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COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 1 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS PRACTICA No. 1 COMPUERTAS LÓGICAS Bello Muñoz Edgar Alejandro 2CM11 COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 2 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez OBJETIVO Al terminar de la sesión, los integrantes del equipo contaran con la habilidad de manipular las compuertas lógicas. El objetivo es comprobar las tablas de verdad de las compuertas básicas con circuitos integrados. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos integrados cuyo propósito es manipular las señales entrantes para obtener un comportamiento específico entre ellas. Estos circuitos integrados están formados internamente por dispositivos llamados transistores, que dependiendo de su estructura, distribución y ubicación dentro del integrado se denominan AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR y XNOR. Trabajan en dos estado, “1” o “0”, los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5 V y el estado 0 tiene un valor de 0 V, existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Es importante considerar también las dos lógicas que se manejarán. • La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario. • La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario. Para una mejor comprensión de cada una de las compuertas lógicas se maneja lo que se denomina la tabla de verdad. La cual consiste en colocar todas sus señales de entrada y asignarles valores lógicos binarios (1 y 0) de todos sus posibles comportamientos y combinaciones existentes, para lograr encontrar el comportamiento final o resultado de la operación booleana empleada. Compuertas lógicas y operaciones booleanas Compuerta AND Con dos o más entradas, esta compuerta realiza la función de la multiplicación. Su salida será un 1 cuando todas sus entradas también estén en nivel alto. En cualquier otro caso, la salida será un 0. El operador AND se lo asocia a la multiplicación, de la misma forma que al operador SI se lo asociaba a la igualdad. En efecto, el resultado de multiplicar entre si diferentes valores binarios solo dará como resultado 1 cuando todos ellos también sean 1, como se puede ver en su tabla de verdad. Matemáticamente se lo simbolizará con el signo x. COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 3 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez Compuerta OR La función que realiza la compuerta OR es la asociada a la suma, y matemáticamente la expresamos como +. Esta compuerta presenta un estado alto en su salida cuando al menos una de sus entradas también está en estado alto. En cualquier otro caso, cuando todas sus entradas son 0 la salida será 0. Tal como ocurre con otras compuertas, el número de entradas puede ser mayor a dos. Compuerta NOT Esta compuerta presenta en su salida un valor que es el opuesto del que está presente en su única entrada. En efecto, su función es la negación, y el círculo en la salida significa que proporciona el estado opuesto. Se utiliza cuando es necesario tener disponible un valor lógico opuesto a uno dado. Compuerta NAND Cualquier compuerta lógica se puede negar, esto es, invertir el estado de su salida, simplemente agregando una compuerta NOT que realice esa tarea. Sabiendo esto, se puede llegar a la conclusión de que la compuerta NAND es simplemente la negación de la compuerta AND vista anteriormente. Esto modifica su tabla de verdad, invirtiendo su estado, dando como resultado que la salida solo será un 0 cuando todas sus entradas estén en 1. Compuerta NOR Una compuerta NOT es la negación de una compuerta OR, obtenida agregando una etapa NOT en su salida. Si se observa su tabla de verdad, el resultado de una compuerta NOT es 1 solamente cuando todas sus entradas son 0. Compuerta XOR Una compuerta XOR, también conocida como OR Exclusiva, es aquella cuyo resultado dará 1 si únicamente una de las entradas es 1 y la otra es 0, y será 0 cuando ambas entradas estén en el mismo nivel lógico. Matemáticamente su símbolo se representa como ⊕. COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 4 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez Compuerta XNOR Una compuerta XNOR no es más que una XOR con su salida negada, por lo que su salida estará en estado alto solamente cuando sus entradas son iguales, es decir tengan el mismo nivel lógico y la salida estará en estado bajo para cuando las entradas estén a diferente nivel lógico. MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO ➢ 1 C. I. 74LS00 ➢ 1 C. I. 74LS02 ➢ 1 C. I. 74LS04 ➢ 1 C. I. 74LS08 ➢ 1 C. I. 74LS32 ➢ 1 C. I. 74LS86 ➢ 1 Tablilla de Prueba ➢ 1 Pinzas de punta ➢ 1 Pinzas de corte ➢ Alambre telefónico ➢ 10 LEDS de colores ➢ 10 Resistores de 330Ω ➢ 10 Resistores de 1KΩ ➢ Dip switch ➢ Multímetro ➢ Fuente de Alimentación de 5 Volts ➢ Manual de especificaciones “FAST and LS TTL” de MOTOROLA DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. Determine las tablas de verdad de las siguientes compuertas y llene dichas tablas con los valores correspondientes con los voltajes que marco el multímetro. Comprobación de las compuertas lógicas COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 5 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez Compuerta AND, C. I. 74LS08 # A B F F (Volts) 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1 Compuerta OR C. I. 74LS32 # A B F F (Volts) 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1 Compuerta NAND C. I. 74LS00 # A B F F (Volts) 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0 Compuerta NOR C. I. 74LS02 # A B F F (Volts) 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0 COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 6 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez Compuerta XOR C. I. 74LS86 # A B F F (Volts) 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0 2. Arme el circuito y verificamos sus valores funcionales midiéndolos con el multímetro. Construcción del circuito COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 7 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez # A B F F (Volts) 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0 ¿Con los resultados obtenidos de la tabla anterior qué puede concluir? Se puede concluir que es posible llegar a los resultados lógicos de ciertas compuertas como la NAND y la NOR utilizando una combinación de compuertas NOT, AND y OR, sin embargo, su uso es más viable puesto que al emplear las compuertas y no los circuitos equivalentes se optimiza el espacio, el tiempo y el costo de la construcción de los circuitos. Videos de verificación de los circuitos: https://youtu.be/mJi4tNn43co OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Los sistemas de control están basados en compuertas lógicas que realizan de manera electrónica de álgebra booleana, la uti lización de ellas es de suma importancia ya que por medio de su combinación podemos obtener circuitos con una gran variedad de resultados dependiendo de las entradas que se manejen . En esta práctica se pudo comprobar el funcionamiento general delas compuertas lógicas, y mediante el uso del simulación y las hojas de especificación de cada circuito integrado también fue posible observar la disposición necesaria de entradas, salidas, conexiones de voltaje y tierra de cada compuerta. BIBLIOGRAFÍA: • Floyd, T. (2010). Fundamentos de Sistemas Digitales. México: Pearson Educación. • Morris, M. (2007). Diseño digital. Cuarta Edición. México: Pearson Educación. • Quiroga, P. (2010). Arquitectura de Computadoras. México: Alfaomega. https://youtu.be/mJi4tNn43co COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 8 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez ANEXOS: COMPUERTAS LÓGICAS ___________ 9 PROFESOR: Fernando Aguilar Sánchez LIGAS DE INTERÉS: Hojas de especificaciones de las compuertas lógicas http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls00rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls02rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls04rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls08rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls32rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls86rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls00rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls02rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls04rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls08rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls32rev5.pdf http://maven.smith.edu/~thiebaut/270/datasheets/sn74ls86rev5.pdf
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