Los estudiantes diseñaron un circuito integrado para controlar la temperatura de un laboratorio usando tablas de verdad, mapas de Karnaugh, y las herramientas DSCH y Microwind. El circuito incluye sensores de temperatura, ventiladores, y LEDs. Los estudiantes simularon y verificaron el funcionamiento del circuito y generaron el layout y modelo 3D.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIAS
PROGRAMAS DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
Jorge David Santiago
Harry Pretelt García
Jaime de Jesús Ospino
Gustavo Joaquín Cantillo
Jaime Ariza
Grupo 18
DISEÑO DEL CIRCUITO INTEGRADO CORRESPONDIENTE
A LA ETAPA 2 - FASE 3
MICROELECTRÓNICA – 299008
2016 – IV (22/10/2016)

2. En esta fase de trabajo, mediante el análisis de las temáticas pertenecientes a la
tercera unidad del curso de Microelectrónica ofrecido por la Universidad Nacional
Abierta y a Distancia, que se enfoca en los dispositivos lógicos programables como
los FPGA (Field Programmable Gate Array), en las herramientas de software de
diseño como EDA (Automatización de Diseño Electrónico), CAE (Ingeniería
Asistida por Computadora), CAD (Diseño Asistido por Computadora), en los
niveles de especificación de un diseño y otros varios temas, procederemos a diseñar
un circuito integrado para el control de las temperaturas en un laboratorio,
implementado para ello, variadas compuertas lógicas.
Para la construcción del circuito, conformado por las mencionadas compuertas,
entradas lógicas (indicadoras de la temperatura) y salidas lógicas (indicadoras del
estado de encendido o apagado de dos ventiladores y dos led de temperatura),
implementaremos nuevamente las herramientas de software DSCH y Microwind
para construir el diseño esquemático del circuito y generar su respectivo Layout.

3.  Desarrollar el esquema lógico de un circuito digital mediante la implementación
de compuertas lógicas y que permita controlar la temperatura de una sala de
laboratorio en base a diversos sensores ubicados en la sala.
 Simular y verificar el correcto funcionamiento del circuito controlador de
temperatura en el programa DSCH por medio de la aplicación de sus respectivos
estados de entrada y la visualización de los respectivos estados de salida, los
cuales se encuentran predefinidos en los parámetros del estudio de caso
trabajado.
 Generar el Layout y el modelo 3D del circuito controlador de temperatura
utilizando la herramienta orientada al diseño físico Microwind.

4.  Parámetros para la solución del estudio de caso propuesto.
 Discusión y análisis de los datos del caso de estudio.
 Desarrollo del circuito controlador de temperatura.
 Conclusiones.
 Referencias Bibliográficas con normas APA.

5. Los diseñadores deberán crear un circuito integrado capaz de controlar la
temperatura del laboratorio, para ello tendrán un sensor de grados de estados en
los que se destacan mayormente las temperaturas más alcanzadas, también
contaran con dos ventiladores para la ayuda de refrigeración del laboratorio de
distinto radio, y dos led de indicación de estados caliente o frio según la
temperatura del laboratorio y temperatura de advertencia, para poder comenzar
con el diseño del circuito integrado se han diseñado las siguientes tablas con las
condiciones predefinidas:

6. En primera instancia, se construyo la tabla de verdad para el circuito controlador
de temperatura utilizando los parámetros establecidos en el estudio de caso como
la temperatura en grados centígrados, los estados de entrada al circuito y los
estados de salida para los distintos componentes del circuito.
Tabla de la verdad del circuito para las temperaturas del sensor

7. Luego se procedió a completar la tabla integrando organizadamente otros estados
de entrada al circuito usando la variable del equivalente decimal como criterio
para la organización, con el objetivo de realizar los mapas de Karnaugh del
esquema lógico.
Tabla de la verdad organizada del circuito en base al equivalente decimal de
las entradas

8. Ahora, mediante la aplicación de la herramienta online generadora de mapas de
Karnaugh ubicada en la página web www.32x8.com/, se procederá a calcular la
función y simplificación lógica del circuito para las salidas del mismo, es decir,
para el ventilador 1, el ventilador 2, la temperatura promedio y la temperatura de
advertencia.
Ventilador 1
Mapa
Función simplificada
𝑦 = 𝐶. 𝐷 + 𝐴. 𝐵 + 𝐴. 𝐵. 𝐶
Compuerta lógica

9. Ventilador 2
Mapa
Temperatura promedio
Mapa
Función simplificada
𝑦 = 𝐷 + 𝐴. 𝐵 + 𝐴. 𝐶 + 𝐴. 𝐵. 𝐶
Compuerta lógica
Función simplificada
𝑦 = 𝐶 + 𝐵. 𝐷
Compuerta lógica

10. Temperatura de advertencia
Mapa
Entonces, con los datos reunidos en las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh,
las funciones simplificadas de cada mapa y las compuertas lógicas indicadas para
cada elemento de salida del circuito, es posible proceder con el desarrollo del
esquema lógico del circuito digital esperado.
Compuerta lógica
Función simplificada
𝑦 = 𝐷 + 𝐴. 𝐶 + 𝐴. 𝐵

11. Esquema del controlador de temperatura en DSCH3

12. Simulación del controlador de temperatura en DSCH3 para los estados de entrada
de la tabla de la verdad del circuito referentes a las temperaturas del sensor.
Formula estructural a utilizar:
𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 − 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
10°𝐶 − 0 0 0 0 − 0 0 0 0

13. 15°𝐶 − 0 0 1 0 − 0 1 0 0
20°𝐶 − 0 1 0 0 − 1 0 0 0

14. 25°𝐶 − 0 1 1 0 − 0 1 1 0
30°𝐶 − 1 0 0 0 − 1 0 1 0

15. 35°𝐶 − 1 0 1 0 − 1 1 1 1
40°𝐶 − 1 1 0 0 − 0 0 1 1

16. 45°𝐶 − 1 1 1 0 − 0 1 0 1
50°𝐶 − 0 0 0 1 − 1 0 1 1

17. 55°𝐶 − 0 0 1 1 − 0 1 1 1
60°𝐶 − 0 1 0 1 − 1 1 1 1

18. Proceso para generar el Layout y modelo 3D del circuito controlador de temperatura en
Microwind

19. Layout del circuito controlador de temperatura generado mediante
Microwind

20. Modelo 3D del circuito controlador de temperatura enerado mediante
Microwind

21.  Las tablas de verdad son herramientas de análisis muy útiles para organizar y
comprender el funcionamiento lógico de un circuito cualquiera, esto se debe a
que, mediante la aplicación de dichas, es posible asociar y visualizar directamente
la correlación entre los estados de entrada al circuito y los respectivos estados de
salida que produce el mismo a raíz de los estados iniciales.
 En base a las tablas de verdad pueden desarrollarse los denominados mapas de
Karnaugh, estos mapas son básicamente la simplificación de las tablas
mencionadas mediante el reconocimiento de patrones y la representación en dos
dimensiones de la tabla de verdad, lo que permite reducir la cantidad de cálculos
requeridos y expresar toda la tabla por medio de un función simplificada.
 Por medio de las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh y las herramientas de
simulación adecuadas, es factible generar una representación grafica de los tipos
de compuertas lógicas necesarias para el diseño de un circuito como el
desarrollado en esta fase y a su vez, conocer las respectivas líneas de
interconexión con los otros elementos del circuito.


22.  S.A. (2016, 06). Guía Integrada de Actividades del curso de Microelectrónica.
Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de
http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3491/mod_forum/intro/GI.pdf
 S.A. (2016, 06). Rubrica analítica de evaluación del curso de Microelectrónica.
Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de
http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3491/mod_forum/intro/RA.pdf
 S.A. (2016, 06). Guía de actividades de la fase 3 del curso de Microelectrónica.
Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de
http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3493/mod_forum/intro/F3.pdf
 Robayo, F. (2009). Metodologías de Diseño y Diagramas de Flujo. Bogotá D.C.:
Universidad Nacional Abierta y/a Distancia. Obtenido 11, 2016, de
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/299008/299008_AVA/Entorno_de_Conoci
miento/Unidad_2/METODOLOGIAS_DE_DISENO_Y_DIAGRAMAS_DE_FLUJO
.pdf
 Anónimo. (2014). Logic circuit simplification (SOP and POS). 32x8. Obtenido 11,
2016, de http://www.32x8.com/

23.  Robayo, F. (2009). Tutorial Básico de Microwind y DSCH. Bogotá D.C. Universidad
Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016, de
http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/mod/resource/view.php?id=3180
 S.A. (2016, 06). Paquete de archivo con los Software Microwind y DSCH.
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016, de
http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/mod/resource/view.php?id=3181
 Etienne Sicard. (2014, 03). Manual de usuario de Microwind y DSCH Versión 3.0.
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016 en las
herramientas del curso de Microelectrónica en el entorno de aprendizaje practico.