Circuitos Con Compuertas Logicas 3a2r1r

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

CONTROL DE PROCESOS

LABORATORIO N° 05: “CIRCUITOS CON COMPUERTAS LOGICAS”

Alumnos: -

Chalco Aguilar Oscar / 073220 Cornejo Huaypar Enma Verioska / 060126

Ing. Franklin A. Salas Camacho Docente

10/08/2017

CIRCUITOS CON COMPUERTAS LOGICAS 1. RESUMEN En el presente laboratorio se realizó el adecuado uso del protoboard así como la manera correcta de colocar los dispositivos en él; posteriormente se diseñaron diferentes circuitos electrónicos para cada circuito integrado de cada compuerta lógica (AND, NOT, OR NAND), para luego comprobar las tablas de la verdad en cada una de ellas. Palabras clave: Circuito integrado. Compuerta lógica, Protoboard. 2. INTRODUCCION Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores de las señales que ingresan. Es necesario aclarar entonces que las compuertas lógicas se comunican entre sí usando el sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes (conectado-desconectado) Haciendo uso de las compuertas lógicas presentamos las siguientes tablas de verdad y una representación gráfica interna para los circuitos integrados, AND, NAND, OR y NOT. Compuertas HD74LS08 (AND), HD74LS32 (OR), HD74LS00 (NAND). Las compuertas HD74LS08, HD74LS32, HD74LS00, presentan en el encapsulado cuatro compuertas AND, OR, NAND respectivamente, de dos entradas y una salida cada una, en la figura 1 se muestra la distribución de los pines del Circuito Integrado. En la figura 2 se muestra el esquema del circuito integrado internamente.

Figura N°1. Estructura del circuito integrado HD74LS08(AND).

Figura N°2. Estructura del circuito integrado HD74LS32(OR).

Figura N°3. Estructura del circuito integrado HD74LS00(NAND).

Como se observa en la figura 1, figura 2 y figura 3, el encapsulado tiene 14 pines de los cuales 12 pertenecen a las compuertas, el pin 7 y 14 son las conexiones a negativo y positivo respectivamente. El voltaje típico para alimentar al CI es de 5 voltios y su rango de temperaturas de operación va desde los -20°C hasta los 75°C. Compuerta NOT A diferencia de los anteriores CI. La compuerta HD74LS04 es una compuerta inversora y presenta en el encapsulado seis compuertas NOT de una entrada y una salida cada una, en la figura 4 se muestra la distribución de los pines del CI. y el esquema del circuito integrado internamente.

Figura N°4. Estructura del circuito integrado HD74LS04.

Este circuito integrado también posee 14 pines de los cuales 12 son destinados a la compuerta y 2 son para la alimentación y el negativo. El voltaje y temperatura recomendada de operación son idénticas a las expuestas para la compuerta AND, OR, NAND. Importante: Es importante realizar un reconocimiento de la parte electrónica de los componentes que se usaran en la construcción del CI. En el protoboard, en la figura 5, se observa un diagrama para un LED.

Figura N°5. Diagrama Esquemático del componente LED.

3. MATERIALES Y METODOS 3.1 Materiales  Compuerta HD74LS00 (NAND)



Resistencia 220 Ohm



Compuerta HD74LS04 (NOT)



Interruptores de x6



Compuerta HD74LS08 (AND)



Protoboard



Compuerta HD74LS32 (OR)





Diodos LED

Batería de 9v o fuente de alimentación



Cables Jumper

3.2 Métodos El método que se usó en este laboratorio fue teórico-práctico, al inicio con una breve explicación de la teoría acerca de los circuitos integrados de cada compuerta lógica y su funcionamiento, explicados en la pizarra, y luego se pasó a colocar cada dispositivo en el protoboard, realizándose así el método practico del laboratorio

4. RESULTADOS 4.1 Procedimiento. Desarrollar los circuitos mostrados expuestos en clases, tomando las precauciones indicadas. A. PRUEBA PARA EL CIRCUITO INTEGRADO HD74LS08 (AND). Para la construcción del CI. HD74LS08 en el protoboard, es necesario realizar un diagrama esquemático en el cual se describa principalmente la distribución de cada componente, la orientación de la entrada y salida del CI., LED, Interruptores, para su correcto funcionamiento.

En la figura 1A del ANEXO A, se observa el diagrama esquemático para la compuerta HD74LS08. Posterior al diagrama esquemático, se realiza el armado en el protoboard, es necesario tener en cuenta el esquema del circuito, para evitar errores. En la figura 2A del ANEXO A, se muestra el armado final de la compuerta HD74LS08 en el protoboar, realizado en el laboratorio. Finalmente se realiza la comprobación mediante el uso de la tabla de verdad, en este caso para compuerta AND. En la tabla 1A del ANEXO A, se muestra la tabla de verdad para la compuerta HD74LS08 (AND). B. PRUEBA PARA EL CIRCUITO INTEGRADO HD74LS32 (OR). La construcción del CI. HD74LS32, es similar al CI. HD74LS08, anteriormente descrito, solo difiere en el funcionamiento y simulación de acuerdo a la tabla de verdad para este CI. En la figura 3A del ANEXO A, se observa el diagrama esquemático para la compuerta HD74LS08. En la figura 4A del ANEXO A, se muestra el armado final de la compuerta HD74LS08 en el protoboar, realizado en el laboratorio. Finalmente se realiza la comprobación mediante el uso de la tabla de verdad, en este caso para compuerta AND. En la tabla 2A del ANEXO A, se muestra la tabla de verdad para la compuerta HD74LS08 (AND). C. PRUEBA PARA EL CIRCUITO INTEGRADO HD74LS00 (NAND). La construcción del CI. HD74LS00, es similar al CI. HD74LS08, anteriormente descrito, solo difiere en el funcionamiento y simulación de acuerdo a la tabla de verdad para este CI. En la figura 5A del ANEXO A, se observa el diagrama esquemático para la compuerta HD74LS08. En la figura 6A del ANEXO A, se muestra el armado final de la compuerta HD74LS08 en el protoboar, realizado en el laboratorio. Finalmente se realiza la comprobación mediante el uso de la tabla de verdad, en este caso para compuerta AND. En la tabla 3A del ANEXO A, se muestra la tabla de verdad para la compuerta HD74LS08 (AND).

D. PRUEBA PARA EL CIRCUITO INTEGRADO HD74LS04 (NOT). La construcción del CI. HD74LS04, Se procedió primero al armado del diagrama esquemático como en el caso de los circuitos integrados anteriores, y considerando el circuito interno del circuito integrado. En la figura 7A del ANEXO A, se observa el diagrama esquemático para la compuerta HD74LS08. En la figura 8A del ANEXO A, se muestra el armado final de la compuerta HD74LS04(NOT) en el protoboar, realizado en el laboratorio. Finalmente se realiza la comprobación y simulación, mediante el uso de la tabla de verdad, en este caso para compuerta AND. En la tabla 4A del ANEXO A, se muestra la tabla de verdad para la compuerta HD74LS04 (AND). EJERCICIO DE APLICACIÓN: 1. Control de nivel en tanque. Se desea hacer un control básico de nivel, con dos boyas de nivel, una de NIVEL BAJO (SNB) y otro de NIVEL ALTO (SNA), estos se encuentran colocados a los 3 y 8 Litros del tanque. Para el ingreso y salida del fluido se dispone de dos válvulas una de ingreso (Vin) y otra de salida (Vout). La lógica es la siguiente la válvula de ingreso se mantendrá abierta mientras el sensor de nivel alto se encuentre en su posición 0, al cambiar de posición el sensor esta válvula se cerrará, Inmediatamente la válvula de salida se abrirá para descargar el fluido. La tabla de verdad para este problema es la siguiente:

Tabla 1. Tabla de verdad con descripción del proceso.

ENTRADAS SNB SNA 0 0

Vin 1

SALIDAS Vout Alarma 0 0

Descripción de la tabla: Nivel del fluido muy bajo, válvula de ingreso abierta, válvula de salida cerrada

0

1

0

0

1

Falla de los sensores,

1

0

1

0

0

Nivel del fluido bajo (1), válvula de ingreso abierta, válvula de salida cerrada

1

1

0

1

0

Nivel del fluido alto, válvula de ingreso cerrada, válvula de salida abierta

Ecuaciones: ̅̅̅̅̅̅ SNB ̅̅̅̅̅̅ SNA + SNB ̅̅̅̅̅̅ SNA = Vin ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ + SNB ) = Vin SNA (SNB ̅̅̅̅̅̅ SNA (1) = Vin…… Ecuación 1 SNB SNA = Vout…… Ecuación 2 ̅̅̅̅̅̅ SNB SNA = Alarma…… Ecuación 3 La ecuación 1 representa la respuesta final para Vin (válvula de ingreso), la ecuación 2, representa la respuesta para Vout (válvula de salida), y la ecuación 3 representa la respuesta para la alarma, todos ellos hacen referencia a la tabla de verdad propuesta en el problema. a) Representar mediante la iconografía la lógica de este proceso.

Figura N°6. Diagrama iconográfico para la simulación del proceso de control básico de nivel en un tanque.

NOT

AND

Figura N°7. Diagrama Esquemático del proceso de control básico de nivel en un tanque.

b) Montar sobre el protoboard el circuito lógico, empleando las compuertas lógicas necesarias, dos interruptores, como simular los sensores de nivel, tres LEDs para Vin, Vout y la Alarma.

5. CONCLUSIONES El diagrama esquemático es muy importante realizarlo antes de la construcción en el protoboard, para ello se utilizó un software especializado cuyo nombre es “FRITZING”, pero también pudo realizarse a mano, con papel y lápiz, o en el editor de textos MS WORD, existen muchos otros softwares especializados en este propósito. En la simulación de las compuertas AND, OR, NAND, NOT, Se logró los resultados esperados cumpliéndose así la tabla de verdad para cada compuerta. En el control básico de nivel (ejercicio de aplicación), se tuvo que realizar una previa simulación con el software especializado LabVIEW 2016, para simular el problema descrito en la tabla de verdad propuesta, posteriormente se realizó los demás pasos lográndose en la simulación los resultados esperados para cada caso de acuerdo a la tabla de verdad, en la construcción se utilizó: 2 compuertas (1 AND y 1 NOT), LED, RESISTENCIASY EL INTERRUPTOR.

6. BIBLIOGRAFIA 

 

Sin datos de Autor. (2000). COMPUERTA LOGICA "OR" COMPUERTAS DIGITALES. -, de Sitio web: https://sites.google.com/site/ovaselectronica/CONTENIDOS/CompuertaOR TTL Entradas. (2006). TTL 7408 (AND) 4 Compuertas de 2 Entradas TechMake Electronics ®. -, de Techmake.com Sitio web: http://www.techmake.com/00049.html SALAS CAMACHO Franklin A., Guía Laboratorio de Control de Procesos N°5, 2017

ANEXO A.

COMPUERTA AND

Figura N°1A. Diagrama Esquemático del circuito integrado HD74LS08 (AND).

Figura N°2A, Armado Final y Simulación del circuito integrado HD74LS08.

Tabla 1A. Tabla de verdad para la compuerta lógica AND

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

C 0 0 0 1

COMPUERTA OR

Figura N°3A. Diagrama Esquemático del circuito integrado HD74LS32 (OR).

Figura N°4A, Armado Final y Simulación del circuito integrado HD74LS32 (OR).

Tabla 2A. Tabla de verdad para la compuerta lógica OR.

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

C 0 1 1 1

COMPUERTA NAND

Figura N°5A. Diagrama Esquemático del circuito integrado HD74LS00 (NAND).

Figura N°6A, Armado Final y Simulación del circuito integrado HD74LS00 (NAND).

Tabla 3A. Tabla de verdad para la compuerta lógica NAND.

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

C 1 1 1 0

COMPUERTA NOT

Figura N°7A. Diagrama Esquemático del circuito integrado HD74LS04 (NOT).

Figura N°8A, Armado Final y Simulación del circuito integrado HD74LS04 (NOT).

Tabla 4A. Tabla de verdad para la compuerta lógica NOT.

A 0 1

C 1 0