barra de
6

24. led, hasta el manejo de un display de 7 seg- rimentar con la totalidad de las instrucciones
mentos, por ejemplo. del microcontrolador, sin necesidad de com-
ponentes adicionales.
Por su interconectabilidad -rasgo que
deseamos enfatizar en el título de esta obra-, El hecho de contar en la placa principal con
el equipo no queda limitado al grado de posi- tres zócalos permite aceptar todas las va-
bilidades para las que se lo ha diseñado sino riedades de microcontroladores PIC, con la
que puede ser ampliado a otras nuevas, posibilidad de trabajar con osciladores RC o
definidas por el usuario, y permite expe- cristal de cuarzo.
SIMULADORES INTERCONECTABLES BASADOS EN
LÓGICA DIGITAL
Sistema principal
Placa principal
Zócalos
Osciladores
Conectores
Placa fuente de alimentación general
Placa programador serie
Programador paralelo
Hardware periférico
7

25. Modelizar este tipo de placas nos permite -y desde el control de las variables más sencillas
esperamos que también a usted y a sus -por ejemplo, de apertura y de cierre de
alumnos- contar con estaciones de trabajo en válvulas- hasta las más complejas -por ejem-
las que los estudiantes puedan desarrollar plo, en sistemas de control realimentado-.
8

26. 2. EL ENCUADRE TEÓRICO
En esta parte de nuestro material vamos a
presentarle, a manera de referencia, la infor-
Sistemas y códigos de
mación teórica2 necesaria para desarrollar numeración
algunos circuitos, empezando por los más
básicos y sencillos, los que permiten utilizar La noción de cantidad está asociada con la
los simuladores interconectables basados en necesidad de representar un conjunto de
lógica digital que proponemos. objetos. Esta noción se manifiesta por medio
de números y éstos, por razones de practici-
La ventaja de trabajar con sistemas digitales dad, a través de símbolos. Para operarlos en
consiste en que éstos son mucho más eficaces, forma eficaz, también se debe definir un con-
rápidos, sistemáticos, seguros y confiables junto de reglas de operación.
que los sistemas analógicos. Por otra parte, los
sistemas digitales pueden trabajar con más Las distintas culturas han adoptado diversas
información -esto es, con una mayor rapidez formas de simbolizar los números. Por
de su flujo- que los sistemas analógicos. ejemplo, los romanos utilizaban signos de
valor creciente que se agrupaban de derecha
Esto no quiere decir que los sistemas digitales a izquierda, sumándose o restándose, según
hayan desplazado a los analógicos; cada uno requiriera el orden decreciente o no: I, V, X,
tiene sus aplicaciones bien definidas; pero, en L, C, D, M.
este material de capacitación vamos a tomar
en cuenta algunas características de los sis- Ejemplos:
temas digitales y subsistemas asociados.
CXVII = 100 + 10 + 5 + 1 + 1
MCMV = 1.000 + (1.000 - 100) + 5
Toda señal analógica puede, tam-
bién, utilizarse como entrada al Los pueblos orientales y americanos desarro-
simulador digital, teniendo en cuenta que, llaron sistemas posicionales, basados en un
previamente, será convertida por algún conjunto limitado de símbolos, entre los
módulo que, sin problemas, se inter- cuales se incluye el cero para indicar la
conecte al equipo.
ausencia de elementos. En estos sistemas
cada símbolo, además del valor que posee
2 Le proponemos ampliarla con: considerado aisladamente, tiene un significa-
• Ginzburg, Mario Carlos. Introducción a las técnicas digi- do o peso distinto, según la ubicación que
tales con circuitos integrados. Edición del autor. ocupa en el grupo de caracteres.
• Mandado, Enrique (1980; 3° ed.) Sistemas electrónicos
digitales. Marcombo.
• Pérez, Julio M. (1980) Técnicas digitales I y II. Arsenal En un sistema de base b (cantidad de carac-
Naval Puerto Belgrano.
9

27. teres), un número N cualquiera se puede re-
presentar mediante un polinomio de poten- La utilización de una base dos en los
cias de la base, multiplicadas por un símbolo equipos de cálculo y control automático se
perteneciente al sistema: debe a la seguridad y rapidez de respues-
ta, como así también a la sencillez de las
N = An-1 . bn-1 + An-2 . bn-2 + ... + Ai . bi + operaciones aritméticas que compensan
la necesidad de un mayor número de
+ ... + A0 . b0 + A-1 . b-1 + ... + A-p . b-p cifras.
Donde:
• b = Base de numeración. La suma binaria A + B toma el valor uno
cuando sólo uno de los sumandos tiene
• N = Número de dígitos enteros.
dicho valor. Cuando ambos tienen valor uno,
• Ai = Número perteneciente al sistema ⇒ la suma es cero y se produce un uno de
⇒ 0 Յ Ai < b. acarreo.
Decimal Binario Octal Hexadecimal 0001 10111
+ 0101 + 10001
0 0000 0 0
0110 + 1011
1 0001 1 1
2 0010 2 2
110011
3 0011 3 3
¿Qué sucede con la resta binaria (por com-
4 0100 4 4
plemento a uno)? Se halla el complemento
5 0101 5 5
del sustraendo y se le suma al minuendo.
6 0110 6 6
Luego, se quita una unidad del transporte y
7 0111 7 7
se suma al resultado anterior, con lo que se
8 1000 10 8
tiene el resultado buscado.
9 1001 11 9
10 1010 12 A
Para el caso A Ͼ B, consideremos un ejem-
11 1011 13 B
12 1100 14 C
plo en decimal y binario, con el proce-
13 1101 15 D
dimiento citado:
14 1110 16 E A 26 26 A 11010 11010
15 1111 17 F -B - 07 + 92 -B - 00111 + 11000
20 10 ? 118 110010
+1 +1
19 10011
Sistema binario Un convenio para la representación de
números negativos es el empleo de un bit de
Este sistema solamente utiliza dos símbolos signo en el extremo izquierdo del número
distintos: 0 y 1, los que reciben el nombre correspondiente. Para nosotros, bit de signo
de bit. 0 + y 1-.
10

28. Otro ejemplo de A B usando bit de signo:
Estos conocimientos sobre cómo se
A 0 25 0 25 A 0 11001 0 11001 realizan las operaciones matemáticas en
-B - 0 18 - 1 81 - B - 0 10010 - 1 01101 forma binaria son de utilidad, en el momento de
? 1 0 06 1 0 00110 comprender el funcionamiento interno del
microcontrolador puesto que, de esta manera,
+1 +1 es como se realizan las distintas operaciones
0 07 0 00111 matemáticas dentro de cualquier procesador
digital como es el caso del utilizado en
Consideremos el caso de A Ͻ B. El hecho de este módulo digital.
dar un número negativo en la resta binaria se
detecta pues no aparece un 1 de transporte
que excede la cantidad máxima de dígitos del El código establece una correspondencia
problema. Eso indica que debemos comple- entre un conjunto de informaciones y otro de
mentar el resultado. símbolos.
Por ejemplo: 18 - 25 El sistema binario recibe el nombre de
código binario natural: Con N cifras binarias
A 0 10010 0 10010 o bit se pueden obtener 2N combinaciones
-B - 0 11001 - 1 00110 diferentes.
? 1 11000
1 00111 Si del código 8421, que permite 16 combina-
Se entiende por código a una representación ciones, sólo usamos las 10 primeras
unívoca de las cantidades, de tal forma que a correspondientes a los números del 0 al 9
cada una de éstas se asigna una combinación del sistema decimal, se obtiene el código
de símbolos determinada. BCD natural -Decimal codificado en binario-.
Tabla de códigos
BCD AIKEN
BINNAT 5421 EXC. TRES Johnson
Decimal GRAY natural (BCD)
8421 (BCD) (BCD) (BCD)
8421 2421
0 0000 0000 0000 0000 0000 0011 00000
1 0001 0001 0001 0001 0001 0100 00001
2 0010 0011 0010 0010 0010 0101 00011
3 0011 0010 0011 0011 0011 0110 00111
4 0100 0110 0100 0100 0100 0111 01111
5 0101 0111 0101 1011 1000 1000 11111
6 0110 0101 0110 1100 1001 1001 11110
7 0111 0100 0111 1101 1010 1010 11100
8 1000 1100 1000 1110 1011 1011 11000
9 1001 1101 1001 1111 1100 1100 10000
10 1010 1111
11 1011 1110
12 1100 1010
13 1101 1011
14 1110 1001
15 1111 1000
11

29. Álgebra de Boole Si decidiéramos, arbitrariamente, que el nivel
más positivo sea el verdadero (uno, alto,
existe, etc.) y el más negativo falso (cero,
Un álgebra de Boole es toda clase o conjunto bajo, no existe, etc.), habremos adoptado la
de elementos que pueden tomar dos valores convención de lógica positiva; de lo con-
perfectamente diferenciados que se designan trario, será lógica negativa.
como 0 y 1, y están relacionados por opera-
ciones básicas.
Considere usted esta particularidad:
Se define una señal analógica como una fun- • En los sistemas digitales se habla de
ción que es continua en todo el dominio. lógica combinacional cuando cada com-
binación de las señales binarias existente
Si consideramos, por ejemplo, una tensión, en la entrada de un dispositivo da por
ésta tendría una forma de onda: resultado, siempre, la misma señal bina-
ria de salida, sin importarle lo pasado
anteriormente.
• En tanto, los circuitos son de lógica
secuencial cuando las señales en las sali-
das dependen de las presentes en sus
entradas, como también de las salidas
pasadas (último registro de memoria).
La función, en este caso, toma todos los va- Le presentamos, ahora, algunas definiciones
lores que ocurren en los instantes t = t1, t2, ... clave:
En los sistemas digitales, encontramos mag-
nitudes, elementos, etc., que son especiales, • Variable lógica. Es cualquier símbolo li-
en el sentido de que sólo pueden adoptar dos teral A, B, ..., Z empleado para represen-
valores distintos. Es decir, son discretos. tar dispositivos o magnitudes físicas que
exhiben dos estados posibles, claramente
En ellos, la tensión realiza transiciones definidos. En nuestro caso, 1 y 0. Por
abruptas entre dos niveles V1 y V2 sin asumir ejemplo: Z = 1, lámpara encendida.
Z = 0, lámpara apagada.
ningún otro valor.
• Función lógica. Z es una variable depen-
diente (función) de otras variables; por
ejemplo, A y B ⇒ Z = f (A, B). Una
función se define dando una regla u otra
información, por lo que se puede deter-
minar la variable dependiente (Z), cuan-
do se especifican las variables indepen-
dientes (A y B). Una función del álgebra
12

30. de Boole es una variable binaria cuyo La tabla de verdad es:
valor depende de una expresión alge-
braica en la que se relacionan entre sí las
A B Z
variables binarias por medio de opera- 0 0 0
ciones básicas. 0 1 0
1 0 0
• Compuerta lógica. Es un circuito lógico
1 1 1
cuya operación puede ser definida por
una función del álgebra de Boole, que
El dispositivo que realiza esta operación se
seguidamente desarrollaremos.
denomina compuerta y se simboliza:
• Tabla de verdad. Es la tabulación ordena-
da de todas las combinaciones posibles
de las variables asociadas a la función.
Con N variables podemos realizar 2N
combinaciones. La tabla de verdad de
una función lógica es, entonces, la repre- La función or es uno si A `o´ B lo son:
sentación donde se indica el estado lógi-
co "1" o "0" que toma la función lógica Z=A+B
para cada una de las combinaciones de
las variables de las cuales depende. Su tabla de verdad es:
A B Z
Funciones básicas 0 0 0
0 1 1
FUNCIONES LÓGICAS 1 0 1
and 1 1 1
or
El símbolo de la compuerta es:
función complementación o not
nand
nor
or exclusiva
La función complementación o not es una
La función and se puede caracterizar dicien-
negación o inversión.
do que Z es: uno, verdadero, existe, etc. sólo
si A `y´ B también son: uno, verdadero, exis-
ten, etc. • Si decimos que Z existe cuando A existe
⇒Z=A
Z=A.B • Si asumimos la otra alternativa, que Z
existe cuando A no existe ⇒ Z = A
13

31. Su tabla de verdad:
nor = or - not
A Z
0 1
1 0 Z=A+B
Su símbolo es:
A B Z
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Propiedades
Conmutativa Asociativa Distributiva
A + B = B + A A + (B + C) = (A + B) + C A + B . C = (A + B) . (A + C)
A . B = B . A A . (B . C) = (A . B) . C A . (B + C) = A . B + A . C
Teoremas del álgebra de Boole Las funciones básicas and, or y las combi-
A+0=A A+1=1 A+A=A A+A=1 nadas nand, nor no necesariamente deben ser
A.0=0 A.1=A A.A=A A .A=0 de dos variables como fueron vistas, sino que
A=A pueden estar conformadas por N de ellas:
Las funciones nand y nor surgen por la com- Z= A.B.C.D
binación de dos funciones básicas Z= A.B.C.D
nand = and - not Z= A+B+C+D
Z= A+B+C+D
Z=A.B
A B Z
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
14

32. El teorema de Morgan se cumple para N variables. Para tres variables:
Mintermo ABC
1 A + B = A.B
m0 000
2 A.B = A + B m1 001
m2 010
m3 011
Todas las funciones que le hemos pre- m4 100
sentado, así como los teoremas y m5 101
propiedades, pueden ser perfectamente simu- m6 110
lados como práctica en el equipo que le m7 111
proponemos desarrollar.
F = ␣0 m0 + ␣1 m1 + ␣2 m2 + ␣3 m3 + ␣4 m4 + ␣5 m5 + ␣6 m6 + ␣7 m7
Mediante la utilización de las propiedades,
2n -1
⌺
leyes y teoremas, siempre es posible llevar
una función lógica a una forma típica F= ␣imi
preestablecida.
i=0
Existen dos formas canónicas: Donde:
• ␣i adopta el valor cero o uno, según la
• la forma minterma (suma lógica de pro- función analizada.
ductos lógicos) y
• ␣= 0 cuando el término no aparece;
• la forma maxterma (producto lógico de ␣= 1 cuando el término aparece.
sumas lógicas).
La función producto de sumas es una forma
Cada una de ellas formadas por mintermos y canónica de una función particular formada
maxtermos, respectivamente. por el producto lógico de todos los maxitér-
minos que satisfacen dicha función.
• mintermo es un producto lógico en el
FM = (␣0 + M0) (␣1 + M1) (␣2 + M2) (␣3 + M3) ... (␣Z + MZ)
cual aparecen todas las variables del
problema, negadas o no.
2n -1
• maxtermo, lo mismo pero en suma lógica. FM=
⌺0 (␣ M )
i=
i i
Consideremos un ejemplo.
Para cuatro variables
Donde:
• ␣= 0 si el término aparece y ␣= 1 cuan-
Mintermo: A . B . C . D do no interviene la combinación.
Maxtermo: A + B + C + D
La función suma de productos es una forma La función or exclusiva expresa: Z es uno si
canónica de una función particular asociada exclusivamente A es uno o si exclusivamente
por la suma lógica de todos los minitérminos B es uno, es decir que A y B no sean uno
que satisfacen dicha función. simultáneamente.
15

33. Para conseguir la función O exclusiva de 3
Z=AᮍB entradas pueden usarse funciones O exclusi-
Expresada como suma de productos lógicos: va de dos entradas para acoplarse entre sí.
Z = A.B + A.B Reducción por mapas
A B Z Reducir una función por los métodos alge-
0 0 0 braicos vistos, usando las propiedades y teo-
0 1 1 remas del álgebra de Boole no es simple.
1 0 1
1 1 0 Es por ello que se han desarrollado formas de
simplificación sistemáticas como son el
método numérico de Quine-Mc Cluskey y
los tabulares de Veitch-Karnaugh. Estos últi-
mos son los que aplicamos, ya que consti-
tuyen una forma gráfica de representar la
tabla de verdad de una función lógica.
La función EXOR=
El mapa es un diagrama compuesto por cel-
Z=AᮍB das. Cada celda representa un mintermo.
Z = A.B + A.B Como los términos canónicos adyacentes
pueden reducirse a un sólo término en el
A B Z cual se ha suprimido la variable cuyo estado
es diferente en ambos. Por ejemplo:
0 0 1
0 1 0 F= A.B.C + A.B.C = A.B. (C + C) = A.B
1 0 0 En los mapas, los términos canónicos adyacentes
1 1 1 se agrupan en una tabla de tal manera que están
físicamente contiguos; por lo tanto, es muy sen-
cillo realizar las agrupaciones para reducir.
Adoptamos la siguiente forma de realizar los
mapas:
A A A A A A
͖B
m0 m2 B m0 m1 m5 m4 B D m0 m2 m10 m8
͕
m1 m3 B m2 m3 m7 m6 B D m1 m3 m11 m9
m5 m7 m15 m13
͖B
ͭ
C C C D m4 m6 m14 m12
ͭ
C C C
16

34. En esta reducción por mapas:
Todos estos conocimientos, teorías y
• Celda: Es cada una de las pequeñas postulados pueden ser fácilmente verifi-
cados a través de simples programas en el si-
divisiones de un mapa y representa una mulador, los que permiten visualizar las distintas
combinación particular. En el caso que tablas de verdad en los led que están presentes
esa combinación haga valer uno a la fun- en los puertos y realizar las distintas combina-
ción, dicho uno se trasladará al mapa en ciones a través de los pulsadores, de
manera de lograr las tablas de verdad.
la celda correspondiente.
• Celdas compatibles: Celdas que poseen
un lado en común y se combinan en una
reducción inicial. Circuitos integrados digitales
• Bloque: Conjunto compatible de celdas que
potencian una reducción (contiene 2N celdas). En la actualidad, los circuitos integrados (CI) son
la base fundamental del desarrollo de la electróni-
• Bloque principal : Es el bloque más ca, debido a que facilitan y economizan tareas.
grande que incluye una celda dada.
• Bloque esencial: Bloque principal que Un circuito integrado es una pieza o encapsula-
do -generalmente, de silicio o de algún otro
posee por lo menos una celda no con-
material semiconductor- que, utilizando las
tenida en ningún otro bloque. propiedades de los semiconductores, es capaz
• Orden de bloque: Lo da N y nos dice de realizar las funciones definidas por la unión,
en un circuito, de varios elementos electrónicos
cuántas variables elimina. (resistencias, condensadores, transistores, etc.).
Procedimiento:
• Se toman todos los "unos" que no se Dentro de las distintas clasificaciones de los
pueden combinar con ningún otro. circuitos integrados, podemos mencionar a la
que los divide entre:
• Se forman los grupos de "2" unos que no
pueden formar un grupo de "4". • los de operación fija y
• Se forman los grupos de "4" unos que no • los programables.
pueden formar uno de "8".
Los circuitos integrados de operación fija
• Así, hasta cubrir todos los unos, siempre
funcionan bajo el álgebra de Boole, utilizan-
respetando 2N. do una compuerta digital para cada una de
las operaciones.
En ocasiones, existen combinaciones de las
variables que no se presentan nunca. Este En el diseño y posterior armado del
tipo de combinaciones se denomina simulador interconectable, así co-
redundancia y, puesto que no aparecen en la mo en las distintas prácticas que se reali-
función, pueden tomarse como uno o cero, cen en él, se hace uso de una gran
según convenga a la reducción. Se las nota variedad de circuitos integrados.
con X.
17

35. La complejidad de un CI puede medirse • El consumo de potencia. En un circuito
por el número de compuertas lógicas que integrado, el consumo total del chip
contiene. Los métodos de fabricación actuales depende del número de compuertas uti-
permiten construir circuitos integrados cuya lizadas. Si éstas son demasiadas, el calor
complejidad está en el rango de una a 105 o generado por efecto Joule puede provo-
más compuertas por circuito integrado. car un aumento de temperatura que haga
que el circuito se deteriore.
Según esto, los CI se clasifican en los siguien-
tes niveles o escalas de integración: Por esto, existen distintos tipos de encapsu-
lados. Estos componentes están estandariza-
• SSI (pequeña escala), menor de 10 com- dos, lo que permite compatibilidad entre fa-
puertas. bricantes, de forma que las características
más importantes sean comunes.
• MSI (media escala), entre 10 y 100 com-
puertas. Los componentes
• LSI (alta escala), entre 100 y 10.000 lógicos se englo-
Actualmente, dentro de
compuertas. ban -en términos estas dos familias se han
generales- dentro creado otras, que inten-
• VLSI (muy alta escala), a partir de 10.000 de una de dos tan conseguir lo mejor
compuertas. familias lógicas: de ambas: un bajo con-
sumo y una alta veloci-
dad. La familia lógica
La capacidad de integración depende, a su •TTL, diseñada ECL se encuentra entre
vez, de dos factores: para una alta la TTL y la CMOS, y nació
velocidad. como un intento de con-
• El área ocupada por cada compuerta; seguir la rapidez de TTL y
depende, a su vez, del tipo y del número • CMOS, dise- el bajo consumo de
ñada para un CMOS; pero, en raras
de transistores utilizados para realizarla. ocasiones se emplea.
Cuanto menor sea esta área, mayor será bajo consu-
la capacidad de integración a gran escala. mo.
Cuadro comparativo de las familias
TTL
Fairchild Fairchild
TTL Schottky de
Parámetro TTL 74L 4000B CMOS 4000B CMOS
estándar baja potencia
(con Vcc=5 V) (con cc=10 V)
(LS)
Tiempo de propagación de compuerta 10 ns 33 ns 5 ns 40 ns 20 ns
Frecuencia máxima de funcionamiento 35 MHz 3 MHz 45 MHz 8 MHz 16 MHz
Potencia disipada por compuerta 10 mW 1 mW 2 mW 10 nW 10 nW
Margen de ruido admisible 1V 1V 0'8 V 2V 4V
Fan out 10 10 20 50 (*) 50 (*)
(*) O lo que permita el tiempo de propagación admisible
18

36. Lógica combinacional por Circuitos multiplexores
bloques Son circuitos que envían, por un solo canal
de salida, alguna de las informaciones pre-
sentes en varias líneas de entrada, previo
direccionamiento binario.
Se denomina circuito combinacional a un
conjunto de circuitos en los que se cumple Tomaremos como ejemplo el multiplexor
la condición de que sus salidas son exclu- 74151 con 8 entradas, cuyo esquema lógico
sivamente función de sus entradas, sin
es:
que intervenga el último valor en que se
encontraban dichas salidas.
Un circuito combinacional se analiza deter-
minando la salida de los elementos lógicos
que lo constituyen (normalmente, compuer-
tas lógicas), partiendo de las variables de
entrada y avanzando en el sentido de la señal
hacia la salida.
CIRCUITOS COMBINACIONALES
Multiplexores
Demultiplexores
Decodificadores
Codificadores
Comparadores
Aritméticos
Generadores, verificadores
de paridad
De opción
Habilitadores
Buffer
19

37. El diagrama de conexiones y la tabla de verdad correspondientes son:
Entradas Salidas
Selección
Strobe Y W
C B A S
X X X H L H
L L L L D0 D0
L L H L D1 D1
L H L L D2 D2
L H H L D3 D3
H L L L D4 D4
H L H L D5 D5
H H L L D6 D6
H H H L D7 D7
H =1
L =0
W = Salida negada
El strobe es una habilitación (hab) para permitir el funcionamiento o no del multiplexor.
20

38. Circuitos demultiplexores
Utilizan la función inversa de los multiplexo- Es importante comentar que los demulti-
res. La información de la entrada se transmite plexores pueden trabajar también como
a la línea de salida seleccionada, mediante las decodificadores.
entradas de control o de direccionamiento;
es decir, se encauzan los datos desde una Tomemos como ejemplo el demultiplexor
fuente común de entrada hacia uno de 2n 74138 con 8 salidas, cuyo esquema lógico
destinos de salida. vemos a continuación:
El diagrama de conexiones y la tabla de verdad
correspondientes son:
21

39. Entradas
Salidas
Habilitadas Seleccionadas
G1 G2 nota C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
X H X X X H H H H H H H H
L X X X X H H H H H H H H
H L L L L L H H H H H H H
H L L L H H L H H H H H H
H L L H L H H L H H H H H
H L L H H H H H L H H H H
H L H L L H H H H L H H H
H L H L H H H H H H L H H
H L H H L H H H H H H L H
H L H H H H H H H H H H L
H = 1.
L = 0, siendo G1 la entrada de dato del demultiplexor.
En la tabla de verdad, la habilitación (hab) ducir salidas 0 activas, lógica negativa, donde
G2 = G2A + G2B. la salida seleccionada es 0, mientras que las
otras son 1. Esto último se indica siempre por
la presencia de pequeños círculos en las líneas
Circuitos decodificadores de salida del diagrama del decodificador.
Un decodificador es un circuito lógico com- Algunos decodificadores no usan todos los
binacional, que convierte un código de entra- 2n códigos posibles de entrada, sino sólo
da binario de n bits en m líneas de salida algunos de ellos. Por ejemplo, un decodifi-
(n puede ser cualquier entero y m es un cador BCD a decimal, tiene un código de
entero menor o igual a 2n), tales que cada entrada de 4 bits que sólo usa diez grupos
línea de salida será activada para una sola de codificados BCD, 0000 hasta 1001. Algunos
las combinaciones posibles de entrada. de estos decodificadores se diseñan de tal
manera que, si cualquiera de los códigos no
Puesto que cada una de las entradas puede usados se aplica a la entrada, ninguna de las
ser 1 o 0, hay 2n combinaciones o códigos de salidas se activará.
entrada. Para cada una de estas combina-
ciones de entrada, sólo una de las m salidas Consideremos el ejemplo del decodificador
estará activada 1, para lógica positiva; todas BCD a 7 segmentos 7447.
las otras salidas estarán en 0.
Muchas veces, es necesario leer mediante
Muchos decodificadores se diseñan para pro- barras luminosas los dígitos decimales
22

40. correspondientes a los resultados parciales o Como cada led está asociado a una letra, se
totales de algún sistema que opera -por ejem- puede construir una tabla con las combina-
plo, en código BCD (decimal codificado en ciones binarias como entrada y las letras a, b,
binario; o sea, números binarios codificados c, d, e, f, g como salida. De esta manera, cada
del 0 al 9)-. Esto requiere pasar por un códi- función tomará el valor 1, de acuerdo con
go de 7 barras, por ejemplo, cuyas combina- los segmentos que deban iluminarse, según
ciones harán encender 7 segmentos lumi- el número decimal que deba aparecer en
nosos (led), tal que forman los números de- coincidencia con cada combinación binaria
cimales del 0 al 9. de las entradas. Por ejemplo, para el
0: a = b = c = d = e = f = 1 y g = 0.
Tanto los displays como los respectivos
conversores son utilizados en nuestro En este caso, este circuito pasaría a ser
equipo simulador para visualizar conteos, por un conversor del código BCD a los 7 seg-
ejemplo, o datos de alguna variable tomada en
las entradas del microcontrolador.
mentos.
Entradas Salidas
N° LT RBI D C B A BI/RBO a b c d e f g
0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0
1 1 x 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
2 1 x 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1
3 1 x 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 1 x 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1
5 1 x 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1
6 1 x 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0
7 1 x 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 1 x 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
9 1 x 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 I
10 1 x 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 < N
11 1 x 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 < V
12 1 x 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 < Á
13 1 x 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 < L
14 1 x 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 < I
15 1 x 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 < D
BI x x x x x x 0 0 0 0 0 0 0 0 O
RBI 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
LT 0 x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1
23

41. Circuitos codificadores nación binaria correspondiente al número
decimal asignado a dicha entrada.
Se trata de circuitos combinacionales que
poseen 2n entradas y n salidas, y cuya estruc- Tomaremos como ejemplo el codificador deci-
tura es tal que, al activarse una de las mal 74147 de 10 entradas a cuatro salidas
entradas adoptando un estado lógico deter- binarias, cuyo esquema lógico vemos a con-
minado 0 o 1, en la salida aparece la combi- tinuación:
Codificador
decimal
24

42. Circuitos comparadores Tomemos como ejemplo el circuito com-
parador 7485 con magnitud de 4 bits:
Comparan dos combinaciones binarias y nos
dicen si son iguales o no, o si una es mayor o
menor que la otra mediante un 1 colocado en
la salida correspondiente.
a b A=B A>B A<B
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
1 0 0 1 0
1 1 1 0 0
Entradas de datos a comparar Entradas en cascada Salidas
A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 A>B A<B A=B A>B A<B A=B
A3 > B3 X X X X X X H L L
A3 < B3 X X X X X X L H L
A3 = B3 A2 > B2 X X X X X H L L
A3 = B3 A2 < B2 X X X X X L H L
A3 = B3 A2 = B2 A1 > B1 X X X X H L L
A3 = B3 A2 = B2 A1 < B1 X X X X L H L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 > B0 X X X H L L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 < B0 X X X L H L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 H L L H L L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 L H L L H L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 X X H L L H
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 H H L L L L
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 L L L H H L
suma de dos dígitos binarios. Esta suma sim-
Circuitos aritméticos ple consta de cuatro operaciones elementales
posibles; a saber:
Los sistemas digitales realizan una variedad
de tareas de procesamiento de información. 0+0=0
Entre las funciones básicas encontradas están 0+1=1
las diversas funciones aritméticas.
1+0=1
1 + 1 = 10
Sin duda, la operación aritmética básica es la
25

43. Las primeras tres operaciones producen una Este sumador es un circuito digital capaz
suma de un dígito o bit de longitud; pero, de realizar la suma aritmética de dos o
cuando los bits sumandos son iguales a 1, la más dígitos binarios, además de un posible
suma binaria consta de dos dígitos, corres- acarreo de entrada. Este último es particular-
pondiente al número decimal 2. mente útil cuando se diseña en forma
modular un sumador de dos números de ´n´
El bit más significativo (el de mayor peso) de bits.
este resultado se denomina acarreo.
Además, este integrado se puede utilizar
Un circuito combinacional que realiza la suma como parte de un circuito sumador-restador
de dos bits se denomina semisumador o half binario, junto a circuitos complementadores
adder. De allí que son circuitos combina- y a una lógica combinacional adecuada.
cionales que realizan operaciones matemáticas.
Es de interés recordar que resulta
Suma Acarreo
más sencillo realizar estas opera-
A B S cy
ciones con un programa y desarrollarlo
0 0 0 0
mediante un microcontrolador como los
0 1 1 0
que se utilizan en nuestro recurso
1 0 0 0
didáctico.
1 1 0 1
Realizando su implementación mediante
compuertas, queda: Circuitos generadores, verificadores
de paridad
Al hablar de códigos, hemos visto que
muchas veces se utiliza un bit llamado de
paridad P, tal que para cada número codifica-
Tomemos como ejemplo el circuito 7483,
do existe siempre un número par o impar de
sumador completo binario de 4 bits con
unos.
acarreo de salida:
El generador de paridad
es un sistema combina-
cional que realiza, en
esencia, la suma de la
cantidad de unos que
posee el dato de entrada,
y en consecuencia, genera
su salida. Con un 1 lógi-
co, indica si dicha canti-
dad es par o impar.
26

44. Tomemos como ejemplo el circuito 74280,
generador de paridad de 9 entradas y 2 sali-
das:
Circuitos habilitadores
Son circuitos combinacionales que permiten
o prohíben el paso de determinada cantidad
de bits tomados como entrada hacia una sa-
lida de la misma cantidad de bits.
En este caso, la línea h es la que habilita el
Nº de entradas desde A Salidas paso o lo deshabilita, de la siguiente manera:
hasta I que están en "1" Paridad par Paridad impar
H S0 S1 S2 S3
0, 2, 4, 6, 8 1 0 0 0 0 0 0
1, 3, 5, 7, 9 0 1 1 A0 A1 A2 A3
Luego de recibido el dato en el receptor, se
debe verificar la paridad enviada con la ge-
nerada en el receptor, para detectar errores
en la transmisión.
Circuitos de opción
Son circuitos combinacionales que permiten
obtener, a la salida, una de dos posibles varia-
bles de entrada según la opción adoptada. Habilitador de 4 bits
La variable H, en este caso, permite optar
entre E1 o E2, de la siguiente manera:
Circuitos buffer
H S
0 E1 Estos circuitos, además de actuar como sepa-
1 E2
radores en circuitos más complejos y como
niveladores de corriente de trabajo, cumplen
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