Proyecto 4 Objetivo

Proyecto 4
Objetivo
Diseñar por medio de álgebra booleana y mapas de Karnaugh e implementar en una tablilla protoboard un
convertidor de código binario a código 7-segmentos de 2 bits. El comportamiento del sistema debe
corresponder con la siguiente tabla:
Entradas
SW2
SW1
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
Tabla 1. Comportamiento del Sistema
Y el diagrama del sistema es el siguiente:
Figura 1. Diagrama del sistema
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Carlos Daniel Hernández Mena
Introducción Teórica
El Display de 7 Segmentos
Figura 2. Display de 7 segmentos para el proyecto
El display de 7 segmentos es un dispositivo electrónico que permite visualizar un digito numérico. De
este tipo de dispositivos existe una gran variedad incluyendo arreglos tales que permiten visualizar más de
un digito como el mostrado en la figura 3.
Figura 3. Display con múltiples dígitos
En esencia estos dispositivos tienen internamente un diodo por cada segmento que forma los diferentes
dígitos y otro más para el punto decimal. Hay que recordar que un LED no es otra cosa que un diodo
emisor de luz y por ser un diodo tiene 2 terminales llamadas ánodo y cátodo (ver figura 4).
Los displays de 7 segmentos como los mostrados en las figuras 2 y 3 (que están hechos a base de diodos)
presentan dos configuraciones básicas: de ánodo común o de cátodo común (ver figura 5).
Figura 5. Configuraciones del Display de 7 Segmentos
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En la figura 5 puede verse que cada segmento tiene asignada una letra que va desde la letra “a” hasta la
letra “g” y la letra “h” es para el punto decimal (aunque no lo diga el diagrama). Ahora bien, en una
configuración de cátodo común (en donde todos los cátodos de cada LED están unidos) puede enviarse la
terminal común a tierra y cada que se aplique un voltaje positivo a alguno de los segmentos (a, b, c,.. etc),
este se encenderá. Si se utiliza una arquitectura tipo TTL el voltaje que se aplicara serán 5 volts que
corresponden con el “1 lógico”. Es decir que los displays de cátodo común encienden cada uno de sus
segmentos con un “1 lógico”. Los display de ánodo común por el contrario encenderán sus segmentos con
un “0 lógico” siempre y cuando se envíe su terminal común a un voltaje positivo (5 volts en caso de
diseños TTL).
Finalmente hay que mencionar que físicamente el display como el que se utilizara en el presente proyecto
(figura 2) tiene 5 en total 10 terminales las cuales tienen la siguiente configuración independientemente si
es de ánodo común o de cátodo común:
Figura 6. Terminales del Display de 7 Segmentes
Nota: para este proyecto se recomienda utilizar displays de cátodo común
El DIP SWITCH
Figura 7. Diferentes tipos de DIP Switches
El DIP switch no es mas que un arreglo de interruptores en línea, de ahí el nombre DIP Switch ya que
DIP es la sigla ene ingles para Dual-In Package que español es algo así como empaquetado en doble fila.
A los DIP Swicthes se les puede encontrar de diferentes tamaños y presentaciones, pero el que se
recomienda para este proyecto es el de 4 switches que es el más pequeño que se puede encontrar debido a
que solo se utilizarán dos de esos 4 switches para el proyecto.
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Compuertas lógicas
Figura 8. Compuertas lógicas
Físicamente las compuertas lógicas son pequeños circuitos integrados de 14 terminales por lo regular,
aunque en realidad existen una gran variedad de ellas. Cuando uno quiere adquirir las compuertas en una
tienda dispositivos electrónicos debe conocer su matricula para que el vendedor sepa lo que se le esta
pidiendo. La matricula de algunas de las compuertas más comunes aparece en la siguiente tabla:
Compuerta
Matricula
NAND
7400
NOR
7402
NOT
7404
AND
7408
OR
7432
XOR
7486
Tabla 2. Número de matricula de algunas compuertas lógicas
Ahora bien, según un análisis previo al diseño de este proyecto se ha determinado que puede resolverse
con una compuerta “NOT”, una compuerta “OR” y una compuerta “AND”, así que sus configuraciones se
muestran a continuación:
Figura 9. Compuerta NOT (7414)
Figura 10. Compuerta AND (7408)
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Figura 11. Compuerta OR (7408)
Desarrollo
Antes de siquiera pensar en comprar algún material para el proyecto, primero es preciso hacer el diseño
lógico del mismo para poder saber a ciencia cierta cual es el material que se va a adquirir. Para ayudarnos
a hacer ese diseño lógico podemos valernos de la siguiente tabla:
Entradas
SW2
SW1
0
0
0
1
1
0
1
1
Salidas
g
f
e
d
c
b
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
Tabla 3. Comportamiento de los segmentos del display
Digito
a
1
0
1
1
0
1
2
3
Hay que recordar que para este proyecto se recomendó un display de 7 segmentos de cátodo común, que
por tanto, enciende con “1´s lógicos”. Las compuertas mostradas son de tecnología TTL, por lo tanto los
niveles de voltaje que manejan son 0 volts para el “0 lógico” y 5volts para el “1 lógico”. Esta tabla se
obtuvo de analizar que segmentos se encienden para formar los dígitos 0, 1, 2 y 3 en el display de 7
segmentos a una entrada dada. Las entradas SW1 y SW2 se obtienen del DIP switch conectado como
dice la figura 1.
El reto del proyecto es tomar la tabla 3 y por medio de mapas de Karnaugh y reducción booleana diseñar
un circuito lógico combinacional que después sea implementado en una tablilla de pruebas (llamada
protoboard) para que físicamente pueda ser apreciado su funcionamiento. Como ya se dijo en el objetivo,
este proyecto es un circuito que convierte el código binario a dígitos decimales por medio del display de 7
segmentos y fue diseñado para mostrar a alumno todas las etapas que existen en el diseño lógico desde el
diseño hasta la implementación.
También se dijo anteriormente que este circuito puede ser implementado con solo tres compuertas lo cual
permite que todo el proyecto quepa en una sola tablilla protoboard como lo muestra la siguiente figura:
Figura 12. Dimensiones físicas del proyecto
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Algunos HINTS

Todos los componentes necesarios para la practica pueden ser adquiridos en la calle de republica del
salvador en el centro histórico a dos cuadras del metro San Juan de Letrán de la línea 8 ó si no en
cualquier tienda Steren.
Figura 13. Logotipo de la tienda Steren para componentes electrónicos

Si necesitas saber la configuración de otras compuertas puedes visitar el link:
http://www.datasheetcatalog.com/
Y teclear la matricula de la compuerta que necesites. En esta página podrás bajar las hojas de
especificaciones de cualquier compuerta (o cualquier otro circuito). Las hojas especificaciones son
documentos en pdf que elaboran los fabricantes de circuitos integrados para dar a conocer las
características de sus productos. Entre estas características encontramos: voltajes, corrientes y
temperaturas de operación, diagramas esquemáticos, configuraciones de las terminales, circuitos de
prueba, entre muchas otras.

Para aclaraciones o dudas pueden contactarme (me llamo Carlos Hernández) por medio de mi correo
electrónico
[email protected]
O en el laboratorio de voz todos los lunes a partir de las 10 am.

Si necesitas fuentes de voltaje para probar tu proyecto puedes solicitarlas en el laboratorio de voz a
cualquiera que este encargado en ese momento.
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