Programa de Estudio Analítico

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA
PROGRAMA DE ESTUDIO ANALÍTICO
Asignatura:
“Sistemas Digitales”
Código:
ELN - 32105
Mayo, 2014
PROGRAMA DE ESTUDIO DETALLADO
Especialidad: Ingeniería Eléctrica
Asignatura:
Sistemas Digitales
Prelación: Ninguna
Código:
ELN - 32105
Semestre:
IV
Unidades de crédito: 5
Fecha de elaboración:
Mayo, 2014
CARÁCTER DE LA MATERIA:
MODALIDAD EDUCATIVA:
Teórico – Práctica Laboratorio
A distancia (virtual)
ESTRATEGIA EDUCATIVA: Autogestión y estudio independiente a través del
aula virtual de Moodle
Nº DE HORAS DE LA MATERIA:
9 Horas Semanales
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COMPETENCIAS ASOCIADAS A LA MATERIA
Utilizar el aula virtual moodle de la UNEFA.
Autogestionar y desarrollar el estudio independiente.
Desarrollar aprendizaje cooperativo y colaborativo.
Manejo de las TICs para desarrollar las actividades propuestas.
Uso de los software de simulación de circuitos digitales: PSpice,
Proteus, Circuit Maker, entre otros.
OBJETIVO GENERAL DE LA MATERIA
Analizar y diseñar metódicamente sistemas digitales combinacionales y
sistemas digitales secuenciales.
JUSTIFICACIÓN
Entre las condiciones que debe cumplir un profesional de hoy día están el
manejo de las tecnologías de información y la comunicación, y es en la
modalidad a distancia donde el estudiante va a adquirir conocimientos en
esta rama con mayor profundidad que en una materia presencial.
Es por esta razón que al cursar la materia Sistemas Digitales en la modalidad
virtual, se estarían adquiriendo tanto los conocimientos propios de la
materia, como los conocimientos necesarios para el correcto
desenvolvimiento en un entorno netamente virtual, pero, sin desprenderse
de la realidad.
El reto principal que atañe a esta materia al ser cursada en la plataforma
Moodle es encontrar las herramientas que logren un acercamiento a lo que
sería el laboratorio presencial, la respuesta a esta problemática la
encontramos en los simuladores de circuitos electrónicos. Los simuladores
son programas poderosos que se encargan de modelar los componentes
electrónicos que encontraríamos en el mundo real y representar su
comportamiento ante un circuito y conexiones determinadas.
Estos programas tienen muy buenas predicciones del comportamiento real
como si fuese un circuito montado en un protoboard y viendo sus señales en
el osciloscopio. Por lo general, si un circuito funciona en el simulador,
existen muy altas probabilidades de que éste funcione en un montaje real.
Los programas simuladores sirven tanto para circuitos analógicos como
digitales, pero, es en éstos últimos en donde su modelado se hace aún más
preciso ya que las salidas son de tipo discreto (0 y 1) y no tienen una amplia
gama de valores, como los circuitos analógicos, que pueden verse afectados
fácilmente por otros factores externos, los cuales en un circuito real son muy
susceptibles.
De esta forma, para lograr los objetivos instruccionales planteados para esta
materia en la modalidad a distancia, se han diseñado herramientas de
aprendizaje tales como foros, archivos electrónicos, videos, simulaciones,
actividades de autogestión, entre otras.
OBJETIVOS Y ESTRUCTURA DEL CONTENIDO
UNIDAD I: SISTEMAS DIGITALES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Identificar señales y sistemas digitales.
CONTENIDO:
Características de los sistemas digitales (significado y necesidad),
comparación contra los sistemas analógicos.
UNIDAD II: SISTEMAS NUMÉRICOS Y CÓDIGOS BINARIOS.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Resolver adecuadamente problemas de aritmética binaria.
CONTENIDO:
Sistemas numéricos: binario, octal, hexadecimal, otros.
Conversión entre sistemas de diferentes bases.
Operaciones aritméticas binarias, Complemento.
Códigos binarios: BCD, Gray, Exceso 3 y Códigos Detectores y Correctores de
error.
UNIDAD III: ALGEBRA DE BOOLE EN LA DESCRIPCIÓN DE CIRCUITOS
BINARIOS.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
 Manejar adecuadamente el álgebra de Boole.
 Representar objetivamente una función lógica en sus dos formas
canónicas y su tabla de la verdad.
 Aplicar objetivamente los distintos métodos para simplificar funciones
lógicas
CONTENIDO:
Constantes, variables y funciones booleanas.
Postulados, teoremas, y propiedades del algebra de Boole.
Tabla de la verdad. Forma canónica de una función lógica.
Simplificación por: método algebraico; método de los mapas de Karnaugh y
Otros métodos de simplificación.
Condiciones Irrelevantes.
UNIDAD IV: COMPUERTAS LÓGICAS.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
 Representar adecuadamente funciones lógicas mediante compuertas.
 Interpretar objetivamente las características típicamente usadas de las
familias lógicas más comunes.
CONTENIDO:
Simbología lógica.
Representación de funciones lógicas mediante compuertas lógicas
integradas.
Familias lógicas: Características generales, Subfamilias, Aplicaciones, Estudio
comparativo de las familias.
Lógica positiva y negativa.
Circuitos integrados
UNIDAD V: CIRCUITOS COMBINACIONALES A NIVEL SSI Y MSI
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Manejar apropiadamente circuitos combinacionales programables como
herramienta de diseño MSI y LSI.
CONTENIDO:
Circuitos Sumadores/restadores: Binario, BCD, etc,
Comparador binario de magnitud.
Codificadores y Decodificadores
Multiplexores y Demultiplexores.
Convertidores: Binario-BCD, BCD-7 segmentos.
UNIDAD VI: SISTEMAS SECUENCIALES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
 Manejar acertadamente las características de la celda básica
secuencial y los distintos tipos de Flip-flops.
 Analizar metódicamente circuitos secuenciales sincrónicos
CONTENIDO:
Concepto de sistemas secuencial y Modelo general de un sistema secuencial
sincrónico y asincrónico.
Latch: NOR y NAND: Diagrama lógico y Símbolo y Tabla de estados
Flip-flop: R-S, D, J-K, T: Diagrama lógico, Símbolo. Ecuación de entrada y
Salida, Tabla de estados y de Exitación, Diagrama de Estado y Diagrama de
Tiempo, Tipos de activación (Nivel y Flanco) Entradas asincrónicas.
Multivibradores: Astable, Monostable, Timer 555.
Análisis y diseño de sistemas secuenciales sincrónicos: Circuito de Mealy y
de Moore, Tabla de estados, Tabla de Excitación, Ecuaciones de estados, de
entrada a los Flip-flop, y de salida del sistema, Diagrama de Estados y
Diagrama de tiempo, Asignación y reducción de estados.
Contadores y Registros: Análisis y diseño de contadores sincrónicos y
asincrónicos con Flip-flop, Contadores sincrónicos y asincrónicos integrados,
Análisis y diseño de registros con Flip-flop, Tipos de registros, Registros
integrados.
Análisis de sistemas secuenciales asincrónicos: Tabla de estados y Tabla de
Excitación, Diagrama de estados, Ecuaciones de estados, de entrada a los
Flip -flop, y de salida del sistema, Diagrama de tiempo, Ocurrencia de
Carreras.
Circuitos secuenciales Programables: Estructura de un PLD, CPLD, FPGA.
Organización de la arquitectura. I/O. Características particulares del software
de configuración: Aplicaciones de control: estudio de casos.
PRÁCTICAS CON LOS SIMULADORES
PRÁCTICA Nº 1: COMPUERTAS LÓGICAS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación con compuertas lógicas básicas y comprobar sus
tablas de la verdad.
CONTENIDO:
Montaje de compuertas lógicas básicas AND, OR, NAND, NOR y combinación
de éstas para comprobar sus tablas de la verdad.
Introducción al uso de simuladores (Circuit Maker).
PRÁCTICA Nº 2: CIRCUITOS SUMADORES/RESTADORES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de sumadores
y restadores.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito sumador/restador en Circuit Maker.
PRÁCTICA Nº 3: CIRCUITOS COMPARADORES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
comparadores binarios.
Introducción al programa Proteus.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito comparador en Proteus.
PRÁCTICA Nº 4: CIRCUITOS CODIFICADORES/DECODIFICADORES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
codificadores/decodificadores.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito codificador/decodificador en Proteus.
PRÁCTICA Nº 5: MULTIPLEXORES/DEMULTIPLEXORES
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
multiplexores/demultiplexores.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito multiplexor/demultiplexor en Proteus.
PRÁCTICA Nº 6: CONVERTIDORES BINARIO – BCD Y BCD - 7 SEGMENTOS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
convertidores binario – BCD y BCD a 7 segmentos.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito convertidor binario – BCD y BCD a 7 segmentos en
Proteus.
PRÁCTICA Nº 7: CIRCUITOS CON LATCH, FLIP – FLOP Y 555
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
con latch, flip-flops y 555 en sus diversas configuraciones.
CONTENIDO:
Montaje de un circuito con latch, flip-flops y 555 en sus diversas
configuraciones utilizando Proteus.
PRÁCTICA Nº 8: CIRCUITOS MEALY Y MOORE
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
de Mealy y Moore.
CONTENIDO:
Montaje de una máquina de estado tipo Mealy y Moore en Proteus.
PRÁCTICA Nº 9: CONTADORES Y REGISTROS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
con contadores ascendentes/descendentes y registros.
CONTENIDO:
Montaje de circuitos con contadores ascendentes/descendentes y registros
en Proteus.
PRÁCTICA Nº 10: SISTEMAS SECUENCIALES ASINCRÓNICOS
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
con sistemas secuenciales asincrónicos.
CONTENIDO:
Montaje de circuitos con sistemas secuenciales asincrónicos en Proteus.
PRÁCTICA Nº 11: CIRCUITOS PROGRAMABLES (PARTE 1)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
programables con microcontroladores.
CONTENIDO:
Montaje de circuitos programables con microcontroladores PIC en Proteus.
PRÁCTICA Nº 12: CIRCUITOS PROGRAMABLES (PARTE 2)
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Realizar una simulación donde se observe el comportamiento de los circuitos
programables con Arduino.
CONTENIDO:
Montaje de circuitos programables con Arduino en Proteus.
ACTIVIDADES
1. Actividades a
Distancia
(Virtuales)
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS
TÉCNICAS
1.1. Técnicas grupales
(Colaborativas y
cooperativas)
 Foros
 Resolución de
problemas
 Trabajos por
proyectos
 Ensayos
 Grupos de
investigación
 Simulaciones
1.2. Técnicas
Individualizadas:
 Tutoriales
 Mapas
conceptuales
 Simulaciones
 Actividades
multimedia
 Prácticas
MEDIOS/RECURSOS
 Aula virtual
 Documentos PDF
 Blog (Foros)
 Presentaciones
 Animaciones en
Flash
 Líneas de tiempo
 Joomla
 Videos
 Simuladores de
circuitos eléctricos
 Servicios de
alojamiento en la
nube (Wuala, Mega,
Google Drive, entre
otros).
 PC personales
 Correo elctrónico
 Chat
 Wikis
 Aula virtual
 PC personales
 Blogs
 Chat
 Videos
 Correo electrónico
 Simuladores
 Servicios de
alojamiento en la
nube
 Animaciones en
Flash
ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN
TÉCNICAS/ACTIVIDADES
CRITERIOS
INDICADORES
1. Actividades a
 Número de
 Participación
Distancia (Virtuales)
visitas
en el aula
1.1. Técnicas
 Puntualidad en
virtual
grupales
la entrega
 Realización
(Colaborativas y
 Calidad del
de las
cooperativas)
trabajo
simulaciones
1.2. Técnicas
realizado
 Participación
Individualizadas:
 Pertinencia
en los foros
 Análisis Técnico
de discusión
 Implementación y foros para
de la teoría en
aclarar dudas
la práctica
 Participación
 Uso correcto de
en chats
los simuladores  Realización
de
actividades
interactivas
INSTRUMENTOS
 Reportes de
actividades en
el aula virtual
 Cuestionarios
 Escalas de
estimación
 Proyectos
 Publicaciones
colocadas en la
red
 Informe grupal
 Trabajos
monográficos
 Presentaciones
multimedia
BIBLIOGRAFÍA
UNIDAD I:
MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.
UNIDAD II:
MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.
MANDADO, Enrique. (1998.) Sistemas Electrónicos Digitales. Editorial Alfa-Omega-Marcombo. Octava
Edición.
TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava
Edición.
UNIDAD III:
FLOYD, Tomas. (2003). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Octava Edición
MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.
UNIDAD IV:
FLOYD, Tomas. (2003). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Octava Edición
MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.
TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava
Edición.
UNIDAD V:
FLOYD, Tomas. (2000). Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Prentice Hall. Séptima Edición
MANDADO, Enrique. (1998.) Sistemas Electrónicos Digitales. Editorial Alfa-Omega-Marcombo. Octava
Edición.
MORRIS, Mano. (2003). Diseño Digital. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición
CLAVIJO, Juan. (2011). Diseño y Simulación de Sistemas Microcontrolados en Lenguaje C
UNIDAD VI:
TOCCI, Ronald. (2003). Sistemas Digitales. Principios y Aplicaciones. Editorial Prentice Hall. Octava
Edición.
WAKERLY, John. (2001). Diseño Digital . Principios y Prácticas. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición.
GUTIÉRREZ, José (2012). Utilización de S4A (Scratch) más la tarjeta Arduino en un ambiente de
programación gráfica orientado a la educación. Serie: Herramientas Gráficas para la Programación de
Arduino.