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Microprocesadores y Microcontroladores Código: 309696 Paso 1 - Fundamentación del curso

Presentado al tutor: Oscar Alberto Jaramillo

Entregado por el estudiante: Jose Manuel Caballero Viana Código: 1002494427

Grupo: 23

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

Magangué – Bolívar.

Introducción Los microprocesadores y microcontroladores representan la maravilla del desarrollo de la tecnología electrónica en más de medio siglo, los aparatos que los incorporan han cambiado la forma de trabajar e investigar de la humanidad, en la historia ninguna herramienta creada por el hombre, tenía la capacidad de crear otras y acelerar su evolución, en la actualidad muchos instrumentos, electrodomésticos y en general cualquier dispositivo electrónico utiliza alguno de estos dos componentes para optimizar su funcionamiento. Los nuevos dispositivos traen consigo nuevas tecnologías aplicadas tanto a la electrónica del hardware como al desarrollo del software que lo controla, se relacionan entonces varios componentes que parten del microprocesador, tal es el caso del microcontrolador, que también es objeto de estudio de este curso. No solo encontramos microprocesadores y microcontroladores, también existen evoluciones de estos aplicados a situaciones particulares en la industria y consumo, tal es el caso de los DSP (Procesadores Digitales de Señales) y PLC (Controladores Lógicos Programables).

RESUMEN

Hoy en día se puede encontrar la implementación de microprocesadores y microcontroladores en cada uno de los sectores que involucran desde la productividad hasta el entretenimiento. En este documento podrá encontrar el resultado del desarrollo de la parte individual y colaborativa de la actividad de presaberes del curso microprocesadores y microcontroladores. En la parte individual de la actividad se realizó la actualización del perfil del curso y el diseño de una ALU (Unidad Aritmético Lógica ) por estudiante. No obstante, en la parte colaborativa se realizó una investigación sobre las generalidades de las compuertas lógicas y la elección de una ALU de las propuestas en el foro de trabajo colaborativo por cada estudiante en la actividad individual. Concluyendo de esta manera, que las compuertas lógicas son circuitos electrónicos que se encargan de otorgar señales de voltaje de acuerdo con su función lógica o booleana; formando parte fundamental en el desarrollo de una ALU o programación de dispositivos como los microprocesadores y microcontroladores.

OBJETIVOS General: 

Realizar el reconocimiento del curso haciendo énfasis en los aspectos básicos del diseño de algoritmos basado en compuertas lógicas y ALU. Específicos:

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Actualizar el perfil del curso resaltando información importante del estudiante como datos personales e información de contacto. Diseñar una ALU a partir de la aplicación de los conocimientos previos de diseño y análisis de circuitos y programación en lenguaje VHDL. Estudiar los aspectos generales de las compuertas lógicas.

Actividades a desarrollar Paso 1 - Fundamentación del curso Marco Metodológico Se realizan las investigaciones correspondientes a aspectos generales de las compuertas lógicas haciendo uso de las referencias para el desarrollo de la actividad que se encuentran en el entorno de conocimiento, con el fin de seleccionar la información relevante que se compilará en el documento. Aspectos teóricos de las compuertas lógicas: Compuertas lógicas: las compuertas lógicas son circuitos de conmutación que a partir de interruptores booleanos cumplen una condición particular que es controlar los componentes lógicos por medio de variables numéricas vinarias (O y 1), estas se integran a un chip tienen bloques que conforman estas señales ya sea de entrada o salida. Las compuestas lógicas más utilizadas pueden emplearse por medio de la tabla de la verdad y estas nos dan como resultado una condición booleana : Compuerta ANO: Esta compuerta puede tener más de dos entradas, el símbolo algebraico o aritmético es el de la multiplicación (*) y en vinario según la tabla de la verdad solo la salida es 1si la entrada A y B son (1) de lo contrario es (O ).

Compuerta OR: Esta compuerta puede tener varias entradas, el símbolo algebraico o aritmético es la suma (+ ) y en vinario según la tabla de la verdad la salida es (1) si la entrada A o la entrada B o ambas es (1) de lo contrario es (O ). En definición es (1) si cualquier entrada o ambas entradas lo son.

Compuerta NOT: Este circuito es un inversor de un nivel lógico a una señal vinaria, el símbolo binario es una barra sobre la variable binaria. Si esta variable llegara a tener un binario (O) en entrada, esta cambiaria a (1) la salida y esto también seria viceversa y El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un inversor lógico. Es decir, cambia los valores binarios (1) a (O) y viceversa.

Compuerta NANO: Esta es la designación que se derivan de las siglas NOT-AND. Se podría decir que esta compuerta es la AND invertido puesto que la función de AND es invertida, esta puede tener varias entradas y su salida será siempre complemento de AND, como se indica por el símbolo gráfico, que consiste en una compuerta AND seguida por un pequeño círculo y una barra sobre las dos variables (quiere decir que invierte la señal).

compuerta NOR: • Esta compuerta es el complemento de la compuerta OR, se pueden tener varias entradas; la NOR compuerta siempre será la señal inversa a la OR y esta compuerta utiliza el símbolo algebraico de la compuerta OR (que invierte la señal).

Compuerta XOR: Esta compuerta es parecida a la OR ya que las tablas de la verdad se parecen mucho, la diferencia es que la compuerta OR-EXCLUSIVA o XOR radica en que cuando ambas entradas son (1) esta compuerta genera un O . Su salida será (1) si una de sus entradas lo es.

Compuerta XNOR: Esta compuerta lógica es la es la inversa a la XOR, entregando una salida de (O ) cuando una de sus entradas es (O) y la otra (1), solo es (1) su salida cuando ambas lo son y viceversa, es decir, (cuando ambas entradas es O su saluda será 1).

Tabla de relación de compuertas lógicas

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Finalmente, se realiza la elección de una ALU respecto a las presentadas en la actividad individual por cada estudiante en el foro colaborativo de la actividad, anexando desarrollo teórico o matemático con las respectivas imágenes del código en VHDL, simulación y link de la simulación online en el software EDA playground.

Diseño, implementación en VHDL y simulación de la ALU: Se ha solicitado a un ingeniero electrónico diseñar un circuito que permita manejar de manera digital el mando de conexión de un motor. Sin embargo, para realizar la programación de dicho circuito, es necesario realizar una ALU (Unidad Aritmético Lógica) basada en compuertas lógicas y usando lenguaje VHDL, teniendo en cuenta la siguiente información:

a) b) c) d) e)

El sistema debe tener tres pulsadores Pl, P2, P3. Si se pulsa Pl conecte el motor con los bobinados estrella Si pulsa P2 conecte el motor con los bobinados en triángulo. Si se pulsa P3 se desconecta el sistema. Si se pulsa dos pulsadores, el motor no se activa, pero se enciende una alarma de peligro. f) Estado en 1es activo, estado O es apagado.

En primer lugar, se construye la tabla de verdad sobre la cual va a trabajar el circuito. Se debe tener en cuenta que esta tabla va a trabajar con tres entradas (una para cada pulsador) y tres salidas (una para cada tipo de bobina y la alarma).

Ahora, usando la tecnica mediante mapas de karnaught, se hallan las expreciones logicas sobre las cuales van a funcionar cada salida del Sistema.

Se simplifica la tabla de verdad usando Karnaught, con el fin de obtener la expres1on basada en compuertas lógicas que va a encender finalmente la ala rma de peligro

Implementación en VHDL y simulación del circuito: Código:

La implementación en VHDL y la simulación se realizaron haciendo uso del software online EDA playground. Como se observa en la simulación, se cumple con cada una de las condiciones que propuestas en el encabezado del diseño de la ALU respecto a la activación de los pulsadores y la respuesta obtenida en la salida.

CONCLUSIONES 

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Es importante realizar la actualización del perfil del curso, ya que, es la parte del curso que se encarga de mostrar la información necesaria para conocer un poco sobre los aspectos personales y medios de contacto de cada participante, con el fin de poder desarrollar cada una de las actividades de una manera más dinámica y participativa. Las compuertas lógicas son herramientas indispensables en el desarrollo de una ALU y en la programación de dispositivos como los microprocesadores y microcontroladores; ya que permiten crear programas a partir de funciones lógicas o booleanas de acuerdo con los arreglos que posean. Durante el desarrollo de la actividad, se logró concluir que una ALU es una unidad lógica de control compuesta por compuertas lógicas, estructuras condicionales y multiplexores que se encarga de resolver ejercicios de carácter lógico - matemático en un microprocesador o microcontrolador teniendo en cuenta el tipo de datos de entrada proporcionados.

RECOM EN DACIONES 

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Optar porque cada estudiante se encargue de escoger su rol de trabajo al comienzo de la actividad colaborativa; con el fin de asignar las diferentes funciones para poder trabajar de manera más eficiente en el desarrollo de cada uno de los puntos de la actividad. Contar con la participación de todos los integrantes del grupo colaborativo para tener una mejor dinámica en el desarrollo de las actividades.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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