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Conforme avanza el curso y nuestros conocimientos aumentan, se nos va pidiendo con más frecuencia el diseño de circuitos digitales. Esto representa probablemente una de las tareas más complicadas para el estudiante, ya que además de un buen conocimiento de la teoría se necesita cierto nivel de análisis y de resolución. Este nivel se irá alcanzado con la práctica, por lo que el alumno debe ser consciente que es indispensable dedicar el necesario esfuerzo y trabajo personales.
A modo de guía, los pasos a seguir, en general, en todo diseño son los siguientes:
- Partir de un bloque principal como sistema a diseñar.
- Conectar al mismo los periféricos de entrada y de salida, indicando el número de líneas necesarias en cada caso.
- Dividir el bloque principal en los bloques necesarios según los conocimientos teóricos adquiridos.
- Encontrar en los manuales dispositivos electrónicos que realicen la función de cada bloque.
- Interconectar los distintos dispositivos para obtener el diseño planteado.
Sea por ejemplo el siguiente sistema a diseñar:
- A partir de cuatro pulsadores NA, A, B, C y D, se debe diseñar un circuito que visualice sus valores hexadecimales respectivos, A, B, C y D, al actuar sobre cada uno de ellos. Si no se actúa sobre ninguno el visualizador no deberá mostrar nada.
En la siguiente imagen puede observarse el proceso de diseño según los puntos anteriores (dé un clic sobre la imagen para poder verlo y reduzca el tamaño de la imagen en su navegador si no la ve entera):
Este ejemplo, junto con otros, están disponibles en la página de ejercicios propuestos para ser resueltos con KTechLab en Linexedu. Quienes deseen ejercicios para practicar, o simplemente descargarse la solución a este ejemplo, pueden seguir este enlace.
En un principio pensé que la nota media de esta práctica iba a ser inferior a la de la anterior debido a que varios alumnos no pudieron terminar todos sus apartados por problemas de tiempo. Sin embargo, este problema ha sido corregido por la presentación de unos informes bastante correctos, alcanzándose una nota media de la clase de 7,2. Destacar la disminución de faltas de ortografía, acentos fundamentalmente, y la calidad de las imágenes realizadas por vosotros mismos.
A continuación se detallan las carencias y errores más comunes cometidos:
- No indicar los circuitos integrados utilizados en los diferentes diseños.
- Cuestión 1: no razonar el por qué las puertas NAND y NOR son universales.
- Cuestión 2. ha sido la que peor se ha contestado de todas las cuestiones. Sólo había que consultar los apartados a) y d) del punto 3.4.5 del tema 3 de vuestro cuaderno de teoría. ¿Es que no se repasan periódicamente los temas vistos?
- Cuestión 4: parece ser que es la que más ha costado encontrar la respuesta, y aunque han sido mayoría los que han respondido, sólo unos pocos han razonado correctamente el diseño.
Y hablando de repasos. Estamos viendo ya el tema 7, y recuerdo que una vez finalizado tendremos un test de conocimientos de todos los temas vistos hasta el momento. Por ello es indispensable que desde ya, dediquemos al menos 2 horas semanales al repaso de la teoría. Realizar de nuevo el test de preparación de los temas 1 a 4 será de gran ayuda para recordar lo visto en esos temas. Recuerdo que no deberían realizar el test de los temas 5 a 7 hasta no haber concluido con toda la teoría y no haber estudiado adecuadamente, ya que la misión de estos tests de prueba es la de que veáis si estáis correctamente preparados.
En este tema veremos los principios básicos de la aritmética binaria y circuitos digitales capaces de sumar y restar. A continuación se describen los puntos a tratar.
TEORÍA
PRÁCTICA
Apartados prácticos:
- Implementación de un semisumador con puertas NAND.
- Circuito integrado 7483.
- Sumador/Restador con el 7483.
- ALU 74181.
Apartados de simulación:
- Sumador total a partir de dos semisumadores.
- Implementación del 7483 a partir de sumadores totales.
- Diseño de un sumador con propagación del acarreo en paralelo.
- Diseño de un multiplicador de dos cuartetos.
Acabo de concluir de repasar la traducción de la interfaz gráfica, fichero es.po que otro profesor me mandó, y de mejorar la ayuda en contexto, fichero help-es, de Ktechlab. Esta última se trata de la ayuda que aparece cuando seleccionamos un elemento, componente electrónico o diagrama de flujo, en la ventana lateral (dar clic en la imagen superior para agrandar). Estos archivos se mandarán próximamente a los desarrolladores para que lo incluyan en la próxima versión de KTechLab que parece ser saldrá dentro de no mucho. Sin embargo, aquellos alumnos que lo tienen ya instalado en sus ordenadores lo pueden ya utilizar. ¡Ventajas del Software Libre!
Los pasos a seguir son los siguientes:
- Descargue los ficheros necesarios desde este enlace.
- Descomprima.
- Abra la consola y vaya al directorio que acaba de descomprimir.
- Compile el fichero es.po e instálelo. En este enlace es explica como hacerlo (apartados 2 y 3 respectivamente).
- Siga con la consola y no salga de sudo. Abra el navegador de archivos (cuidado con lo que ahora se hace, el navegador tiene acceso a todo el sistema) con el siguiente comando: nautilus
- Vaya, con el navegador, al directorio descomprimido, seleccione los archivos help-es, fccc.png y xor3.png y seleccione copiar.
- Vaya al directorio /share/apps/ktechlap/contexthelp y seleccione pegar. Acepte a la pregunta para sobreescribir el antiguo help-es.
- Cierre el navegador, salga de sudo (exit) y habra KTechlab para comprobar su nueva interfaz en español y la ayuda en contexto.
Enhorabuena a la clase. A falta de la entrega del informe de un compañero que va atrasado, la nota media ha sido de 6,7 dos décimas por encima del informe anterior. Las notas podrán ser aún más altas si la clase sigue trabajando como hasta ahora, esto es, haciendo todos los apartados prácticos, todos los ejercicios de simulación e intenta afinar un poco más a la hora de dar respuesta a las cuestiones técnicas planteadas.
Los fallos siguen siendo similares a los cometidos en informes anteriores. El más importante es el de dar explicaciones poco razonadas o, lo que es peor, no darlas cuando éstas se piden. Por ejemplo, al explicar el funcionamiento de uno de los circuitos montados, leo " Al no incidir la luz en la fotorresistencia, la corriente corta el transistor". Tal frase, y a la vista del esquema del circuito, queda cuanto menos confusa. Debéis intentar dar unas explicaciones que sirvan de ayuda a alguien, que como vosotros, está aprendiendo electrónica y necesita razonamientos claros y concisos. La frase anterior sería mucho más aclaratoria si se expresa del siguiente modo: "La falta de luz provoca el aumento de la resistencia de la LDR, lo que impide el paso de corriente por la base del transistor, quedando el mismo en corte."
A continuación indico otros fallos cometidos:
- Cuestión nº 1: casi la mitad de la clase se ha limitado a describir el diodo tricolor y el display de siete segmentos, cuando en realidad lo que se preguntaba era que describieran cómo determinar el patillaje de dichos componentes y que se indicara el mismo de los que tenemos para prácticas.
- Apartado práctico nº 2: al dibujar el esquema, las masas del circuito de control, el que queda a a izquierda del optoacoplador, y el de potencia, que queda a la derecha del mismo, deben ser distintas.
- Potenciómetro: en varios informes he visto que se dibuja dejando el terminal común al aire, lo que hace que este dispositivo se comporte del mismo modo que una resistencia fija.
En este tema se tratarán los principales circuitos combinacionales de propósito general. Seguidamente se resumen los puntos a desarrollar.
TEORÍA
Veremos los siguientes circuitos: PRÁCTICA
Apartados prácticos:
- Comprobación del funcionamiento de diferentes circuitos combinacionales.
- Implementación de una función lógica con multiplexor.
- Montaje de un comparador de 8 bits a partir de dos de 4 bits.
Apartados de simulación:
- Control de un teclado decimal con visualización de la tecla pulsada.
- Diseño de un comparador de cuartetos.
- Razonamiento del funcionamiento de un circuito propuesto.
Para la mayor parte de la clase está resultando complicada la implementación, con el mínimo número de circuitos integrados, de ciertas funciones lógicas. Es normal que haya ciertas dificultades, y si encima no se ha intentado realizar aún ninguno de los ejercicios planteados, pues más. El secreto es este: trabajar, trabajar y trabajar.
En este enlace podréis encontrar una página que resuelve mapas de Karnaugh. Utilizar esta herramienta para comprobar vuestras soluciones a los ejercicios planteados.
No me cansaré de repetir que para aprender hay que estudiar. Y estudiar duro. Todos los días, fines de semana incluidos. Si dedicamos al ocio más tiempo que al estudio, nuestros resultados obviamente no serán los óptimos. Y lo que es peor, corremos el riesgo de que nuestra parte izquierda del cerebro envejezca. Ya os dije que con la electrónica digital desarrollaríais esta parte de vuestro cerebro, pero para ello se necesita un esfuerzo personal continuado.
Y ya que hablamos de envejecimiento cerebral, os propongo que realicéis el siguiente ejercicio. Centrar el recuadro y hacer clic en START. Tras unos segundos veréis unos números que desaparecerán enseguida, siendo sustituidos por círculos. Se trata de ir dando clics en dichos círculos de acuerdo con el orden, de menor a mayor, de los números que han aparecido. Tras realizar diez ejercicios aparecerá vuestra edad cerebral. Una vez conocida esta edad, realizad la encuesta de esta semana. Y no hagáis trampas que la encuesta es anónima. Por cierto, mi edad cerebral resultó ser de 28.
Este ejemplo, junto con otros, están disponibles en la página de ejercicios propuestos para ser resueltos con KTechLab en Linexedu. Quienes deseen ejercicios para practicar, o simplemente descargarse la solución a este ejemplo, pueden seguir este enlace.
