Arquitectura de computadoras

Arquitectura de computadoras – Cuadernillo de actividades y prácticas Arquitectura de computadoras – Cuadernillo de actividades y prácticas
Autor: Gilberto González Rodríguez

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
Cuadernillo de actividades y prácticas
Gilberto González Rodríguez
Ed. 2016 v1
CAPÍTULO 1: Sistemas numéricos
1.1. Unidades de medida de almacenamiento y transferencia de datos
1.2. Formulas y métodos para la construcción de números
1.3. Conversiones numéricas
1.4. Operaciones aritméticas de base dos
1.5. El código ASCII
1.6. Cálculos de capacidad de transferencia
CAPÍTULO 2: Circuitos lógicos
2.1 Señales analógicas y digitales
2.2 Compuertas lógicas básicas
2.3 Combinación de compuertas
2.4 El circuito integrado
CAPÍTULO 3: Simplificación de circuitos
3.1 Métodos de simplificación de circuitos
3.2 El Algebra de Boole
3.3 Los mapas de Karnaugh
APÉNDICE A: Prototipos sobre PCB (ON-WEB)
4.1 Aplicaciones de software para crear PCB
4.2 Material para la creación de PCB
4.3 Prototipos funcionales
Índice
UNIDAD I: SISTEMAS NUMÉRIOS 3
1.1 Unidades de medida utilizadas en la informática 4
1.2 El código ASCII 7
1.3 Conversiones numéricas 11
1.4 Operaciones aritméticas de base 2 14
1.5 El modelo Von Neumann 17
1.6 El microprocesador 18
1.7 El microcontrolador 21
1.8 Electrónica y señales 28
UNIDAD II: LÓGICA COMPUTACIONAL 32
2.1. Compuertas lógicas básicas 33
2.2. Compuertas complementarias 37
2.3 El circuito integrado 38
2.4 Herramientas de simulación 39
2.5 Reducción de circuitos 56
2.6 Placas de circuito impreso 66
2.7 Sistemas digitales 67
2.8 Construcción de teclados 72
2.9 Manejo de Arduino 75
2.10 Introducción a Raspberry Pi 85

P r e s e n t a c i ó n
El presente cuadernillo de trabajo contiene una serie de ejercicios y ejemplos
prácticos, los cuales le ayudarán a comprender de manera gradual los
principios de la arquitectura de computadoras.
Dichos planteamientos aluden a temas como: sistemas digitales (diseño de
diagramas topológicos y construcción de circuitos electrónicos básicos),
introducción a la plataforma Arduino, manejo de shields y creación de
prototipos para el grabado de circuito impreso.
Este cuadernillo se encuentra integrado además, de un conjunto de enlaces y
recursos Web referentes al ámbito de la ingeniería del hardware, la
arquitectura de computadoras, bibliografía básica, descripciones visuales.
M. en TIC. Gilberto González Rodríguez
Autor de Editorial USERS
Autor de Editorial Macro
Profesor del IPN
ggonzalezro@ipn.mx
Los sistemas numéricos representan la base para comenzar a
interpretar una gran cantidad de sucesos involucrados con las funciones del
hardware. Estos sistemas, a su vez nos permiten la manipulación de
directrices, cálculo de nuevos estados, formulación de procesos, pero sobre
todo, la comprensión del funcionamiento de la mayoría de los dispositivos y
componentes de los cuales se conforman los equipos de cómputo modernos.
En este apartado, se proponen ejercicios de conversión decimal, binaria, octal
y hexadecimal. Se plantean además actividades de cálculo con operaciones
aritméticas básicas de base dos (como la suma y la resta binaria), cálculo de
capacidades (transferencia de datos) y cálculo de frecuencias (Hz).
1.1 Unidades de medida utilizadas en la informática
1.2 El código ASCII
1.3 Conversiones numéricas
1.4 Operaciones aritméticas de base 2
1.5 El modelo Von Neumann
1.6 El microprocesador
1.7 El microcontrolador
1.8 Electrónica y señales
UNIDAD 1
Sistemas numéricos
3

1.1 Unidades de medida utilizadas en la
informática
ACTIVIDAD 1.
Instrucciones: contesta el siguiente cuestionario.
1. Defina bit y explique de donde proviene dicho acrónimo
2. ¿Cuál es la unidad de medida de almacenamiento de datos?
3. Menciones cuando menos 3 aplicaciones del uso de expresiones binarias.
4. ¿Qué es un prefijo (unidades de medida)?
5. Escriba a cuanto equivale el prefijo Kilo, Mega y Giga
6. ¿A cuántos Byte equivale: 1 KiB, 3MeB y 12.5 GiB?
7. Complete la siguiente tabla:
4
8. Complete la siguiente tabla:
9. Explique matemáticamente la existencia de la regla posicional binaria
10. Obtenga la solución de las siguientes operaciones (potencias).
a) 2^7: ______ e) 2^12: ______
b) 2^8: ______ f) 2^13: ______
c) 2^9:______ g) 2^14: ______
d) 2^10: ______ h) 2^15: ______
e) 2^11: ______ i) 2^16: ______
5

1.1.4 Unidades de medida de frecuencia
5
ACTIVIDAD 2
Instrucciones: conteste y realice lo siguiente:
1. Defina con sus propias palabras FRECUENCIA e ilustre con un ejemplo
2. ¿Cuál es la unidad de medida de frecuencia?
3. ¿A cuántos Hz equivale: 1KHz, 1MHz y 1GHz? Realice una tabla y vierta
sus resultados
4. Defina capacidad de transferencia
5. ¿Cuál es el ancho de datos con el que trabaja de manera habitual una
CPU?
6. De acuerdo a los valores estándar de la unidad de frecuencia, convierta los
siguientes datos a ciclos de reloj (Hz).
a) 2,27 GHz: ________________________Hz
b) 33 MHz: _________________________Hz
c) 66 MHz: _________________________Hz
d) 3.2GHz: _________________________Hz
e) 4.43GHz: ________________________Hz
7. Escriba la fórmula completa utilizada para el cálculo de capacidad de
transferencia de un dispositivo.
8. Obtenga la capacidad de transferencia:
a) Un bus PCI trabaja con una velocidad interna de 66 000 Hz, e integra una
capacidad de datos de 32 bits. ¿Cuál es la capacidad de transferencia del
bus?.
Datos Operación Resultado
F = ______ CT ( ) CT = ?
A = ______
CT = ?
b) Un microprocesador Intel Core i3 de 2,27GHz, trabaja con un ancho de
datos de 64 bits. Calcular la capacidad de transferencia de datos de dicho
dispositivo.
F = ______ CT ( ) CT = ?
A = ______
CT = ?
9.
c) Una Memoria SD-RAM133, trabaja con un ancho de datos de 32 bits.
Calcular su capacidad de transferencia.
F = ______ CT ( ) CT = ?
A = ______
CT = ?
6

v
1.2 El código ASCII
ACTIVIDAD 3
Instrucciones: realice lo que se solicita:
I. Calcular la capacidad de transferencia dados los siguientes valores:
a) 2,3 GHz y 32 bits: ___________
b) 1,8 GHz y 64 bits: ___________
c) 1,4 GHz y 32 bits: ___________
d) 66 MHz y 32 bits: ___________
e) 256 MHz y 64 bits: ___________
II. Calcular la capacidad de transferencia dados los siguientes valores:
a) Memoria RAM266 DDR 133 MHz * 2 32 bits
b) Memoria 400 DDR 200 MHz * 2 64 bits
c) Memoria 800 (400 DDR DCh) 200 MHz * 2 * 2 64 bits
III. Investigar la capacidad de transferencia mínima y máxima de un Bus
PCI_E a 1x, 4x, 8x y 6x.
ACTIVIDAD 1
Instrucciones: conteste y realice lo que se solicita:
1. ¿En qué consiste el código ASCII?
2. ¿Cuántos caracteres integran el código ASCII estándar y cuántos el código
extendido?
3. ¿De cuántos bits se compone un caracter?
4. ¿Cuál es el atajo de teclas del teclado numérico de una PC, que se
encarga de arrojar un caracter ASCII?
5. Complete los espacios en blanco (buscar el valor correspondiente en el
código ASCII previamente descargado)
- El número _____ representa un espacio.
- Del número ____ hasta el ___ son los números naturales desde el 0
hasta el 9.
- Del ____ hasta el ___ son letras de A hasta la Z en mayúsculas.
- De ____ hasta _____ son letras de a hasta la z en minúsculas.
6. Descargue el código ASCII estándar y péquelo en el presente cuadernillo
(en la sección de código ASCII)
6 7

CÓDIGO ASCII
Inserción del código ASCII
ACTIVIDAD 2
1. Haga uso de la tabla del código ASCII para llenar el siguiente cuadro:
2. Haga uso de la tabla del código ASCII para traducir las siguientes frases
cadenas de bits (código binario):
a) La técnica al servicio de la patria
b) El amor en tiempos de cólera (separe por comas cada Byte de
información, tanto para inciso a y b)
8 9

1.3 Conversiones numéricas3. Traducir de hexadecimal a carácter ASCII)
53 49 20 4e 4f 20 44 45 53 43 49 46 52 41 53 20 45 53 54 45 20 4d 45 4e 53
41 4a 45 2c 20 59 41 20 45 53 54 41 53 20 52 45 50 52 4f 42 41 44 4f
8. Arma tu propia frase en sistema HEX y compártela con al menos 2
compañeros para que descifren tu mensaje
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________
4. Emplea la calculadora de Windows y obtén la respuesta a los siguientes
incisos:
a) ¿Cuántos Bytes cuando mínimo puede tener una palabra?
b) ¿Cuántos Bytes cuando mínimo puede tener un DWORD?
c) ¿Cuántos Nibbles puede tener una palabra?
5. Averiguar y escribir el código ASCII correspondiente, tanto en decimal
como en binario, a las letras de tu nombre y apellidos. Distinguir entre
mayúsculas/minúsculas, y sin acentos.
ACTIVIDAD 1
1. ¿Cuáles son las conversiones de sistemas numéricos más representativas
del ámbito computacional?
2. Escriba la fórmula general para construcción de números y explique cada
una de sus variables.
3. Realice los siguientes ejercicios aplicando la fórmula general para la
construcción de un número. Se solicita demostrar la construcción de una
cantidad en base 10.
a) 120d: ____________ d) 178.11d: ____________
b) 9345d: ____________ e) 655d: _____________
c) 1228d: ____________ f) 343d: _____________
4. Realice los siguientes ejercicios aplicando la fórmula general para la
construcción de un número. Se solicita demostrar la conversión de una
cantidad expresada en base x a base 10 .
a) 10010b: ____________ d) 2Ah: ____________
b) 11101b: ____________ e) 65o: _____________
c) 122o: ____________ f) 3Ch: _____________
5. ¿En qué consiste en método: multiplicar por la base y sumar?
(conversiones numéricas)
10 11

ACTIVIDAD 2
1. Realice las siguientes conversiones de Binario a Decimal. Utilice la formula
general. Comprobar el resultado con la calculadora de Windows.
a) 1111.10b: ______ e) 0110b: ______
b) 101.11b: ______ f) 01010b: ______
c) 001.111b: ______ g) 011b: ______
d) 1010101b: ______ h) 111b: ______
e) 101011b: ______ i) 10101.1b: _____
2. Realice las siguientes conversiones de Binario a Decimal. Utilice la técnica
de la regla posicional. Comprobar el resultado con la calculadora de
Windows.
a) 1001b: ______ d) 0010b:______
b) 101b: ______ e) 01110b:______
c) 001001b:______ f) 011101b:______
3. Convierta los siguientes números de notación posicional a base diez
a) 1010101b:______________ c) 5Dh: ______________
b) 3456.4o: _______________ d) 45o: _______________
4. Investigar en qué consiste el método de extracción de potencias y método
de residuos (escalera) para realizar conversiones.
5. Convierta los siguientes números de notación posicional a base diez
a) 10101001111b: _______________
b) 345643o: ____________________
c) FC5Dh: ______________________
6. Convierta los siguientes números de base diez a base que se indica:
a) 100.25d  N (2): _____________
b) 3454dN (8): _____________
c) 109.25dN (16): ____________
7. Convierta los siguientes valores de base diez a lo que se solicita:
a) 158 (10) N(16): _____________________
b) 84 (10)  N(8): ______________________
c) 230 (10)  N(16): _____________________
8. Plantear 5 ejercicios adicionales para su revisión:
a) _______N( ): _________ c) _______N( ): __________
b) _______N(): _________ d) _______N( ): __________
12 13

1.4 Operaciones aritméticas de base dos
ACTIVIDAD 3
1. Plantear un ejemplo de suma binaria en el que resalte las partes de una
suma aritmética.
2. Trace la tabla de verdad correspondiente a la suma binaria
3. Realice las siguientes sumas binarias:
a) 111011 + 110 = _____________________
b) 010101 + 111 = _____________________
c) 111010 + 110 = _____________________
d) 110101 + 11100 = ___________________
e) 100011 + 11110 = ___________________
4. Convierta los siguientes valores de base 10 a base 2 y efectúe la operación
señalada:
a) 11 + 250 = __________+____________=_____________
b) 63 + 32 = __________+____________=_____________
c) 100+ 17 =__________+____________=_____________
d) 45 + 152 = __________+____________=_____________
e) 15 + 15 =__________+____________=_____________
5. Plantear un ejemplo de resta binaria en el que resalte las partes de una
resta aritmética.
6. Trace la tabla de verdad correspondiente a la resta binaria
7. Realice las siguientes restas binarias:
a) 101011 - 1110 = ___________________
b) 110101 - 1011 = ___________________
c) 111101 - 0010 = ___________________
d) 1101 - 101 = ___________________
e) 110011 - 1010 = ___________________
8. Convierta los siguientes valores de base 10 a base 2 y efectúe la operación
señalada:
a) 200 - 100 = __________-____________=_____________
b) 63 - 32 = __________-____________=_____________
c) 2000 - 325 = __________-____________=_____________
d) 45 - 20 = __________-____________=_____________
e) 119 - 95 = __________-____________=_____________
9. Investigar el método para la resolución de problemas que impliquen
multiplicación y división binaria.
10. Plantear un ejemplo de una multiplicación y una división con expresiones
binarias.
14 15

1.5 El modelo Von Neumann
Juego: Cisco BinaryGame:
- Para poner a prueba su habilidad respecto a conversiones de
números de base 2 a base 10 y viceversa.
http://forums.cisco.com/CertCom/game/binary_game_page.htm
Recurso interactivo de código ASCII:
- Para aprender a ubicar los caracteres incluidos en la tabla de código
ASCII y sus representaciones en binario. Este portal incluye
presentaciones interactivas sobre conversiones numéricas.
http://www.educaplay.com/es/recursoseducativos/1353729/codigo_ascii.htm
Recursosbibliográficos:
- La entrega de este cuadernillo, incluye recursos bibliográficos en
formato PDF. Solicítelos con su profesor.
Recursos recomendados:: P A R A S A B E R M À S … ::
ACTIVIDAD 1
1. Ver el documental titulado Maravillas Moderna_ El ordenador (de History
Channel). Contestar el siguiente cuestionario.
1. Explique con sus propias palabras quién fue Charles Babbage
2. ¿Cuál es el nombre del primer lenguaje de programación de
computadoras?
3. Investiga ¿quién fue Ada Byron Lovelace?
4. ¿En qué contribuyó Alan Turing al mundo de la computación?
5. Realice una línea de tiempo sobre la historia de la computación (para ello
se utilizará una hoja tabloide blanca, recortes de revistas o libros). Su entrega
es individual.
6. Cuáles son los cuatro grupos que conforman un sistema de cómputo según
el modelo Von Neumann
7. Explique en qué consiste un transistor y un circuito integrado
TAREA: ver la película titulada: Los piratas de Silicon Valley y, The
mitation game (Código Enigma). Entregar un Comic de cada película, en
el que resalte las ideas principales. No hay límite en el número de
cuadros y páginas. Este puede ser diseñado mediante una herramienta
de software o a mano, a blanco y negro o a color. Es individual.
16 17

1.6 El microprocesador
ACTIVIDAD 1
1. Defina con sus propias palabras: microprocesador
2. ¿Cuáles son los principales fabricantes de microprocesadores para PC?
3. ¿Cuáles son los tipos de encapsulado de una CPU para PC?
4. Menciona por lo menos cinco parámetros que debemos considerar para
adquirir un microprocesador para PC.
5. ¿En qué consiste el chipset?
6. ¿En qué consiste el lenguaje máquina y el lenguaje ensamblador?
7. Explique como se lleva a cabo una Suma y una Resta en Lenguaje
ensamblador desde el DEBUG de Windows.
8. ¿Para qué sirve la herramienta MSX88?
9. Realice una suma y resta de dos valores en MSX88
10. Realice una línea de tiempo sobre la historia de los microprocesadores.
Su entrega en hoja tabloide y debe ilustrarse con recortes.
11. ¿Realice una infografía que ilustre las partes de una CPU (parte interna y
externa)?. La infografía se realizará en computadora (manual o mediante
alguna herramienta de software), se imprimirá a color y se entregará en
forma individual.
PRÁCTICA DE LABORATORIO_1
Microprocesadores PIC. Instalación y configuración de MSX88
Objetivo general: encaminar al usuario al manejo de MSX88, con el
fin de comprender el funcionamiento de una CPU.
Objetivo específico: aprender a instalar y configurar el entorno de
desarrollo MSX88 para su uso.
1. Descargue el archivo comprimido zip, desde el blog de la
asignatura.
a) Una vez bajado el archivo Zip, hay que descomprimirlo en cualquier
directorio (por ejemplo el Escritorio). Se puede utilizar el WinZip,
WinRar o cualquier programa similar para hacerlo, incluso Windows
tiene soporte para descomprimir archivos con extensión zip.
b) Cuando lo haya descomprimido se habrá creado una carpeta
llamada MSX88Portable con varios archivos y carpetas dentro. De
todas esas carpetas y archivos vamosa nombrar a los dos más
importantes:
- Dentro de la carpeta creada hay un archivo MSX88Portable.exe
(tiene un icono con el nombre DOSBOX). Si ejecutamos este archivo
(haciendo doble click), se iniciará el ambiente del simulador.
- También se creó una carpeta llamada MSX88, en la cual están
todos los archivos pertenecientes al simulador MSX88. En esta
carpeta deberíamos guardar nuestros archivos con extensión '.asm'
para poder utilizarlos con el simulador.
18 19

1.7 El microcontrolador
ACTIVIDAD 1
1. Defina con sus propias palabras el término microcontrolador
2. ¿Qué diferencia existe entre un microprocesador y un microcontrolador?
3. ¿Liste las partes principales de un microcontrolador
4. Realice una infografía sobre las partes del microcontrolador ATMEGA328.
La infografía se realizará en computadora (manual o mediante alguna
herramienta de software), se imprimirá a color y se entregará en forma
individual.
5. Menciona por lo menos cinco campos de aplicación del microcontrolador
6. ¿Qué significa PIC?
7. ¿Para qué sirve la herramienta FlowCode?
8. Realice un programa en FlowCode que muestre una secuencia de ledes de
color rojo. Asigne un tiempo de 500 milisegundos entre cada led.
9. Realice la misma secuencia (que el punto 8 ) de ledes, pero en orden
ascendente y descendente.
10. Investigue en qué consiste la plataforma Arduino.
Microprocesadores PIC. Instalación y configuración de MSX88
¿Cómo utilizar el MSX88Portable?
Antes de arrancar el simulador MSX88 hay que escribir y guardar los
programas que deseamos probar en el mismo dentro de la carpeta
msx88 para que el entorno los pueda utilizar.
Una vez ejecutado el archivo MSX88Portable, se inicia el 'ambiente' y
dentro de la ventana del mismo podemos ejecutar los siguientes
comandos (escribir el comando y apretar ENTER):
- exit : Con este comando salimos del simulador
- asm88 : Con este comando invocamos al ensamblador de nuestros
programas a simular
- link88 : Con este comando invocamos al linker del simulador, paso
intermedio necesario para probar nuestros programas en el simulador
MSX88
- msx88 : con este comando invocamos el simulador MSX88, ver el
manual del MSX88 para conocer el modo de utilizarlo.
- fed : con este comando invocamos un editor de textos simple para
escribir los'programas fuente' dentro del ambiente de MSX88Portable.
20 21

Microcontroladores PIC. Muestra número
Objetivo general: Introducir al usuario a la configuración y
programación de un microcontrolador PIC.
Objetivo específico: Aprender a configurar y programar un
microcontrolador utilizando FlowCode para el diseño de un diagrama
de flujo, capaz de mostrar un número (dentro del rango de 0 a 9) a
través de un display de siete segmentos.
Materiales:
• Un microcontrolador 16F88.
• Un display de siete segmentos.
• El software FlowCode.
Procedimiento:
En la siguiente imagen, se muestra el esquema de distribución de
pines del microcontrolador 16F88.
1. Al abrir la interfaz principal, se procede a elegir el chip deseado.
Para ello, debe dar clic sobre la barra de menú en la opción Build >
Opciones de proyecto y desde la pestaña Elegir destino, debe
seleccionar el 16F88. Si por alguna razón, no se ve el esquema
correspondiente, debe dar clic sobre barra de menú en la opción Ver >
Chip, y actualice su búsqueda.
2. Una vez insertado el chip, deberán analizarse los pines que se van
a necesitar para su configuración con el display de siete segmentos. El
cual se inserta oprimiendo clic en la opción Salidas ubicada en la
barra: Herramientas de componentes. Para comenzar el montaje de
manera física y a la par con el montaje lógico, es necesario tener a la
mano la documentación correspondiente al fabricante y tipo de
microcontrolador.
22 23

3. Posteriormente deberá hacer uso de la simbología expuesta en el
panel de herramientas de comandos correspondiente. Desde allí
seleccionar los símbolos que se muestran a continuación y tratar de
configurarlos.
4. Al dar doble clic sobre el símbolo insertado, se abrirá una nueva
pantalla, la cual muestra los parámetros de configuración. Si se desea
mostrar un número sobre el display antes invocado, deberá colocarse
el valor declarado como variable. En este caso un número 6. A
continuación se muestra la ventana por cada símbolo insertado (Setup
counter y Call Macro).
5. Para finalizar la prueba, basta con dar clic sobre el ícono PLAY
ubicado en la barra de herramientas tradicional u oprimir la tecla F5. Si
todo ha salido bien, el lenguaje se encarga de mostrar un número 6
sobre el display. Si se requiere cambiar el valor, esto se hace
mediante las propiedades de cálculo (para lo que tiene que dar doble
clic sobre el símbolo deseado).
6. Documentar la práctica completa, mediante un video realizado en
CAMTASIA Studio. Este video deberá entregarse por equipo y con un
formato válido para su visualización.
24 25

Microcontroladores PIC. Contador digital
Objetivo general: introducir al usuario a la configuración y
programación de un microprocesador PIC.
Objetivo específico: aprender a configurar y programar un
microcontrolador utilizando FlowCode para el diseño de un diagrama
de flujo, capaz de mostrar un contador del 0 al 9 desde un display de
siete segmentos.
Material necesario:
-Un microcontrolador 16F88
-Un display de siete segmentos
-El software FlowCode
En la siguiente imagen, se muestra el esquema de distribución de
pines del microcontrolador 16F88
Microcontroladores PIC. Contador digital
2.0 PROCEDIMIENTO
En la siguiente imagen se muestra el montaje del diagrama de flujo
correspondiente al contador del 0 al 9.
a) Montar el diagrama de flujo sobre FlowCode, compilarlo y
ejecutarlo para comprobar su funcionamiento.
b) Documentar la práctica completa, mediante una presentación
en AMS. Esta actividad deberá entregarse por equipo y con un
formato .exe.
26 27

1.8 Electrónica y señales
ACTIVIDAD 1
1. Defina con sus propias palabras el término electrónica
2. ¿Cuáles son las características de los dos tipos de señales (electrónica)?
3. Liste cuando menos 5 ejemplos de aplicación de la electrónica analógica y
5 de electrónica digital.
3. Ilustre el término nivel de tensión con un arreglo de interruptores
4. ¿Cuáles son los tipos de circuitos electrónicos que conoce?, e ilústrelos
con un esquema.
5. ¿En qué consiste la ley de OHM, cuáles son sus variables y cuál es la
fórmula para efectuar sus cálculos?
6. Mencione por lo menos 10 componentes electrónicos empleados en la
electrónica digital
7. ¿Para qué sirve un breadboard?
8. ¿En qué consiste Vcc y GND?
9. ¿En qué consiste la ley de potencia?
10. ¿En qué consiste un circuito electrónico?
Electrónica y señales
Objetivo general: introducir al alumno al diseño de circuitos
electrónicos.
1. Para realizar esta práctica es necesario consultar algunas páginas
Web. Se solicita ingresar a cada una y registrarse en el caso de
requerir alguna autenticación.
a) Ingresar a https://circuits.io, tratar de registrarse y guardar el sitio en
marcadores.
b) Entrar a la página:
http://www.article19.com/shockwave/SimpleCircuit.htm y guardar el
sitio en marcadores.
c) Para cualquier consulta referente a resistencias, revisar:
http://www.digikey.com/es/resources/conversion-
calculators/conversion-calculator-resistor-color-code-5-band
2. Realizar el montaje del siguiente circuito en serie.
a) Calcular la resistencia total (Rt) del circuito.
b) Calcular la intensidad de corriente total (It) del circuito.
c) Cálculo de la tensión de cada receptor (V)
d) Comprobación de la tensión de 12V.
e) Comprobar su diseño utilizando OHM ZONE y circuits.io
28 29

3. Realizar el montaje del siguiente circuito en paralelo.
c
a) ¿Cuál es la tensión que circula por cada receptor del circuito?
b) Calcular la intensidad de corriente total (It) del circuito y la de cada
receptor
c) Calcular la resistencia total del circuito (Rt)
d) Comprobación de la tensión de 9V.
e) Comprobar su diseño utilizando OHM ZONE
4. Dado el siguiente circuito en serie, obtenga:
a) Resistencia total (Rt), intensidad de corriente total (It) y tensión de
cada receptor (V1…Vn). Efectúe las comprobaciones necesarias.
b) Comprobar su diseño utilizando OHM ZONE y circuits.io
4. Realice una infografía sobre un protoboard. Explique sus partes y
como funciona. Este debe entregarse de manera individual en una
hoja tabloide. Puede basarse de alguno de los siguientes simuladores
que encontrará en el blog de la asignatura (en la sección material
didáctico):
a) Constructor de circuitos digitales, b) 123dcircuits, c) WinbreadBoard
5. Realice lo que se solicita:
a) Investigar en qué cosiste un arreglo Pull Up y Pull Down de
resistencias.
b) Montar sobre protoboard ambos circuitos
c) Utilizar una analogía para explicar el funcionamiento de ambos
esquemas
d) Documentar sus conclusiones
5. Investigue cuando menos 10 componentes cualquiera. Realice una
tabla que considere los siguientes campos:
Nombre_componente
ilustrado
Símbolo Función Ejemplos (2)
30 31

En la lógica computacional, a menudo se emplean los circuitos
lógicos, los cuales se definen como arreglos que tienen a bien expresar una
secuencia de estados o niveles de tensión para dar solución a problemas de
electrónica.
Actualmente, existen varias puertas lógicas, las cuales nos permiten
comprender el funcionamiento de un ordenador convencional. Son las
encargadas de llevar a cabo un conjunto de operaciones binarias y además
de efectuar el proceso de la información mediante la construcción de circuitos
digitales. En este capítulo conoceremos las puertas lógicas más utilizadas, los
circuitos digitales fundamentales y algunos tópicos de interés.
2.1. Compuertas lógicas básicas
2.2. Compuertas complementarias
2.3 El circuito integrado
2.4 Herramientas de simulación
2.5 Reducción de circuitos
2.6 Placas de circuito impreso
2.7 Sistemas digitales
2.8 Construcción de teclados
2.9 Manejo de Arduino
2.10 Introducción a Raspberry Pi
2.1 Compuertas lógicas básicas
UNIDAD 2
Lógica computacional
ACTIVIDAD 1
1. Realice una tabla en el que incluya los siguientes campos:
Nombre
compuerta
Símbolo Operación
asociada
Expresión
booleana
Tabla
de
verdad
Serie o
nombre
de CI
Datasheet
AND =D- Multiplicación F= AB A B F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
CI
7408
IMA
NOTA: deberá entregarse por persona en una hoja tamaño carta enmicada
Puede basarse en el simulador de circuitos digitales que se descarga desde
el blog.
2. Describa el método para la creación de una tabla de verdad
3. ¿En qué consiste un análisis combinacional?
4. ¿Para qué sirve la herramienta LiveWire y PCB Wizard?
5. Realice el montaje sobre LogiSim y LiveWire de una compuerta AND, OR,
NOT, XOR y XNOR. Efectúe el análisis combinacional
6. Defina diagrama lógico o logigrama
32 33

ACTIVIDAD 2
1. Crear una tabla de verdad dada la siguiente función: F= (a.b) (c.d)
2. Crear una tabla de verdad dada la siguiente función: F= (w+x) + (y.z)
3. ¿Cuántas combinaciones arroja la tabla de la siguiente función:
F=(x + y) (z. x . y)?._____
4. ¿Cuántas combinaciones arroja la tabla de la función F=(A .B) (C.D.E’.F’)?.
5.- Dada la siguiente figura ¿cuál será el tren de salida?:
6.- De la siguiente figura cual será el tren de salida:
ACTIVIDAD 3
1. ¿Cuál es la tabla de verdad para la siguiente figura?:
2. ¿Cuál es la expresión booleana y la tabla de verdad para el siguiente
diagrama lógico?
3. ¿Cuál es la expresión booleana y la tabla de verdad para el diagrama
lógico de la siguiente figura?
NOTA: Para comprobar sus resultados, haga uso de logisim
34 35

2.2 Compuertas complementariasACTIVIDAD 4
1. Trace el diagrama lógico y la tabla de verdad de la siguiente expresión.
F = XY’Z + (XY) + Z’’
F = (X’Y’Z)’ + (X’) + Z’
ACTIVIDAD 1
1.
2.
.
36 37

2.3 El circuito integrado 2.4 Herramientas de simulación
ACTIVIDAD 1
1. ¿En qué consiste un diagrama topológico?
2. En qué consiste una datasheet
3. Defina con sus propias palabras: circuito integrado
4. ¿Cuáles son las partes internas que constituyen un circuito integrado?
5. Indique la forma en que deben leerse el número de pines de un circuito
integrado.
6. Realice la explicación del siguiente esquema:
7. Realice el montaje sobre el simulador de circuitos digitales y LiveWire
de un CI7408, un CI7432, y un CI7404.
ACTIVIDAD 2
Instrucciones: realice la siguiente investigación (puede basarse el simulador
de circuitos_protoboard proporcionado por el profesor):
1. Investigue el nombre válido de las compuertas (y número de entradas)
que componen los siguientes CI:
a) CI-74LS08:_____________ e) CI-74LS32:____________
b) CI-74LS21:_____________ f) CI-74LS386:____________
c) CI-74LS04:____________ g) CI-74LS86:____________
d) CI-74LS00:_____________ h) CI-74LS30:_____________
2. Investigue el nombre válido para el CI que implementa las siguientes
compuertas.
a) AND (x3):______________ d) NOT (x6):____________
b) NOR (x3):____________ e) NAND (x2):____________
c) NAND (x3):____________ f) NOR (x4):____________
3. Realice el esquema interno de los siguientes circuitos y su tabla de verdad:
CI-7408, CI-7432, CI-7404, CI-7486, CI-74386, CI-7400, CI-7402,
38 39

ACTIVIDAD 3
Instrucciones: de acuerdo a los siguientes diagramas, conteste:
DIAGRAMA 1:
a) Mencione el nombre o serie de los CI que se utilizarían para armar el
siguiente diagrama: ________________________________________
______________________________________________________________
b) ¿Cuántos switch se necesitan?:__________________________
c) ¿Cuántos LEDs se necesitan?:___________________________
d) Generar la expresión lógica, el diagrama topológico y la tabla de verdad del
presente diagrama.
Comprobarlo bajo simulación (simulador de circuitos digitales o
Winbreadboard y LogiSim).
ACTIVIDAD 3
DIAGRAMA 2:
______________________________________________________________
b) ¿Cuántos switch se necesitan?:__________________________
c) ¿Cuántos LEDs se necesitan?:___________________________
presente diagrama. Comprobarlo bajo simulación (simulador de circuitos
digitales o Winbreadboard).
40 41

42 43
ACTIVIDAD 3
DIAGRAMA 3:
______________________________________________________________
b) ¿Cuántos switch se necesitan?:___________________________
c) ¿Cuántos LEDs se necesitan?:____________________________
ACTIVIDAD 3
DIAGRAMA 4:
______________________________________________________________
b) ¿Cuántos switch se necesitan?:___________________________
c) ¿Cuántos LEDs se necesitan?:____________________________
presente diagrama.
Comprobarlo bajo simulación

:: PRÁCTICA DE LABORATORIO :: No.1
COMPUERTAS LÓGICAS
Objetivo de la Práctica:Comprobar las tablas funcionales o de
verdad de los componentes básicos Y (AND), O (OR), NO (NOT), NO-
Y (NAND), NO-O (NOR), O-EXCLUSIVA (OREX) y NO-O-
EXCLUSIVA (NOREX), utilizando circuitos integrados.
Duración: 1 hra.
Material necesario:
Fuente de voltaje de 5V
Un DIP de 8 entradas
6 LED (diodo emisor de luz, por sus siglas en inglés), no importa el
color
8 resistencias de 470 Ohm's
Una tablilla de conexiones (Protoboard)
Los siguientes circuitos integrados o equivalentes:
74F08 (4 compuertas Y de 2 entradas), 74H00 (4 compuertas NO-Y
de 2 entradas), 74S32 (4 compuertas O de 2 entradas), 74LS02 (4
compuertas NO-O de 2 entradas), 74HCT86 (4 compuertas O EXC de
2 entradas) y 74AHCT266 (4 compuertas NO-O-EXC de 2 entradas)
Alambre para conexiones.
2.0 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Armar el siguiente circuito topológico para comprobar las tablas de
verdad.
44 45

3.0 CUESTIONARIO INICIAL:
Instrucciones: Conteste las siguientes preguntas con respecto a lo
visto en el montaje anterior.
a) ¿Qué es VCC y GND?____________________________________
b) ¿Cómo distingues el polo negativo del positivo en un
LED?____________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
c) ¿Cuál es el pin reservado para GND y para VCC en un C.I y como
se conectan sobre protoboard?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
d) ¿Para qué sirve un protoboard?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
e) ¿Qué aprendizaje obtuviste del anterior montaje?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
El circuito topológico también puede presentarse de la siguiente
forma equivalente:
Se observa que en el LEDD1 se comprobará la compuerta Y de dos
entradas; en D2 la tabla de verdad de la compuerta NO-Y de 2
entradas, y así sucesivamente.A continuación se muestra la
configuración interna de los CI usados en los diagramas anteriores.
46 47

4.0 CUESTIONARIO FINAL
* En una compuerta Y de 2 entradas; si en una de sus entradas recibe
un 0 y en la otra un 1, ¿Cuál es su salida? ___________
* Si una compuerta NO-Y recibe las mismas señales de entrada de la
pregunta anterior, ¿Cuál es su salida?______________
* Si a una compuerta O llegan a sus entradas 2 unos, ¿Cuál es su
salida? _____________
* Si en el circuito de la práctica se desconectan las entradas 1 y 2 del
DIP, ¿Qué es lo que pasa en los diodos emisores de luz (LED)?
________________________________________________________
______________________________________________
* En un circuito integrado TTL (Transistor-Transistor-Logic, lógica-
transistor-transistor) en las entradas de cualquier compuerta, por
definición, se considera ¿un 1 o un 0? _______
* ¿Qué es lo que pasa con un LED si se conecta en polarización
inversa?
________________________________________________________
________________________________________________________
* ¿A qué rango de voltaje se le considera un 1 lógico? _____
* ¿A qué rango de voltaje se le considera un 0 lógico? _____
IMPORTANTE: Entregar reporte de práctica. Será impresa y
entregada en un folder con el nombre y grupo en la parte superior
derecha. Debe documentarse paso a paso (incluir simulación y diseño
en Logisim) con fotografías y/o esquemas que ilustren el
procedimiento de su diseño.
SUMADOR BINARIO
Objetivo: El alumno utilizará una tablilla de pruebas y conectará un
circuito integrado sumador (74283 ó 7483) para realizar sumas y
restas de números binarios en los formatos complemento a 1 y
complemento a 2.
El alumno utilizará el simulador de circuitos digitales para el empleo de
sumas y restas de números binarios en los formatos de complemento
a 1 y complemento a 2.
Duración: 2 hras.
Material utilizado
1 Protoboard).
1 CI 74283 (ó 7483)
9 Interruptores (dip-switch)
9 Resistencias de 1 K Ohm
5 LEDs
5 resistencias de 330 K Ohm
1 Punta lógica
1 Pinzas de corte
1 Pinzas de punta
Alambre
48 49

1.0 INTRODUCCIÓN
El CI 74283 hace la suma de dos números de cuatro bits, A4A2A1A0 y
B3B2B1B0, más un
acarreo de entrada Co (Cin) que proviene de una suma previa:
En la figura 3.1 se muestra el circuito lógico de un circuito sumador. Al
no indicar el número de cada terminal, los dos dispositivos se ven
idéntico s. Por esta razón es importante identificar el número del
componente y sus terminales. Los pines de Vcc y Tierra no aparecen
en el diagrama de esta figura, por omisión todos los circuitos ya están
polarizados a 5 V.
Figura 3.1 Distribución de terminales de los CIs 74283 y 7483
1.0 INTRODUCCIÓN
Las entradas que quedan flotando (esto es, sin conectar) son
interpretadas por el CI como unos. Si no se desea un acarreo hacia la
primera columna (C0=0), entonces debe conectarse a tierra. Las
salidas son el resultado de la suma, y s e conectan a los LEDs para
observarlas. Un 1 en la sal ida debe encender el LED, mientras que un
0 no debe hacer lo. El C0 es un acarreo que vi ene de una suma
previa. Los acarreos C1, C2 y C3 los maneja el CI internamente, y C4
(Cout) representa el sobre flujo o acarreo hacia la columna siguiente.
Las otras salidas se marcan con ∑ (sigma) y denotan la suma
yrepresentan las sumas de las columnas 4, 3, 2, 1
respectivamente.
El 74283 está diseñado para realizar la operación de suma A+B=. Si
se requiere de otra operación como la resta de A-B, entonces el valor
de B de ser negativo A+(-B)=A-B. El valor negativo de B se puede
representar en complemento a 1 o complemento a 2.
50 51

2.0 PROCEDIMIENTO
1. Conecte los componentes como se muestra en la figura 3.2
(simulador y de manera física).
2. Investigue el método para resolver una suma y una resta por
complemento a 1 y 2.
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________
Figura 3.2 .Sumador de 4 bits
2.0 PROCEDIMIENTO
3. Utilizando el circuito de la figura 3.2 realizar diez sumas de números
positivos. Sobre la misma tabla escribir en el formato binario los
números que se van a sumar y el resultado.
1. ¿Cuál es la diferencia entre un circuito integrado sumador 7483 y un
74283?:__________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
2. ¿Cómo se puede realizar una resta, utilizando un circuito sumador?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
52 53

3. Si el resultado obtenido en la simulación es incorrecto, ¿cómo se
puede detectar en qué parte del circuito está la falla?
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________
4. ¿Qué sucede si la terminal del acarreo de entrada Cin (C0) no se
conecta ni a tierra ni Vcc?
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________
IMPORTANTE: Entregar reporte de práctica. Será impresa y
entregada en un folder con el nombre y grupo en la parte superior
derecha. Debe documentarse paso a paso (incluir simulación y diseño
en Logisim) con fotografías y/o esquemas que ilustren el
procedimiento de su diseño.
Recurso interactivo sobre puertas lógicas:
- Para aprender más sobre las compuertas lógicas. La explicación de
esta presentación interactiva garantiza un aprendizaje sencillo y
rápido.
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/index.ht
m
LOGICLY:
- Para aprender (mediante simulación) el funcionamiento de los
circuitos electrónicos y las compuertas lógicas. Este recurso se
ejecuta en línea.
http://logic.ly/
Diagramas de contactos o circuitos de llave:
- Para entender el funcionamiento de los diagramas de contacto en
serie y en paralelo, se propone poner en práctica la Ley de Ohm
mediante este recurso en línea:
http://www.article19.com/shockwave/oz.htm
Recursos bibliográficos
- La entrega de este cuadernillo, incluye recursos bibliográficos en
formato PDF. Solicítelos con su profesor (LIBRO: Fundamentos de
sistemas digitales).
Recursos recomendados
:: P A R A S A B E R M À S … ::
54 55

2.5 Reducción de circuitos
Generación de un mapa de Karnaugh
- Para generar un mapa de karnaugh, se necesita tener una tabla
de verdad. La cual debe construirse con base a un diagrama
lógico o una expresión booleana.
Para tener acceso al desarrollo de minimización de circuitos lógicos
por el método tabular, debe solicitar al profesor el archivo
REVISTA_M_K. En este documento se describe el desarrollo del
método paso a paso.
56 57
ACTIVIDAD 1
1. Dada la siguientes expresiones, simplificar por Algebra de Boole. Además,
crear su diagrama lógico y su respectivo diagrama topológico, tanto de la
forma original, como simplificada (puede auxiliarse de logisim).
2. A) Dado el siguiente circuito, armar su tabla de verdad y encontrar la
expresión booleana sintetizada, su diagrama lógico y tabla de verdad.
B) Realice la TV y a partir de ella encontrar la expresión booleana, sintetizarla
y armar la nueva TV.
:: P A R A S A B E R M À S … ::

REDUCCIÓN DE CIRCUITOS
Objetivo de la práctica: Comprobar en el laboratorio el diseño
optimizado de un circuito utilizando el álgebra de Boole; reportando
ventajas que se obtienen.
Duración: 1 hora
Material necesario:
- Una fuente de voltaje de 5V
- 2 DIP 3 LED (no importa el color)
- 11 resistencias de 470ohms
- 2 tablillas de conexiones
- Los siguientes circuitos integrados
- Dos 74LS10 (3 compuertas NO-Y de 3 entradas, dos 74LS11,
dos 74LS04, dos 74LS32 (4 compuertas O de 2 entradas) y un
74LS21
- Alambre para conexiones.
Dado el siguiente circuito lógico:
Cuya función de salida Z del circuito anterior es:
Z(A,B,C,D) = A'BC' + A'B'C'D + B'C'D
La tabla de verdad es:
Y el circuito topológico, para generar Z, es:
(DIBUJAR DIAGRAMA TOPOLÒGICO, MISMO
QUE SERÀ ARMADO SOBRE PROTOBOARD
VIRTUAL Y FÍSICO)
58 59

Simplificando Z, utilizando el álgebra de Boole, se tiene:
Z(A, B, C, D) = A'BC' + A'B'C'D + B'C'D =
________________________________________________________
________________________________________________________
El logigramade la función reducida del circuito es:
La tabla de verdad de la función reducida es:
Y su circuito topológico es:
(DIBUJAR DIAGRAMA TOPOLÒGICO, MISMO
QUE SERÀ ARMADO SOBRE PROTOBOARD
VIRTUAL Y FÍSICO)
Se puede construir el circuito reducido empleando sólo compuertas
NO-Y, para lo cual se complementa 2 veces la función y se aplica
uno de los complementos, tal como se indica a continuación:
Z(A,B,C,D) = (A'BC' + B'C'D)'' = [(A'BC')' (B'C'D)']'
El logigramapara esta función es:
60 61

La tabla de verdad es:
Finalmente, el circuito topológico es:
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Armar los tres circuitos topológicos anteriores: El original, el
reducido y el realizado sólo con compuertas NO-Y.
2. Reportar ventajas y desventajas de la utilización del álgebra
de Boole.
___________________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
__________________________________________________
3. Como recomendación: Los circuitos reducido y el realizado a
base de compuertas NO-Y, armarlo en una misma tablilla de
conexiones, utilizando las mismas señales de DIP.
62 63

CUESTIONARIO INICIAL:
Instrucciones: Conteste las siguientes preguntas:
1. ¿Cuál es el costo del circuito
original?:________________________________________________
________________________________________________________
2. ¿Cuál es el costo del circuito
reducido?:_______________________________________________
________________________________________________________
3. ¿Cuál es el costo del circuito con compuertas NO-
Y?:_____________________________________________________
________________________________________________________
4. ¿Encontraste alguna diferencia en la señal de salida de los 3
circuitos anteriores?:_______________________________________
5. Si ocuparas alguno de los tres circuitos anteriores, ¿cuál
utilizarías? y ¿por qué?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
6. Describe el siguiente C.I. ¿De qué compuerta se trata?:_________
REVISTA M_K:
- Es un recurso bibliográfico desarrollado para garantizar un
aprendizaje sobre el manejo de mapas de Karnaugh.
http://ing-hwr.blogspot.com
LIBRO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
- Para aprender más sobre compuertas, circuitos combinacionales,
algebra de Boole, mapas de Karnaugh, etc. El libro pertenece a la
editorial ALFAOMEGA y tiene su propio portal Web.
http://www.alfaomega.com.mx/
REVISTAS SOBRE ELCTRÒNICA
- Para aprender más sobre electrónica digital. Este material, pertenece
a la editorial USERS y tiene su propio portal Web. Solicite el material
de apoyo con su profesor.
http://www.redusers.com
Recursosbibliográficos:
- La entrega de este cuadernillo, incluye la presentación (ppt) de ayuda
sobre Algebra de Boole. Solicitar con el profesor.
Recursos recomendados:: P A R A S A B E R M À S … ::
64 65

2.6 Placas de circuito impreso 2.7 Sistemas digitales
ACTIVIDAD 1
Instrucciones: conteste lo que se solicita:
1. ¿Cuál es la función de una placa de circuito impreso?
2. ¿Para qué sirve la herramienta PCB Wizard?
3. Mencione por lo menos 3 herramientas similares a PCB Wizard
4. En qué consiste una punta lógica (ilústrelo)
5. Efectúe el montaje de una punta lógica en LiveWire y diseñe su PCB
desde PCB Wizard.
6. Realice un llavero de puertas lógicas (capaz de demostrar el
funcionamiento de la compuerta AND, OR, XOR, NOR y XNOR).
NOTA: este proyecto será grabado en PCB y presentado en forma de llavero.
Debe incluir leds, botones, resistencias, batería y un zócalo de 14 pines,
7. Liste el material utilizado para la creación de PCB (material para la
elaboración/ herramientas de apoyo).
8. ¿En qué consiste un atacado químico (PCB)?
9. Mencione las dos técnicas de transferencia de pistas en una PC
10. ¿Cuál es el procedimiento para la generación de PCB? NOTA: realice una
presentación en la que ilustre el procedimiento para la generación de PCB por
transferencia de calor. La presentación será basada en el llavero creado.
Entréguela por equipo en un formato .exe (se realizará en AMS).
ACTIVIDAD 1
1. ¿Cuál es el nombre d elas placas fenólicas perforadas que conoces y cuál
es su diferencia (ilustre el contenido en su cuaderno) ?
2. ¿En qué consiste un sumador binario de 4 bits (realice su esquema)?
3. Dibuje el diagrama lógico de un sumador-restador binario de 4 bits.}
NOTA: este proyecto será realizado sobre una placa perforada (protoboard
soldable) y se realizará una exposición por equipo del funcionamiento del
mismo.
4. Defina sistema digital y mencione sus tipos
5. ¿Cuáles son los sistemas digitales que conoce?
6. Defina Flip-Flop.
7. ¿En qué consiste un display de 7 segmentos?. Mencione cuando menos 3
formas de aplicación
8. Ilustre el funcionamiento de un codificador y un decodificador (explique
mediante una analogía su funcionamiento). Para ello proponga un ejemplo y
explíquelo. La actividad será una presentación en AMS.
9. Efectúe el montaje de un comparador en el simulador de circuitos digitales.
10. Explique el funcionamiento de un multiplexor y un demultiplexor.
66 67

DECODIFICADORES (BCD a 7 segmentos/Codificador de Prioridad)
Objetivo: El alumno será capaz de crear un codificador y un
decodificador para hacer conversiones de base 2 a base 10 y
viceversa.(displays de 7 segmentos / leds)
Material utilizado
Será planteado por el
alumno:__________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
:
ACTIVIDAD 2
1. Dibuje el esquema de conexión (diagrama topológico) de un circuito 74147
(CODIFICADOR)
2. Dibuje el esquema de conexión (diagrama topológico) de un circuito
74LS47 y un 74153 (DECODIFICADORES)
3. Dibuje el esquema de conexión (diagrama topológico) de un circuito 7442
(DECODIFICADOR)
4. Construya un circuito de cuatro entradas (nibble-binario), que posea 10
salidas (LEDS) y lo muestre además en un display de 7 segmentos.
NOTA: tomar en consideración la siguiente tabla para su realización.
74147 – 7447 7447 – 7442
D - B B – D
Leds - Display Display - Leds
68 69

:: PÁCTIC DE LABORATORIO :: No.1
1.0 INTRODUCCIÓN
Un decodificador se encarga de identificar, reconocer o bien detectar
un código específico. Lo opuesto a este proceso de decodificación se
denomina codificación y es realizado por un circuito lógico que se
conoce como codificador. Un codificador tiene varias líneas de
entrada, sólo una de las cuales se activa en un momento dado y
produce un código de salida de N bits, según sea la entrada que se
active. Estos nos permiten efectuar conversiones numéricas de
diferentes bases.
2.0 PROCEDIMIENTO
Instrucciones: Realizar lo siguiente:
1: Dada la figura 1.0 (conversor de binario a decimal):
D) Diseñar una tabla de verdad
E) Obtener una expresión lógica válida (para 0, 1, 2, 3…9)
F) Hacer la implementación del mismo circuito con uso de un
display
2. Crear un circuito que me permita realizar la conversión de un
sistema decimal a binario (4 bits) utilizando un codificador.
c) ¿Cuál es el nombre del CI que utilizarás para esta actividad?
_________________________________________________
d) Dibuja el diagrama lógico de este circuito
Recomendaciones: Para el ejercicio 1 y 2:
a) Montar el circuito topológico sobre WinBreadBoard
b) Montar el circuito en protoboard físico
c) Diseñar la PCB correspondiente al circuito
ACTIVIDAD 3
1. Realice el montaje de los circuitos señalados por el profesor. Para ello se
hará la consulta del libro: Electrónica Digital (Ingeniería de hardware) del
autor Gilberto G.R.
Se evaluará:
a) Montaje sobre el simulador dde circuitos digitales
b) Montaje físico
70 71

2.8 Construcción de teclados
ACTIVIDAD 1
1. Investigue sobre los tipos de teclados que existen.
2. ¿En qué consiste un teclado de membrana?
3. ¿En qué consiste un teclado matricial 4X4?
4. Realice un esquema que ilustre la distribución de los elementos que
conforman un teclado matricial 4 x 4. Este se entrega en una hoja tabloide en
binas.
5. ¿En qué cosiste un interrutor de contacto?
6. En qué consiste una pantalla LCD 16X2. Ilustre mediante una inforgrafía la
forma de conectarla a una placa Arduino UNO.
7. Realice el montaje de un teclado matricial y una pantalla LCD 16X2 sobre
el simulador 123dcircuits. Posteriormente deuestre su funcionamiento de
manera física.
8. Diseñe un teclado matricial 4X4 con el uso de pulsadores. Probarlo con el
sketch proporcionado por el profesor.
9. ¿Qué es una placa de desarrollo (hardware libre)?
NOTA: el sketch proporcionado por el profesor debe funcionar en cualquiera
de los casos anteriores.
PRÁCTICA DE LABORATORIO No.1
TECLADOS
Creación de teclados de contacto
Objetivo general: realizar un teclado de membrana con el fin de conocer su
funcionamiento.
Materiales:
-Hojas de papel
-Cinta de contacto
-Cables con jumper
-Pegamento
-Cinta de papel
La idea central de esta práctica consiste en diseñar nuestro propio teclado con el
uso de papel y material económico. Posteriormente deberá funcionar con el uso de
alguna placa desarrollo como la placa ARDUINO UNO.
1. Realizar el montaje de un teclado matricial, según se indica en la siguiente
imagen:
72 73

2.9 Manejo de Arduino
ACTIVIDAD 1
1. ¿Qué entiene por Arduino?
2. Realice una inforgrafía sobre la placa ARDUINO UNO. Esta se entrega de
manera individual en hoja tabloide.
3. ¿Cuál es el procedimiento que se debe seguir para la instalación y
configuración de una placa Arduino?
4. Defina: variable, constante, tipo de dato, identificador, comentario, función,
estructura de control.
5. ¿Cuántos pines digitales y analógicos posee la placa ARDUINO UNO?
6. ¿Qué es un sketch?
7. ¿Para qué sirve un pin PWM?
8. Mencione por lo menos 5 proyectos que se pueden realizar con la placa
ARDUINO UNO.
9. Realice los ejercicios de la presentación de apoyo proporcionados por el
profesor de la asignatura (s epueden consultar desde el blog)
10. Planifique un proyecto para su entrega final. Para ello, debe justificcarlo
en una hoja blanca tamaño carta. Debe incluir además, el nombre de los
integrantes del equipo, lista de ateriales, diagramas, código fuente y
realización (esquemas). Se entrga por equipo.
TECLADOS
Creación de teclados de contacto
a) Desarrollar el montaje físico. Para ello se solicita crear sus propias
plantillas y diseño (tamaño)
b) Elaborar los siguientes ejercicios:
- Teclado de tres botones
NOTA: para elaborar el ejercicio anterior, debe solicitar al profesor el material
didáctico necesario (seguramente publicado en el blog)
74 75

MANEJO DE ARDUINO
LEDs y pulsadores
Objetivo general: conocer la placa Arduino, la forma de montar un circuito
electrónico para después programarlo, y finalmente, ejecutarlo.
Objetivo específico: aprender a emplear pulsadores para controlar el encendido y
apagado de un LED y hacer variar su intensidad de luz.
Materiales:
-Tres pulsadores
-Un LED de cualquier color
-Dos resistencias de 10K Ohms
-Una resistencia e 220 Ohms
-Una fuente de alimentación de 5V
Para conectar un pulsador se utilizará undivisor de tensión, tal y como se aprecia en
la figura de abajo. Con una resistencia en Pull-down, se conseguirá que, al pulsar el
botón, la entrada digital tome el valor de un nivel de tensión alto (HIGH).
Primeramente debe declararse el pin como entrada y usar la función DigitalRead()
para leer el valor de la misma.
MANEJO DE ARDUINO
LEDs y pulsadores
Objetivo: conocer la placa Arduino, la forma de montar un circuito electrónico para
después programarlo, y finalmente, ejecutarlo.
2.0 PROCEDIMIENTO
Dado el esquema de conexión anterior, montar los siguientes ejercicios:
a) Al presionar el pulsador, el LED se enciende. Al soltarlo, este debe apagarse. El
Sketch es el siguiente:
int buttonPin = 2;
int ledPin = 13;
int estado = 0;
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop()
{
estado = digitalRead(buttonPin);
if (estado == HIGH)
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
76 77

MANEJO DE ARDUINO
LEDs y pulsadores
b) Con el uso de dos pulsadores (p1 y p2). Al presionar el pulsador p1, se enciende el
LED, pero al accionar el pulsador p2, debe apagarse.
int ledPin = 13;
int inputPin1 = 2; // pulsador 1
int p1;
int p2;
void setup()
{
pinMode(inputPin1, INPUT);
}
void loop()
{
p1=digitalRead(inputPin1);
if (p1 == HIGH)
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}
else if (p2 == HIGH)
{
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
MANEJO DE ARDUINO
LEDs y pulsadores
c) Con el uso de dos pulsadores, se pretende variar la luminosidad o brillo que emite
el LED. Para aumentar el brillo, se pulsa p1. Para atenuar, se pulsa p2. La conexión
del LED se conecta al Pin 9, que usa la salida PWM (modulación por ancho de pulso)
para emular una salida analógica.
int ledPin = 9;
int p1;
int p2;
int value = 0;
void setup()
{
}
void loop()
{ p1=digitalRead(inputPin1);
if (p1 == HIGH)
{ value--; }
else if (p2 == HIGH)
{ value++;
}
value = constrain(value, 0, 255);
analogWrite(ledPin, value);
delay(10);
}
78 79

MANEJO DE ARDUINO
Control de motores
2.0 PROCEDIMIENTO
Objetivo específico: conocer la forma de conectar un motor y controlar tanto su
velocidad, como su sentido de giro.
Materiales:
-Un motor 5-9V
-Una resistencia de 2.2 K Ohms
-Un diodo 1N4001
-Un transistor TIP120
-Una fuente de alimentación
MANEJO DE ARDUINO
Manipulación de motores
2.0 PROCEDIMIENTO
Para ilustrar mejor el contenido sobre la manipulación de un motor, se propone
realizar los siguientes ejercicios:
a) Conseguir la activación de un motor. Después de un tiempo, apagarlo. En el
esquema anterior se puede apreciar la conexión hacia el Pin 9 de la placa Arduino,
con lo que se conseguirá modular el pulso.
int motorPin = 9;
void setup()
{
pinMode(motorPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
int onTime = 2500;
int offTime = 1000;
digitalWrite(motorPin, HIGH);
delay (onTime); digitalWrite(motorPin, LOW);
delay (offTime);
}
80 81

MANEJO DE ARDUINO
2.0 PROCEDIMIENTO
b) Se pretende controlar la velocidad del motor como si se tratara de un LED al que
se desea aumentar o atenuar su luminosidad. El control del motor se efectúa con la
función analogWrite(pin, valor).
int motorPin = 9;
void setup()
{
}
void loop()
{
int onSpeed = 200;
int onTime = 2500;
int offSpeed = 50; // declaración deun numero entre 0 y 255(velocidad)
int offTime = 1000; // tiempo en milisegundos para que el motor se apague
analogWrite(motorPin, onSpeed); // encender el motor
delay(onTime); // espera en milisegundos
analogWrite(motorPin, offSpeed); // apagar el motor
delay(offTime); // espera en milisegundos
}
MANEJO DE ARDUINO
2.0 PROCEDIMIENTO
c) Conseguir la aceleración y desaceleración del motor. Mediante el uso de un bucle.
Al igual que el ejercicio anterior, se empleará la función analogWrite().
int motorPin = 9;
void setup()
{
}
void loop()
{
int delayTime = 50;
for(int i = 0; i <256; i++)
{ //aceleramos
analogWrite(motorPin, i);
delay(delayTime);
}
for(int i = 255; i>= 0; i--)
{ //frenamos
analogWrite(motorPin, i);
delay(delayTime);
}
}
82 83

2.10 Introducción a Raspberry Pi
MANEJO DE ARDUINO
2.0 PROCEDIMIENTO
d) Hacer variar la velocidad del motor usando un potenciómetro de 10K Ohms. Este
último elemento debe polarizarse y después conectar su pin de control al pin 0 de
las entradas analógicas de la placa Arduino.
Arduino dispone de 6 entradas analógicas, que tienen un voltaje de 0 a 5voltios que
convertidas a señales digitales se tienen valores del 0 a 1024. Esto es 10 bits de
resolución. La función analogRead(), devuelve un valor comprendido entre 0 y 1024
(10 bits) y la función analogWrite () toma valores comprendidos entre 0 y 255 (8
bits).
int motorPin = 9;
int potPin=0; // pin de control del potenciómetro al Pin 0 de la placa
int potValue;
void setup()
{
}
void loop()
{
potValue = analogRead(potPin) / 4; // al dividir 1024/4 = 255
analogWrite(motorPin, potValue);
}
ACTIVIDAD 1
1. ¿Qué función tiene una Raspberry Pi?
2. ¿Cuáles son las versiones de Raspberry Pi?
3. ¿Cuál es el nombre del sistema operativo de las Raspberry original?
4. Realice un cuadro comparativo de las versiones de Raspberry Pi. Esta
tabla debe tener los siguientes campos:
Modelo/Versión Carácterísiticas Imagen
NOTA: la actividad será desarrollada en el cuaderno.
5. ¿Cuáles son los pros y contras de utilizar Raspberry Pi?
6. Mencione cuando menos tres proyetos realizados con Raspberry Pi
7. ¿En qué consiste Pyton?
8. ¿Explíque con sus propias palabras en qué consiste GNU-Linux?
9. ¿Qué es una maquina virtual?
10. Mencione cuando menos tres herramienta para crear VM
84 85

Derechos reservados Cursos TIC México *2016
Impreso en México
Algunos de los ejercicios planteados en este cuadernillo, son propiedad de editorial
MACRO, GONZÁLEZ, G, Electrónica digital-Ingeniería de Hardware, Perú 2016,
MANEJO DE RASPBERRY PI
Configuración e instalación
Objetivo general: conocer el procedimiento para configurar una placa Raspberry Pi.
Conocer el procedimiento para instalar el S.O. Raspbian a una placa Raspberry Pi.
Materiales:
-Placa Raspberry Pi 3 o superior
-Una computadora con ViirtualBox
-Cable de interfaz
1. Revisar el procedimiento descrito por Germán Tojero C. en su libro: Raspberry Pi
2 para electrónicos para la instalación y configuración de un S.O.
2. Configure e instale el S.O. indicado sobre una máquina virtual
3. Realice la entrega dde un video que muestre lo solicitado con anterioridad. Este
video debe incluir el cuestionario (ACTIVIDAD 1) propuesto en el tema 2.10.
NOTA: las especificaciones del video serán proporcionadas por su profesor.
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