Nuevo Manual De Estructura Y Diseño De Circuitos Digitales-arduino

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ESTRUCTURA Y DISEÑO DE CIRCUITOS DIGITALES INGENIERÍA EN SISTEMAS Y REDES INFORMATICAS MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UGB ÍNDICE   Pág. INTRODUCCION..................................................................................................................................................3 SEGURIDAD EN LABORATORIOS DE ELECTRÓNICA.............................................................................................4 FACTORES A CONSIDERAR PARA EVITAR ACCIDENTES.......................................................................................4 NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO............................................................................. LABORATORIO............................................................................. .....................6 PRACTICA 1. CIRCUITOS CON EL 555.................................................... ......................................... ................. ........ ............7 ...7 PRACTICA 2 COMPUERTA COMPUERTA LOGICA LOGICA AND !Y" !."............................................ .............................. ................ ........ .............. ......1# 1# PRACTICA 3 COMPUERTA COMPUERTA LOGICA OR !O$ !O$ %"........................................................................ ........................ ...16 PRACTICA 4 COMPUERTA NOT !NO & INVERSOR"...........................................................................................1' PRÁCTICA 5 UNIVERSALIDAD DE COMPUERTAS COMPUERTAS LOGICAS..................................................... LOGICAS..................................................... .................... .....22 PRACTICA 6 LOGICA COMBINACIONAL 1........................................................................................................25 PRACTICA 7 LOGICA COMBINACIONAL 2........................................................................................................27 PRACTICA ( LOGICA COMBINACIONAL 3........................................................................................................2( PRACTICA ' COMPUERTA COMPUERTA LOGICA NOR ! NO O ".............................................. ................................. .............2' ......... ....2' PRÁCTICA 1# COMPUERTA COMPUERTA LOGICA LOGICA E) OR.......................................................................................... ............32 PRÁCTICA 11 FLIP * FLOP RS CON COMPUERTAS NAND.................................................................................34 PRÁCTICA 12 INTRODUCCION A ARDUINO +,OLA MUNDO-.........................................................................36 PRÁCTICA 13 ES DIGITALES............................................................................................................................4# PRÁCTICA 14 ENTRADA ANALÓGICA Y SALIDA P/M......................................................................................44 PRÁCTICA 15 SENSOR LDR...............................................................................................................................4' ELABORACIÓN DE PROYECTO DIGITAL..............................................................................................................54 2 UGB ÍNDICE   Pág. INTRODUCCION..................................................................................................................................................3 SEGURIDAD EN LABORATORIOS DE ELECTRÓNICA.............................................................................................4 FACTORES A CONSIDERAR PARA EVITAR ACCIDENTES.......................................................................................4 NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO............................................................................. LABORATORIO............................................................................. .....................6 PRACTICA 1. CIRCUITOS CON EL 555.................................................... ......................................... ................. ........ ............7 ...7 PRACTICA 2 COMPUERTA COMPUERTA LOGICA LOGICA AND !Y" !."............................................ .............................. ................ ........ .............. ......1# 1# PRACTICA 3 COMPUERTA COMPUERTA LOGICA OR !O$ !O$ %"........................................................................ ........................ ...16 PRACTICA 4 COMPUERTA NOT !NO & INVERSOR"...........................................................................................1' PRÁCTICA 5 UNIVERSALIDAD DE COMPUERTAS COMPUERTAS LOGICAS..................................................... LOGICAS..................................................... .................... .....22 PRACTICA 6 LOGICA COMBINACIONAL 1........................................................................................................25 PRACTICA 7 LOGICA COMBINACIONAL 2........................................................................................................27 PRACTICA ( LOGICA COMBINACIONAL 3........................................................................................................2( PRACTICA ' COMPUERTA COMPUERTA LOGICA NOR ! NO O ".............................................. ................................. .............2' ......... ....2' PRÁCTICA 1# COMPUERTA COMPUERTA LOGICA LOGICA E) OR.......................................................................................... ............32 PRÁCTICA 11 FLIP * FLOP RS CON COMPUERTAS NAND.................................................................................34 PRÁCTICA 12 INTRODUCCION A ARDUINO +,OLA MUNDO-.........................................................................36 PRÁCTICA 13 ES DIGITALES............................................................................................................................4# PRÁCTICA 14 ENTRADA ANALÓGICA Y SALIDA P/M......................................................................................44 PRÁCTICA 15 SENSOR LDR...............................................................................................................................4' ELABORACIÓN DE PROYECTO DIGITAL..............................................................................................................54 2 UGB INTRODUCCION La implementación de este manual de prácticas de la asignatura de Estructura y Diseño de Circuitos Digitales, obedece a la necesidad de facilitarle al estudiante de Ingeniería en Sistemas y Redes Computacionales, ue en un mismo documento encuentre las !uías "rácticas para la asignatura del presente ciclo, con el fin de enterarse de lo ue se desarrollará en el laboratorio de Electrónica y sea de pro#ec$o para su preparación acad%mica& Este Este manual manual contie contiene ne la teoría teoría necesa necesaria ria para para cada cada prácti práctica ca y sus corres correspon pondi dient entes es esuem esuemas, as, diagra diagramas mas y  procedimiento para la e'ecución de los circuitos ue se proponen, tambi%n encontrará al final de cada práctica una serie de preguntas diseñadas para la obtención de una conclusión más acertada& La Electrónica Digital la encontramos en nuestras #idas como algo cotidiano y es ue ya la #ida sin $acer uso de las nue#as tecnologías se #uel#e algo imposible en esta #ida moderna, y principalmente para la educación uni#ersitaria actual& Es por eso ue el estudiante debe leer, anali(ar y comprender cada práctica antes de reali(arla, para un me'or pro#ec$o de su rendimiento, es así ue lo ue se pretende lograr es un estudiante con una preparación es el área de la Electrónica Digital ue est% acorde a los tiempos modernos ue la globali(ación e)ige y de esta forma ser competente en el campo laboral ue se desempeñe& 3 UGB SEGURIDAD EN LABORATORIOS DE ELECTRÓNICA INSTRUCTIVO PARA EL ESTUDIANTE Cuando se traba'a con electricidad es imprescindible ue se tenga claro los riesgos ue conlle#a el traba'ar con corriente el%ctrica& Esta, aunue no es la principal principal causa de accidentes, cuando ocurren ocurren son gra#es y en muc$os casos casos mortales& Las consideraciones ue se citan a continuación deben ser consideradas por el estudiante cuando traba'e en los laboratorios, pero más importante a*n, cuando en su #ida profesional se #ea e)puesto a situaciones en donde e)ista corriente el%ctrica& Riesgos de incendio Los incendios pro#ocados por causas el%ctricas ocurren principalmente por+  Sobrecarga de conductores ue pro#oca calentamiento en cables y euipo&  Sobrecalentamiento debido a fallas de euipo de control&  allas en el aislante de conductores& materiales inflamables por cercanía a euipos de de ba'a tensión&  Combustión de materiales  Combustión de materiales inflamables por c$ispas o arcos& Shock e!c"#ico El s$oc- el%ctrico, dependiendo de su intensidad, puede causar desde una sensación de cosuilleo, $asta estímulos musculares dolorosos ue podrían pro#ocar la p%rdida total del control muscular y llegar $asta la m uerte& Los mecanismos de muerte por electricidad son+      ibrilación #entricular& #entricular& Se denomina denomina fibrilación fibrilación #entricular #entricular al trastorno del ritmo cardiaco   ue presenta un ritmo #entricular  rápi rápido do ./01 ./012 2 lati latido doss por por minu minuto to3, 3, irre irregu gula larr, de morf morfol olog ogía ía caót caótic icaa y ue ue lle# lle#aa irremediablemente a la p%rdida total de la contracción cardiaca, con una falta total del bombeo sanguíneo y por  tanto a la muerte del paciente& 4etani(ación& Es un proceso por el cual un m*sculo de'a de responder a los estímulos ue lo $acen contraer  #oluntariamente y por lo tanto mo#erse, demostrando ue estamos #i#os y respiramos& Se manifiesta por la contracción de los m*sculos de las e)tremidades, lo ue trae como consecuencia ue la #íctima uede  prendida al conductor conductor&& Doble acción& 4etani(ación y fibrilación fibrilación a la #e( "arálisis bulbar& 5fecta predominantemente de los ner#ios ue controlan la masticación, la deglución y el $abla3& "arálisis cardiocirculatoria y respiratoria& $ACTORES A CONSIDERAR PARA EVITAR ACCIDENTES %& In"e In"ens nsid id%d %d de % % co## co##ie ien" n"ee     En corriente alterna, el umbral mínimo de percepción es 6&6 m5& El umbral mínimo de contracción muscular ocurre con 7 m5, pudiendo ocurrir contracción de los m*sculos, ue e)pele al accidentado le'os le'os del conductor& conductor& De no ser así, se podría llegar a la asfi)ia  por contracción de los los m*sculos respiratorios& respiratorios& En corriente alterna el umbral de corriente peligroso corresponde a 82 m5, donde se puede llegar a fibrilación #entricular& Entre 9 o : amperes de corriente corriente puede llegar a causar depresión depresión del sistema ner#ioso ner#ioso central 4 UGB Esto se puede resumir de la siguiente manera+ In"ensid%d Posi'e e(ec"o en e c)e#*o h)+%no 6 m5 De 0 a : m5 De 1 a ; m5 Le#e sensación de $ormigueo& 4emblor de de los ner#ios en los dedos $asta el antebra(o& Le#e se sensación de de c$ c$oue, no no do doloroso au aunue in incómodo& La pe persona  promedio puede soltar la fuente ue proporciona corriente& Reacciones in#oluntarias al c$oue pueden resultar en lesiones& Sens Sensac aciión des desagra agrada dab ble, pero ero toda toda# #ía es pos posibl ible solt soltar arsse& uer uerttes dol dolores ores de bra bra(o (o&& arcas >arcas #isibles& "aro cardiaco re#ersible& ,ás de )n cico c%#di%co-  ?uemaduras& "arálisis cardiaca y respiratoria& ?uemaduras gra#es& Con toda  probabilidad, puede puede causar la muerte& "aro cardiaco, uemaduras se#eras y con toda probabilidad, puede causar   la muerte& De 62 a 61 m5 De 67 67 a 00 m5 De 01 a 12 m5 De 12 a 022m5 >ayor a :5 62 5 '& Resis" Resis"enc enci% i% e!c" e!c"#ic #ic%% de c)e# c)e#*o *o Esta depende de muc$os factores, por lo ue es difícil de determinar& determinar& El elemento principal en la resistencia del cuerpo $umano es la resistencia resistencia de la piel, la cual #aría de persona persona a persona& Esta disminuye si se está está enfermo, se tienen lesiones en la piel y si el ambiente circundante es $*medo& La resistencia entre 0 partes opuestas del cuerpo puede estar en el orden de los -ilo@o$ms, aunue puede ser de apenas unas decenas de o$ms entre partes cercanas, sobre todo si la piel está $umedecida& Aa'o condiciones secas la piel $umana es muy resistente& Si la piel está $*meda, la resistencia resistencia del cuerpo ba'a ba'a considerablemente& Condicin sec%- I / V0R / 123 v0133333 4 / 1.2 +A Condicin h5+ed%- I / V0R/ 123 v01333 4 / 123 +A Lo s)(icien"e *%#% c%)s%# (i'#i%cin 6en"#ic)%#. Tensin 7 co##ien"e La intensidad de la corriente .amperes3 es el factor fundamental para poder predecir el tipo de daño ue la electricidad puede causar al cuerpo& Bolta'es menores a 02 o 92 #olts son inofensi#os e)cepto en ciertos lugares muy sensibles del cuerpo tales como la boca, labios, lengua, genitales, etc& "or encima de esos #olta'es, la corriente ue circula puede llegar a pro#ocar daños gra#es e incluso la muerte& c& $%c"o# $%c"o#es es en 8)e 8)e c)en" c)en"%% e "ie+* "ie+*oo de con"% con"%c"o c"o "ara ue se produ(ca fibrilación en el cora(ón se reuiere ue el contacto sea de al menos del orden de un  período cardiaco medio, ue es del orden de 2&;1 seg& 4iempos de contacto menores a eso no producen fibrilación& Esto es muy importante desde el punto de #ista de la protección ue suministran los disyuntores diferenciales, ya ue el corte de corriente en ellos se produce en tiempos apro)imados de 022 milisegundos, a efecto de ue el organismo no sea atra#esado por corrientes peligrosas& 5 UGB d& $o#+% de co##ien"e     4anto en corriente alterna como en continua se aplica la Ley de $m& La corriente continua puede producir electrólisis pero teniendo en cuenta el tiempo de e)posición y la tensión& La corriente alterna, en igualdad de condiciones, es de 9 a : #eces menos peligrosa ue la corriente continua&  =o obstante, en t%rminos generales, 622 m5, tanto la corriente continua como la alterna, son  peligrosamente mortales& e& O"#%s conside#%ciones      La susceptibilidad es mayor si la persona está $aciendo un buen contacto con tierra, tal como cuando está apoyada a superficies $*medas o mo'adas& 5mbientes con alta temperatura, en donde la transpiración de las personas se incrementa, presentan un riesgo adicional, porue el aislamiento ue proporciona la ropa se #e reducida debido a la $umedad& Se pueden producir uemaduras al pasar corriente el%ctrica por el cuerpo, en especial en los puntos de contacto con los conductores el%ctricos& Descargas el%ctricas tales como c$ispas o arcos, pueden encender #apores inflamables, causando e)plosiones y fuego& En el laboratorio, el s$oc- el%ctrico es posible ue sea le#e, pero puede generar otros riesgos por la reacción refle'a de sobresalto, ue puede $acer ue el afectado o sus compañeros pierdan el control de materiales y euipo ue se est% manipulando, causando otro tipo de accidentes& NOR,AS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO 1. 9á'i"os de cond)c"%    =o fumar en los laboratorios por seguridad e $igiene&  =o consumir alimentos ni bebidas dentro del laboratorio& 2. ,%n"ene# e *)es"o de "#%'%:o i+*io 7 en o#den   La mesa de traba'o debe estar libre de abrigos, bolsos, libros, etc&  =o de'ar bultos u otros ob'etos en los lugares de circulación, en especial entre los pasillos de las mesas& ;. S%)d Si tiene alg*n padecimiento, o si se usa alg*n medicamento ue considere rele#ante para el curso normal de la práctica, esta debe informarse al profesor antes de reali(ar la práctica&  =o ingresar al laboratorio ba'o los efectos de drogas o alco$ol& <. Ves"i+en"%        En traba'os con máuinas o en sus inmediaciones, no se debe #estir con prendas sueltas o con partes ue cuelguen, como por e'emplo, corbatas, flecos, etc&  =o se deben usar sandalias, (apatos abiertos o tacón alto en el laboratorio& sar camisas de manga larga de algodón& >ateriales sint%ticos pueden pro#ocar ue en un accidente de uemadura esta se ad$iera a la piel& Se sugiere el uso de gabac$a, ue no sea larga ni flo'a, de algodón o con un porcenta'e alto de este& sar pantalón largo&  =o se debe, al reali(ar la práctica, lle#ar anillos, relo'es de pulsera, collares u otros accesorios ue puedan enganc$arse, tales como piercingsF en cualuier parte del cuerpo& En caso de ue se tenga pelo largo, se debe lle#ar recogido con el fin de e#itar riesgos& Reali(ar los laboratorios con ropa seca y en superficies secas& 6 UGB =. En gene#%        En los laboratorios no se deben dar bromas, ni 'ugar, ni comunicarse con gritos& Estudiar atentamente la guía del laboratorio a reali(ar& Seguir en todo momento las instrucciones del profesor& 5nte cualuier duda, consultar al profesor& En prácticas de laboratorio super#isadas, no se debe energi(ar ning*n panel o fuente de #olta'e sin ue el  profesor $aya re#isado la instalación correspondiente&  =o se pueden reali(ar e)perimentos ue no est%n autori(ados por el profesor& >antener el debido respeto $acia el profesor y los compañeros y compañeras&  =o utili(ar el celular durante las sesiones de laboratorio& >antenerlo apagado& >. E8)i*o de *#o"eccin De manera particular, y seg*n sea la naturale(a del laboratorio, será indispensable utili(ar euipo de  protección& Esto será indicado por el profesor en cada laboratorio en particular, teniendo en consideración los riesgos ue tenga el mismo& Esto incluye+  so de anteo'os o pantallas de protección en operaciones donde e)ista riesgo de salpicadura&  so de guantes aislantes o protectores cuando se traba'a con pie(as cortantes  so de cascos, mascarillas y cal(ado especial cuando estos se reuieran& ?. ,á8)in%s En algunas ocasiones no se puede eliminar el riesgo en el origen y por tanto es necesario utili(ar medios de  protección colecti#a, tales como resguardos o dispositi#os de seguridad& El resguardo es un componente de una máuina ue se utili(a como barrera material para garanti(ar la  protección& n dispositi#o de protección es auel ue impide ue se inicie o se mantenga una fase peligrosa de la máuina, mientras se detecta o sea posible la presencia $umana en la (ona de peligro& "or tanto+   =o ponga fuera de ser#icio los dispositi#os de seguridad e)istentes&  tilice correctamente los elementos de seguridad&   =o utilice euipos y mauinaria sin conocer su funcionamiento&  5ntes de reali(ar cualuier tarea en una máuina, siga atentamente las instrucciones& En caso de duda,  pregunte al profesor.as3&  Desconectar de la red el%ctrica las $erramientas y euipos antes de proceder al a'uste&   =o reparar, desatascar o limpiar euipo& =otificar la anomalía para ue el personal capacitado realice la tarea&   =o blouear sistemas electrónicos, el%ctricos, mecánicos, etc& 7 UGB PRACTICA 1. CIRCUITOS CON EL === INTRODUCCION Los circuitos digitales funcionan a base de tiempo o en forma secuencial están regidos por elementos ue deben de reali(ar una función operacional momentánea y luego cambiar de estado& El tempori(ador 111 es un circuito integrado especial ue cumple con la función de proporcionar un tiempo de traba'o programado y despu%s de cumplido debe efectuar un cambio de estado, ya sea de encendido G 6 $acia apagado G 2 o #ice#ersa& OB@ETIVOS 6& Elaborar circuitos tempori(ados utili(ando el integrado 111 0& 5rmar un generador de pulsos rectangulares con 111 ,ATERIALES  EUIPO            6 fuente de poder 6 multimetro 6 LED 6 breadboard 6 circuito integrado 111 6 resistencia de 6H 0 resistencia de :;2 6 potenciómetro de 622H 6 capacitor de 62J 6 capacitor de 6J 6 osciloscopio PROCEDI,IENTO 6& Berifiue la configuración de pines del 111 0& 5rme el circuito ue se muestra en la figura& 5'uste la fuente a 1 #oltios, use R6 de :;2, R0 de 6H, R9 el  potenciómetro de 622H, C6 62J, C0 6J ( UGB :& 5pliue un pulso a tierra al disparo y anote el fenómeno pin dos mediante el cable de sucedido con el LED 1& 5'uste el #alor del potenciómetro ligeramente y en#íe otro pulso al pin 0, obser#e& K& 5rme el circuito de la figura, use R6 y R0 de :;2, C6 de 62J y R9 el potenciómetro de 622H ;& bser#e el fenómeno en el LED, #arie el #alor del potenciómetro y use el osciloscopio para obser#ar la forma de onda, dib*'ela& ' UGB SEAL s%id% 5>"LI4D+   RECE=CI5+  8& Cambie el #alor del capacitor C6 por el de 6 J , describa los resultados en el LED 7& Barie el potenciómetro y obser#e el efecto con el osciloscopio, dibu'e la forma de onda SEAL s%id% 5>"LI4D+  RECE=CI5+  1# UGB PRACTICA 2- CO,PUERTA LOGICA AND & .& CO,PETENCIAS- ?ue el estudiante+ 6 @ Conocer físicamente las compuertas 5=D de 0 entradas en el IC ;:LS28 0 @ Conectar circuitos sencillos& TEORÍA. n computador digital, como su nombre lo indica, es un sistema digital ue reali(a di#ersas operaciones de cómputo& La palabra  Digital  implica ue la información ue se representa en el computador por medio de #ariables ue toman un n*mero limitado de #alores Disc#e"os o cuantizados. Estos #alores son procesados internamente por componentes ue pueden mantener un n*mero limitado de estados discretos& Los dígitos decimales por e'emplo, proporcionan 62 #alores discretos .2&&& 73& Como sabemos en la práctica, los computadores funcionan más confiablemente si sólo utili(an dos estados euiprobables& Debido al $ec$o ue los componentes electrónicos atienden a dos estados .encendido 0 %*%g%do&  y ue la lógica $umana tiende a ser binaria .esto es, cie#"o o (%s% sF o no 3 se utili(a el sistema  binario y se dice ue son binarias& Los computadores digitales utili(an el sistema de n*meros binarios, ue tiene dos dígitos 3 7 1.  n dígito binario se denomina un bit. MLa información está representada en los computadores digitales en grupos de bits& tili(ando di#ersas t%cnicas de codificación los grupos de bits pueden $acerse ue representen no solamente n*meros binarios sino tambi%n otros símbolos discretos cualesuiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto& tili(ando arreglos binarios y di#ersas t%cnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden utili(arse para desarrollar con'untos completos de instrucciones para reali(ar di#ersos tipos de cálculos& La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales el%ctricas tales como #olta'es e)isten a tra#%s del sistema digital en cualuiera de dos #alores reconocibles y representan una #ariable binaria igual a 6 ó 2& "or e'emplo, un sistema digital particular puede emplear )n% se% de ; 6o"s *%#% #e*#esen"%# e 'in%#io H1H 7 3.= 6o"s *%#% e 'in%#io H3H. La siguiente ilustración muestra un e'emplo de una señal binaria& Como se muestra en la figura, cada #alor binario tiene una des#iación aceptable del #alor nominal& La región intermedia entre las dos regiones permitidas se cru(a solamente durante la transición de estado& Los terminales de entrada de un circuito digital aceptan señales binarias dentro de las tolerancias permitidas y los circuitos responden en los terminales de salida con señales binarias ue caen dentro de las tolerancias permitidas& La lógica binaria tiene ue #er con #ariables binarias y con operaciones ue toman un sentido lógico& Es utili(ada para escribir, en forma algebraica o tabular& La manipulación y procesamiento de información binaria& La manipulación de información binaria se $ace por circuitos lógico ue se denominan Co+*)e#"%s. Las compuertas son bloues del $ardNare ue producen señales del binario 6 ó 2 cuando se satisfacen los reuisitos de entrada lógica& Las di#ersas compuertas lógicas se encuentran com*nmente en sistemas de computadores digitales& Cada compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse por medio de una función algebraica& Las relaciones entrada @ salida de las #ariables binarias para cada compuerta pueden representarse en forma tabular en una tabla de #erdad& 11 UGB L% co+*)e#"% AND o  gic% es una de las compuertas más simples dentro de la Eec"#nic% Digi"% & Su representación es la ue se muestra en las siguientes figuras& La primera es la representación de una AND de 0 entradas y la segunda de una co+*)e#"% AND de 9 entradas& co+*)e#"% IC ;:LS28 La co+*)e#"%  gic% más conocida tiene dos entradas sólo tiene una salida O& A 7 B, aunue puede tener muc$as más .5, A, C, etc&3 y La co+*)e#"% AND de 0 entradas tiene la siguiente tabla de #erdad 5 A O 2 2 2 2 6 2 6 2 2 6 6 6 Se puede #er claramente ue la salida O solamente es P6P .6 lógico, ni#el alto3 cuando la entrada 5 como la entrada A están en P6P& En otras palabras L% s%id%  es ig)% % 1 c)%ndo % en"#%d% A 7 % en"#%d% B son 1 Esta situación se representa en el álgebra booleana como+ na co+*)e#"% diagrama&  / AJB   / AB AND  de 9 entradas se puede implementar con interruptores, como se muestra en el siguiente La "%'% de 6e#d%d se muestra al lado derec$o donde+ A G 5bierto y C G Cerrado& 12 UGB 5 A C O 5 5 5 5"5!5D 5 5 C 5"5!5D 5 C 5 5"5!5D 5 C C 5"5!5D C 5 5 5"5!5D C 5 C 5"5!5D C C 5 5"5!5D C C C E=CE=DID na co+*)e#"% AND puede tener muc$as entradas& na 5=D de m*ltiples entradas puede ser creada conectando compuertas simples en serie& El problema de poner compuertas en cascada, es ue el tiempo de propagación de la señal desde la entrada $asta la salida, aumenta& Si se necesita una 5=D de 9 entradas y no $ay una disponible, es fácil crearla con dos cascada como se muestra en el siguiente diagrama& Se obser#a ue la A"%'% de 6e#d%d  correspondiente es similar B C mostrada anteriormente, donde se utili(an interruptores& 15#  V 0 5.# De igual manera, se puede implementar entradas& co+*)e#"%s LED AND  de VISITA- co+*)e#"%s AND en serie o 5 A C O 2 2 2 2 2 2 6 2 2 6 2 2 2 6 6 2 6 2 2 2 6 2 6 2 6 6 2 2 6 6 6 6 a la : o más $ttp+QQNNN&iearobotics&comQpersonalQ'uanQdocenciaQapuntes@ssdd@2&9&;&pdf  $ttp+QQNNN&portaleso&comQportalesoQtraba'osQtecnologiaQele&yelectroQelec@digital&sNf  PROCEDI,IENTO 6& Construya el circuito de la ig& 6 obtenga su tabla de #erdad, tomando un 2 cuando el LED este apagado y un 6 cuando est% encendido& 1 CI SN7408 0 V1 = 5.0 A 1 0 R = 470  B 13 UGB I! 6 +5v 470 Ω A B  _  _ 0& Construya el circuito de la ig& 0 y obtenga su tabla de #erdad& 1 CI = SN7408 0 A 1 R = 470 Ω V1 = 5.0 0 B 1 0 C +5v I!& 0 470 Ω A B C 14 UGB PREGUNTAS6& Cuál es la característica o condición de la compuerta 5=D ;:LS28+       0& Cuantas compuertas 5=D tiene en su interior un IC ;:LS28    9& Los sistemas digitales utili(an sistemas binarios ue tienen dos dígitos cuáles son   :& Como se le llama a un digito binario+   1& La manipulación de información binaria se $ace por circuitos lógico ue se denominan+   K& n sistema digital particular puede emplear una señal de 9 #olts  para representar el binario+  KKKKKKKKKKK ;& Cuantos #oltios podrían representar el binario 2F+   8& Las compuertas digitales se encuentran com*nmente en+   7& Dibu'e el símbolo de una compuerta lógica 5=D de dos entradas con el nombre de las #ariables de Entrada y Salida+ 62& Liste los n*meros correspondientes a los pines de las entradas de todas las compuertas 5=D del IC ;:LS28     66& Liste los n*meros correspondientes a los pines de todas las salidas de las compuertas 5=D del IC ;:LS28     60& El pin para !=D o tierra es+   69& El pin para Bcc donde se conectan los 1 #oltios positi#os es+   15 UGB PRACTICA ;- CO,PUERTA LOGICA OR O & CO,PETENCIAS- ?ue el estudiante aduiera las competencias de+ 6 Identificar físicamente las compuertas R de 0 entradas en IC ;:LS90 0 Conectar circuitos sencillos LA CO,PUERTA LÓGICA HORH O CO,PUERTA HOH & La compuerta  lógica o compuerta R es una de las compuertas más simples dentro de la Electrónica Digital& ;:LS90 La salida O de esta compuerta será P6P cuando la entrada P5P o la entrada PAP este en P6P& E)presándolo en otras palabras+ En una compuerta R, la salida será P6P, cuando en cualuiera de sus entradas $aya un P6P& La representación de la compuerta PRP de 0 entradas y tabla de #erdad se muestran a continuación+ < se representa con la siguiente función booleana+ O G 5 T A ó O G A T 5 5 A < G 5TA B 150.0 V = 5.0  A Esta misma compuerta se puede implementar con interruptores como se muestra en la figura de la derec$a, en donde se puede #er ue+ cerrando el interruptor 5 PP el interruptor A se encenderá la lu(& H1H / ce##%do  H3H / %'ie#"o H1H / )M encendid% En las siguientes figuras se muestran la representación de la compuerta PRP de tres entradas con su tabla de #erdad y la implementación con interruptores& La función booleana es O G 5 T A T C 16 UGB Representación de una compuerta R de 9 entradas con su tabla de #erdad& A B C /  A B 150 C V1 5.0 LED Compuerta PRP de 9 entradas implementada con interruptores& La lámpara incandescente se iluminará cuando cualuiera de los interruptores .5 o A o C3 se cierre& Se puede #er ue cuando cualuiera de ellos est% cerrado, la lámpara se encenderá& PROCEDI,IENTO6& Construya el siguiente circuito y llene la tabla de #erdad tomando un 2 cuando el LED este apagado y un 6 cuando est% encendido& 1  SN7432 0 1 V1 = 5 V 0 5 A A OG R = 470 Ω B +5v 470 Ω A B 17 UGB La característica o condición de la compuerta R es+         VISITA$ttp+QQtams@NNN&informati-&uni@$amburg&deQappletsQ$adesQNebdemosQ6K@flipflopsQ:2@'-ffQS=;:;K@single&$tml 0& Construya el siguiente circuito y llene su tabla de #erdad& 1 A 0 SN7432 5 A C OG 1 V1 = 5 V R = 470.Ω B 0 1 C 0 +5v 470 Ω  _ A B C 1( UGB PRACTICA <- CO,PUERTA NOT NO o INVERSOR& CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante aduiera las competencias de+ 6 Identificar físicamente las compuertas =4 de 6 entrada en IC ;:2: 0 Conectar circuitos sencillos& CO,PUERTA NOT NO& INVERSOR& eec"#nic% digi"% , no se podrían lograr muc$as cosas si no e)istiera la co+*)e#"% NOT co+*)e#"% NO&, tambi%n llamada co+*)e#"% in6e#so#%. Dentro de la Esta co+*)e#"% como la compuerta 5=D y la compuerta R es muy importante& La compuerta =4 entrega en su salida el in#erso .opuesto3 de la entrada& El símbolo y la La salida de una salida  / A& "%'% de 6e#d%d son los 5 OU 2 2 6 6 siguientes+ co+*)e#"% NOT tiene el #alor in#erso al de su entrada& En el caso del gráfico anterior la Esto significa ue si a la entrada tenemos un P6P lógico, a la salida $ará un P2P lógico y si a la entrada tenemos un P2P a la salida $abrá un P6P 5 OU OUU  =ota+ El apóstrofe en la siguiente e)presión significa PnegadoP+  / A 7 es ig)% % /A Las co+*)e#"%s NOT  se pueden conectar en compuertas, la entrada original& 2 6 2 6 2 6 cascada, logrando despu%s de dos n moti#o para implementar un circuito ue tenga en su salida, lo mismo ue tiene en su entrada, es conseguir un retraso de la señal con un propósito especial& ;:LS2: 1' UGB PROCEDI,IENTO6& Construir el siguiente circuito, recordando ue el LED encendido lo interpretaremos como un 6 y el LED apagado como un 2& IC 7404 1 V = 5.0 0 X A 470Ω A X' +5v A 470 Ω 0& Conecte el siguiente circuito y complete la tabla de #erdad& 1 A X’’ X’ # 15#   15# X’’’ A A   15#  V 0 5.# 2# UGB +5v A "RE!=45S+ 6& Cuantas entradas tiene un in#ersor   0& Cuántos in#ersores $ay en un circuito IC ;:LS2:   9& ?u% $ace un in#ersor   :& ?u% sucede si conectamos dos in#ersores en serie   1& ?u% sucede si conectamos tres in#ersores en serie   K& Cuáles son los pines del ;:LS2: ue corresponden a las salidas   ;& Cuáles son los pines ue corresponden a las entradas   8& 5 u% lado debe ubicarse la muesca   7& De u% maneras se puede representar la negación   21 UGB PRCTICA =- UNIVERSALIDAD DE CO,PUERTAS LOGICAS CO,PETENCIAS+ 5 A < 6& tili(ando circuitos integrados ;:22 .=5=D3 implemente las compuertas lógicas básicas& 0& Berifiue las tablas de #erdad para cada implementación& TEORÍA Cualuier función lógica se puede implementar utili(ando =5=Ds solamente o =R& na =5=D se puede utili(ar para implementar un in#ersor $aciendo un corto circuito en sus entradas como se presenta a continuación& A Y= A  +5v A 470 Ω Esto nos permite poder sustituir cualuier in#ersor en un circuito por un =5=D& 5demás de los in#ersores,  para poder implementar cualuier función lógica utili(ando =5=Ds necesitamos conseguir una forma de  poder implementar las funciones 5=D y R& El 5=D es fácil de implementar porue sólo reuiere in#ertir la salida de un =5=D& Conectando un in#ersor .implementado con un =5=D3 en la salida de un =5=D obtenemos la función 5=D& 22 UGB Y= A B +5V 470 Ω A B El *nico componente ue nos falta por implementar utili(ando =5=Ds es el R& "ara lograr nuestro ob'eti#o $aremos uso de los teoremas de >organ como se presenta a continuación& En el lado i(uierdo presentamos la deri#ación algebraica y en el derec$o el eui#alente utili(ando compuertas lógicas& +5V A 5 A < Y= B 470 Ω 23 A B UGB BISI45+ $ttp+QQatenea&unicauca&edu&coQV#mondragQDigitalesI&$tm PRACTICA >- LOGICA CO,BINACIONAL 1 CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6 Combine las compuertas 5=D, R y =4 0 btenga la ecuación Aooleana de la combinación& 9 Complete la tabla de #erdad& INTRODUCCION El análisis consiste, en ue dado un circuito, conocer el #alor de sus salidas para cada una de las posibles combinaciones de entrada, este resultado se representa en la 4abla de Berdad del circuito y la función Aooleana ue 24 UGB representa el circuito& 5 E@E,PLO A A.B A C OG A.B X = (A . B) + C B C El n*mero de entradas nos sir#e para determinar el combinaciones posibles ue tendrá la tabla de #erdad, .0 n es el n*mero de entradas, por e'emplo, para un circuito de entradas, n G 9, entonces+ 0 9 G 8 & Se tendrán 8 combinaciones posibles& La ecuación Aooleana se determina a medida se recorre el i(uierda a derec$a, por cada compuerta $abrá una  booleana parcial, $asta obtener la e)presión booleana "ara el caso, si las entradas 5 y A llegan a la compuerta entonces despu%s de la compuerta tendremos 5&A, esa llega a la entrada de un in#ersor, con#irti%ndose la en 5&A, luego, la entrada C se une a la e)presión por una compuerta R, uedando la e)presión O G 5&A T C PROCEDI,IENTO. 5 A C 5&A 5&A OG .5&A3 T C 2 2 2 2 6 6 2 2 6 2 6 6 2 6 2 2 6 6 2 6 6 2 6 6 6 2 2 2 6 6 6 2 6 2 6 6 6 6 2 6 2 2 6 6 6 6 2 6 n*mero de 3 donde n tres circuito de e)presión competa& 5=D, e)presión e)presión medio de 6& Construya el siguiente circuito lógico& Determine la ecuación booleana y compruebe los resultados& 25 UGB A A+B X= "ara el B circuito siempre utili(ará un LED y una resistencia de :;2 W, si el LED enciende, entonces considere un 6 y si no enciende, un 2& C PREGUNTAS 6& ?u% resultado da al combinar 626   0& Cuál es el resultado de la salida circuito anterior cuando todas sus entradas están en 6   9& Como sería la e)presión booleana si cambiamos la compuerta 5=D por una R y la R por una 5=D+    :& Cómo es el resultado de la salida para un combinación de 2 6 6   1& En el circuito del e'emplo en ue combinación es 2 a la salida   A C OG 26 UGB A A + B X = B C 27 UGB PRACTICA ?- LOGICA CO,BINACIONAL 2 CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6 Combine las compuertas 5=D, R y =4 0 btenga la ecuación Aooleana de la combinación& 9 Complete la tabla de #erdad& INTRODUCCIONContinuando con la implementación de circuitos digitales, se presenta un circuito ue tiene aplicación en circuitos digitales& La entrada 5 es com*n a ambas compuertas 5=D, al igual ue la entrada A& bser#a ue la #ariable 5 llega a una compuerta 5=D directamente y antes de llegar a la otra compuerta, pasa por un in#ersor, negando la #ariable 5& "ara la #ariable A ocurre lo mismo& X= A B PROCEDI,IENTOEnumere los pines correspondientes y colóuelos al diagrama& 5l re#erso de la $o'a realice el dibu'o del alambrado en la breadboard, crear una tabla de #erdad apropiada para el circuito y ll%nela& Colocando un LED y una resistencia de :;2 W a la salida y considerando el LED encendido como un 6 y si está apagado un 2, complete la tabla de #erdad ad'unta& Berifiue si la respuesta de la salida corresponde al resultado de la tabla de #erdad& 2( UGB Escriba la ecuación Aooleana&   ?u% resultado da en la combinación 6 6   5nalice, ?u% sucede si uitamos los in#ersores      PRACTICA Q- LOGICA CO,BINACIONAL ; CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6 Combine compuertas 5=D, R y =4 0 btenga el diagrama de la combinación& 9 Complete la tabla de #erdad : Construya y compruebe el circuito correspondiente& PROCEDI,IENTO Con la e)presión . 5T A 3 T . A & C 3 Construya un diagrama para el circuito& Enumere los pines en el diagrama& btenga las salidas parciales& btenga la ecuación Aooleana& Dibu'e la tabla de #erdad& Xaga el dibu'o de alambrado en la breadboard& Solicite los circuitos necesarios al instructor& Construya el circuito& "ida re#isión& Xágalo funcionar  2' UGB PRACTICA - CO,PUERTA LOGICA NOR  NO O & CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6 Conocer físicamente las compuertas =R de 0 entradas en IC ;:LS20& 0 Conectar circuitos sencillos& CO,PUERTA LOGICA NOR  NO O & Símbolo de la función lógica =@& a3 Contactos, b3 =ormali(ado y c3 =o normali(ado La *)e#"% gic% NOO, más conocida por su nombre en ingl%s  NOR, reali(a la operación de suma lógica negada& En la figura de la derec$a pueden obser#arse sus símbolos en electrónica& La ecuación característica ue describe el comportamiento de la puerta =R es+ Su tabla de #erdad es la siguiente+ 5 A 5TA /AB 2 2 2 1 2 6 6 3 6 2 6 3 6 6 6 3 "odemos definir la puerta =@ como auella ue proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas 3# UGB están a 3& na compuerta  =4& NOR No O& se puede implementar con la concatenación de una compuerta R con una compuerta PROCEDI,IENTO 6& 0& 9& :& 1& K& ?u% n*mero tienen los pines de entrada   ?u% n*mero de pines tienen los pines de salida   biue los n*meros de los pines al diagrama& Coloue las salidas parciales& btenga la ecuación Aooleana y su tabla de #erdad Construya el circuito de la figura 6& 1 A IC 74LS02 AB /  150 Ω 0 V = 5.0 B 1 0 I!& 6 +5v 470 Ω A 0v B 1 IC 74LS02 0 1 V=5v 150 Ω 31 0 1 UGB I!& 0 5 A C 2 2 2 2 6 6 6 6 2 2 6 6 2 2 6 6 2 6 2 6 2 6 2 6 +5v 470 Ω 0v C B A ;& biue los n*meros de los pines de la fig& 0& 8& Coloue las salidas parciales& 7& btenga su ecuación Aooleana y su tabla de #erdad 62& Conecte el circuito de la figura 0& 66& Como se puede construir una compuerta =R con otras compuertas      K& En ue se con#ierte una puerta =R al unir sus dos entradas   ; Se pueden implementar otras compuertas lógicas básicas con compuertas =R   8& Cuáles   32 UGB PRCTICA 13- CO,PUERTA LOGICA E OR  CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6 Conocer físicamente las compuertas EO R de 0 y 9 entradas en IC ;:LS8K& 0 Conectar circuitos sencillos& PUERTA E OR  La puerta EOR .or e)clusi#o3 es un dispositi#o de dos entradas y una salida ue cumple con la condición ue la salida toma el #alor lógico 6 si, y solo si las entradas son diferentes& PROCEDI,IENTO Construya el circuito de la figura 6& utili(ando un ;:LS8K btener su e)presión Aooleana y su tabla de #erdad& 1 5 A OG A IC7486  470Ω 0 V = 5.0 1 B 0 +5v A B 470 Ω 0v 33 UGB Construya el circuito de la figura 0& btenga su ecuación Aooleana y su tabla de #erdad 1 A IC7486 0 1 V = 5.0  470 Ω B 0 1 C 0 +5v A B C 0v 5 A C 34 UGB PRCTICA 11- $LIP  $LOP RS CON CO,PUERTAS NAND CO,PETENCIAS+ ?ue el estudiante+ 6& Cono(ca cómo implementar un flip flop RS con compuertas =5=D& 0& btener la tabla de #erdad para el & TEORIA n LI" L" es un 'ies"%'e, tambi%n llamado báscula . flip-flop en ingl%s3, es un multi#ibrador  capa( de  permanecer en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo indefinido& Esta característica es ampliamente utili(ada en electrónica digital  para memori(ar información& El paso de un estado a otro se reali(a #ariando sus entradas& Dependiendo del tipo de dic$as entradas los biestables se di#iden en+ AsFnc#onos+ sólo tienen entradas de control& El más empleado es el  biestable RS& SFnc#onos+ además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de relo'& Si las entradas de control dependen de la de sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas& "or lo general, las entradas de control asíncronas pre#alecen sobre las síncronas& La entrada de sincronismo puede ser acti#ada por ni#el .alto o ba'o3 o por flanco .de subida o de ba'ada3& Dentro de los biestables síncronos acti#ados por ni#el están los tipos RS y D, y dentro de los acti#os por flancos los tipos YH , 4 y D& Se puede construir el circuito $$ más elemental con dos compuertas =5=D .;:223 o con dos compuertas =R& En la figura siguiente se muestra la #ersión con compuertas =5=D, ue recibe el nombre de  registro básico de compuertas NAND” , o simplemente  registro básico”. Las dos compuertas =5=D están conectadas de tal forma ue la salida de la =5=D 6 sea la entrada de la =5=D 0 y #ice#ersa& Las salidas de las compuertas, marcadas como ? y ?, respecti#amente, son las salidas del r egistro básico& Aa'o condiciones normales, estas salidas siempre serán in#ersas una de la otraZ Xay dos registros o cierres de entradas+ la entrada I=ICI ue es establecer a ? al estado 6[ la entrada RES45ALECER es la ue borra o manda a ? al estado 2& 1 1 S 1 0 S   1 2   0 1 R 1 1   R 1 2   35 UGB a3 b3 n registro básico =5=D tiene dos posibles estados cuando ES45AL5CER .S3 G RES45ALECER .R3 G 6 RESU,EN DEL REGISTRO BASICO La operación se pude colocar adecuadamente en una tabla de #erdad, y se resume de la siguiente manera& Las entradas ES45ALECER y RE45ALECER normalmente están en estado 5L4 y una de ellas será pulsada a A5Y cuando se reuiere cambiar el estado de salida del registro básico& 6& ESTABLECER / RESTABLECER / 1. Esta condición es el estado normal y no tiene efecto alguno sobre el estado de salida& Las salidas ? y ? permanecerán en el estado en el ue se encontraban antes de presentarse esta condición de entrada& 2.  ESTABLECER / 3 RESTABLECER / 1. Este estado siempre ocasionará ue la salida pase al estado ? G 6, donde permanecerá aun despu%s de ue ES45ALECER retorne a 5L4& 5 esto se le denomina establecimiento del registro básico. 3. ESTABLECER / 1 RESTABLECER / 3 Esto siempre producirá al estado ? G 2, donde la salida  permanecerá aun despu%s de ue ARR5R retorne a 5L4& 5 esto se le llama establecimiento o reinicio del  registro básico. ESTABLECER / RESTABLECER / 3. Esta condición intenta iniciar y borrar el registro básico en forma simultánea y puede producir resultados ambiguos& No de'e )"iiM%#se & APLICACIÓN n biestable puede usarse para almacenar un  bit& La información contenida en muc$os biestables puede representar el estado de un secuenciador , el #alor de un contador , un carácter 5SCII en la memoria de un ordenador, o cualuier otra clase de información& n uso corriente es el diseño de máuinas de estado finitas electrónicas& Los biestables almacenan el estado pre#io de la máuina ue se usa para calcular el siguiente& PROCEDI,IENTO 6& Construya el circuito mostrado en la página anterior con compuertas =5=D .;:223& 0& Xaga la tabla de #erdad correspondiente para cada uno de los estados de ES45ALECER y RES45ALECER  mencionados en la teoría& S R   9& Cuál es el estado inicial de las entradas ES45ALECER y RES45ALECER   36 UGB :& Cómo se le llama tambi%n a un flip flop   1& ?u% es un flip flop   K& ?u% significa R   ;& ?u% significa S   8& Escriba una conclusión&          PRCTICA 12- INTRODUCCION A ARDUINO 9OLA ,UNDO CO,PETENCIAS?ue el estudiante+ 63 Identifiue los principales componentes de un 5rduino = 03 Desarrollar programas TEORIA5rduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en softNare y $ardNare fle)ibles y fáciles de usar& Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualuiera interesado en crear entornos u ob'etos interacti#os& )! es A#d)inoW • • 5rduino es una plataforma open@$ardNare basada en una sencilla placa con entradas y salidas .EQS3, analógicas y digitales, un c$ip sencillo y de ba'o coste ue permite el desarrollo de m*ltiples diseños& 5l ser open@$ardNare tanto su diseño como su distribución es libre, puede utili(arse libremente para desarrollar cualuier tipo de proyecto sin tener ue aduirir ning*n tipo de licencia& C%#%c"e#is"ic%s \ \ \ \ \ \ pen XardNare Lengua'e programación .basado en ]iring3 Entorno de desarrollo .basado en "rocessing3 XardNare >odular de facile ensambla'e >ultiplataforma .al estar basado en Ya#a3 5utosuficiente Ti*os de P%c%s  Arduino Uno Es la placa estándar y posiblemente la más conocida y documentada& Salió a la lu( en septiembre de 0262& n A"+eg%;2Q con 90Hbytes de R> para el programa&  Arduino Nano v3 Su principal #enta'a es ue puede ser pinc$ado directamente sobre una protoboard $aciendo muy cómodo el  prototipado al igual ue el 5rduino mini&  Arduino Mega 37 UGB >ás potente y el ue más pines iQo tiene, apto para traba'os ya algo más comple'os aunue tengamos ue sacrificar un  poco el espacio, cuenta con el microcontrolador 5tmega01K2& PASO 1  CO,PONENTES En este primer proyecto de 5rduino consistirá en aprender a acti#ar una salida digital de nuestra placa 5rduino a la ue conectaremos mediante una resistencia, un diodo LED ue parpadeará en inter#alos de un segundo& Esto tan sencillo, nos será de gran utilidad pues con un LED podremos monitori(ar todo tipo de acciones en nuestro 5rduino  Material necesario: na placa 5rduino na resistencia de 002W n diodo LED na "rotoboard PASO 2  DISEO Debemos lograr mediante el programa de nuestro 5rduino, encender y apagar un LED ue conectaremos a una salida mediante una resistencia ue nos regulará la intensidad ue debe llegar al diodo, las placas de 5rduino ya lle#an incorporada una resistencia de 002W en su salida 69 y podríamos omitirla si utili(áramos esta, pero como lo ue ueremos es mostrar tambi%n como calcular el tipo de resistencia ue debemos poner en cada momento, utili(aremos la salida 60 como e'emplo& En primer lugar una imagen del esuema el%ctrico del circuito+ El esquema eléctrico nos quedara de la si!uiente manera 3( UGB PASO ;- PROGRA,ACIÓN Este primer s-etc$ ue #amos a desarrollar, se tendrá ue digitar directamente en el softNare oficial de 5rduino para despu%s transferirlo a nuestra placa, primero se muestra completo, pero luego iremos describiendo poco a pocoZ /*   Blink Enciende y apaga un Led en intervalos de un segundo repetidamente. Este código de ejemplo es de uso público.  */ //Configuración de nuestra salida. void setup!" pin#ode$%& '()()!+ // in $% como ,alida. //ora le decimos 0ue acer con esa salida. void loop!" digital1rite$%& 2342!+ // one la salida $% a '5 delay$666!+ // Espera un segundo digital1rite$%& L'1!+ // one la salida $% a '77 delay$666!+ // Espera un segundo - En primer lugar debemos tener claro la estructura de nuestro S-etc$ para ue lo entienda nuestro 5rduino& P#i+e#o- La configuración de nuestra placa .setup3, esta se e'ecutará tan solo una #e(, cuando iniciemos nuestro 5rduino& void setup() { 3' UGB Aquí vendrán las configuraciones de nuestro pines como entradas o salidas y la configuración del puerto serie si es necesaria. Como veis debe estar todo incluido entre llaves. } Seg)ndo- "rograma ue e'ecutará ciclicamente .loop3& void loop() { Aquí pondremos las instrucciones que eecutará nuestro programa nuestro programa. } Xay ue recordar siempre ue pongamos una instrucción colocar al final[ de lo contrario nos dará error de compilación, ya ue es lo ue utili(a 5rduino para separar una instrucción de otra& Co+en"%#ios 00. Estas anotaciones son comentarios sobre el programa para facilitar su comprensión, y todo auello ue #aya seguido de esas barritas en la misma línea no es interpretado por 5rduino& !! "sto es un comentario de una línea E)iste otra forma de insertar comentarios, son los comentarios en bloue, ue se estructuran de la siguiente manera+ !# Aquí podemos insertar cualquier descripción de nuestro programa de más de una línea o más sin que sea tenida en cuenta por Arduino. $o debemos olvidar cerrar el bloque. #! Estos se utili(an normalmente al inicio del programa para insertar una bre#e descripción del programa, fec$a, #ersión y autor& En cuanto a la función setup reali(ado en este proyecto tenemos lo siguiente pin%ode(&' *+,*+)- !! ,in &' como alida. La instrucción pin>ode nos sir#e para configurar un pin como entrada .I="43 o como salida .4"43, para recordar la manera ue se estructura podemos recordar el siguiente truco *in,ode*in ,ode& podemos obser#ar ue repetimos lo mismo ue el nombre de la instrucción de manera ue rellenaremos primero el pin y luego el >ode separados con una coma y entre par%ntesis& Luego tenemos en la sección de loop las siguientes instrucciones[ digital/rite(&' 0120)- !! ,one la salida &' a $ delay(&333)!! "spera un segundo digital/rite(&' 4/)- !! ,one la salida &' a 55 La instrucción digi"%X#i"een"#%d%digi"% T1#3 o L] .2 lógico G 2#3& Ni6edes%id%& nos sir#e para poner un pin digital en XI!X .6 lógico G La instrucción de%7"ie+*o& nos sir#e para crear tempori(ados en nuestro programa como en este caso, para encender  y apagar un LED, el #alor #iene dado en mili@segundos, por lo ue 6222 G 6sg 4# UGB Como se puede #er es un programa muy sencillo pero ue nos $a ser#ido como forma de contacto para familiari(arnos con todo el entorno de desarrollo de 5rduino, Res*onde#Y "or u% se dice ue 5rduino es una plataforma open@$ardNare  De cuanto es el tamaño de memoria R> del 5rduino no+  "ara u% sir#e la instrucción pin>ode       "ara u% sir#e la instrucción delay       Escriba una conclusión&          PRCTICA 1;- E0S DIGITALES P%so 1- Co+*onen"es En esta práctica #amos a aprender a configurar una entrada digital a la ue conectaremos un pulsador y, con lo aprendido sobre el LED en la práctica anterior, nos permitirá controlar el encendido y apagado del diodo& >aterial necesario+ 6 placa 5rduino& 6 protoboard& 6 diodo LED& 6 resistencia 002W& 6 resistencia 62H& 6 pulsador& P%#"e 2- Diseo En esta práctica, deberemos interpretar en nuestro programa la lectura de una entrada digital, y en base a su lectura, acti#aremos, o no, una salida digital a la ue conectamos un diodo LED, es un e'emplo sencillo, pero ue nos permite aclarar un concepto muy importe sobre las entradas digitales, las resistencias de "ull@p o "ull@DoNn& Z)! son %s #esis"enci%s de P)U* o P)Do[nW En nuestro 5rduino, las entradas digitales se interpretan de la siguiente manera+ 6 .lógico3 G Xig$t G T1# 2 .lógico3 G LoN G 2# Esto uiere decir ?ue si tenemos una tensión de T1# aplicada a una entrada, este nos la interpretara como un 6 .$ig$t3 sin lugar a dudas, pero no es así al contrario, si nosotros de'amos de aplicar esa tensión a la entrada digital, es  posible ue recibamos algo de ruido del circuito y ue 5rduino no nos lo interprete como un 2 .loN3 por lo ue 41 UGB colocamos una resistencia entre la entrada y masa .!=D3 ue deri#e estos ruidos asegurándonos una señal limpia y sin  posibles errores, a la resistencia ue se conecta a masa se le llama "LL@D]=& De igual manera, si tu#i%ramos la necesidad de mantener un 6 lógico en una entrada mientras el circuito está en reposo, se le puede aplicar una resistencia entre la entrada y T1# para asegurarnos ue le llega suficiente tensión como  para ue sea interpretada correctamente por nuestro 5rduino, a esta *ltima se le denomina "LL@"& 5uí se puede #er como se conectaría la resistencia en un circuito básico de 2 o 6 en la entrada 8 de 5rduino& na #e( conocido esto, deberemos colocar el LED correctamente polari(ado con su resistencia, y el pulsador con una resistencia de "LL D]= de 62HW a masa para cuando est% en reposo, de manera ue cuando pulsemos el botón, llegue una tensión 1# a la entrada 0 de 5rduino y este lo interprete como un 6 lógico, a partir de auí el programa $ará el resto para proporcionarnos la tensión de salida ue acti#ará el diodo LED& Las cone)iones nos uedarían de la siguiente manera+ 5lgunos pulsadores electrónicos parecen lle#ar cuatro patillas, pero en realidad sólo son dos muy largas ue salen por  los laterales del pulsador para facilitar las cone)iones, de manera ue si lo colocamos y el LED se enciende 42 UGB continuamente, es muy posible ue lo $ayamos conectado mal, si se tiene un polímetro, colocarlo en modo continuidad y asegurar de la posición correcta& PASO ;- PROGRA,ACION Como primer punto el programa completo ue posteriormente e)plicare cada una de sus partes /*  ractica 8$% 9 E/, :343)LE, En este proyecto encenderemos un LE: conectado  al pin digital $% cuando presionemos el pulsador  asociado al pin digital %. Este proyecto es de dominio público  */ // ;ariables esta el pin del LE: como salida? pin#odepinLed& '()()!+ // 3niciali>a el pin del botón como entrada? pin#odepinBoton& 35()!+ void loop!" // Lee el valor del pin del botón y lo almacena // en la variable estadoBoton estadoBoton = digital@eadpinBoton!+ // Ce0uea si el botón est< pulsado? if estadoBoton == 2342! " // ,i es asA& enciende el LE:? digital1ritepinLed& 2342!+ else " // ,i no& lo mantiene apagado? digital1ritepinLed& L'1!+ - & En primer lugar podemos obser#ar ue antes del setup tenemos declarada unas #ariables globales, y ademas las $emos organi(ado en estáticas y dinámicas+ !! 6ariables estáticas int pin7oton 8 '!! 9eclaramos la variable pin del 7otón int pin4ed 8 &'!! 9eclaramos la variable pin del 4ed 43 UGB !! 6ariables dinámicas int estado7oton 8 3- !! 6ariable para estado del botón "ara definir una #ariable imaginemos ue tenemos una ca'a en la cual #amos a guardar algo, y depende de lo ue ueramos introducir así tendrá un tipo de #alor antes de ser declarada puede ser de plástico o de cartón todo dependerá de los ue se desee guardar en ella& Eso es una #ariable, un lugar en el ue almacenaremos algo para utili(ar en nuestro  programa, una característica es su iniciali(ación no siempre es obligatoria, pero es recomendable, esto es como meter  una pie(a de cada producto ue #ayamos a guardar en nuestras ca'as, en este caso les $emos asignado un #alor desde el principio por las necesidades del programa& < cómo le digo si es de plástico o de cartón Definiendo el tipo de #ariable a utili(ar, en este programa $emos utili(ado las de tipo dependiendo de nuestras necesidades& in" pero e)isten muc$as más V%#i%'e de "i*o in"- 5lmacena n*meros enteros con un rango de @90;K8 a 90;K; Como no#edad, podemos #er ue en lugar de asignar un #alor num%rico en la instrucción pin>ode para decirle el pin sobre el ue ueremos traba'ar, le $emos asignado una #ariable, y a la $ora de interpretar el programa, este utili(ara lo ue $ayamos elegido introducir en la #ariable, en este caso el n*mero entero 60 para la salida del LED y el n*mero entero 0 para la entrada del pulsador& void setup() { !! 1niciali:a el pin del 4"9 como salida; pin%ode(pin4ed *+,*+)!! 1niciali:a el pin del botón como entrada; pin%ode(pin7oton 1$,*+)} "ara e)plicar el loop, lo di#idir% en dos partes, en primer lugar, tenemos ue cada #e( ue se e'ecute el ciclo loop, lo  primero ue #a a $acer es almacenar en nuestra #ariable dinámica de tipo in" es"%doBo"on, la lectura del pin 0 de nuestro 5rduino& estado7oton 8 digital3& >aterial necesario para este proyecto+ 6 ) 5rduino 6 ) Diodo Led 6 ) Resistencia :;2 W 6 ) "otenciómetro 6HW 6 ) "rotoboard PASO 2 DISEO En esta práctica de 5rduino #amos a reali(ar dos e'emplos con un mismo circuito, la diferencia entre ellos la obser#aremos es el apartado de programación, en cuanto a $ardNare tenemos la no#edad de este proyecto en el uso de un potenciómetro combinado con una entrada analógica& Bamos a utili(ar el potenciómetro como un di#isor de tensión, primero #eamos cómo se conecta para ue esto sea  posible& 45 UGB Como podemos #er, debemos colocar uno de los e)tremos a masa, otro a TBcc y nuestra patilla central será nuestra tensión de salida regulable, esta salida será la ue conectemos a 5rduino y ue #ariará de 2# a 1# dependiendo de la  posición de nuestro potenciómetro& Si estamos utili(ando un 5rduino no, las entradas analógicas #ienen identificadas desde 52 $asta 51 como podemos #er en la siguiente imagen+ En cuanto a la salida, colocaremos la ya conocida configuración de LED más resistencia, pero deberemos tener algo en cuenta, para el primer e'emplo nos daría igual la salida digital a elegir, pero para el segundo es necesario ue seleccionemos una salida con "]>, en el 5rduino no, las salidas serán la 9, 1, K, 7, 62 y 66 como se puede #er en la siguiente imagen+ Z)! es e PX,W 5 menudo necesitaremos algo más ue una señal de 2 o 6 en nuestros proyectos, para #ariar la #elocidad de giro de un motor, para #ariar la intensidad con la ue luce un diodo, para transmitir los grados de giro de un ser#o, etc&& "ara todo esto, y muc$o más, nos ser#irá el "]>, ue emula una señal analógica a partir de una señal digital& Las siglas PX, #ienen de P)se Xid"h ,od)"%"ion , o ,od)%cin de Ancho de P)so & Lo ue $ace este tipo de señal es emitir, en lugar de una señal continua en nuestra salida, emite una serie de pulsos ue  podremos #ariar su duración pero con una frecuencia constante de apro)imadamente :72X(, de manera ue la tensión 46 UGB  promedio resultante, es directamente proporcional a la duración de estos dentro del rango de nuestro periodo, es decir, cuanto más 'untos est%n esos pulsos de T1#, mayor será la tensión promedio de nuestra salida, y cuanto más distantes sean estos, menor será dic$a tensión+ E +on"%:e nos 8)ed%#F% %sF- El circuito en sí mismo es muy sencillo, pero en el apartado de programación podremos #er la #ersatilidad del mismo  para diferentes aplicaciones PASO ; PROGRA,ACION El primer e'emplo ue #amos a tratar es la aduisición de datos en la entrada analógica 52 para #ariar la frecuencia de  parpadeo de un diodo LED conectado a una salida digital cualuiera, #eamos el código al completo+ /* ractica 8 $ 9 Entrada analógica 7uncionamiento de las entradas analógicas configurando  el pin analógico 6 para tomar datos de una seal.  Esta toma de datos es utili>ada para variar la velocidad  de parpadeo de un diodo LE: conectado a la salida digital D. Este proyecto es de dominio público.  */ int pin,ensor = 6+ int pinLed = D+ int valor,ensor = 6+ // Entrada para el potenciómetro. // ,eleccionamos pin para el Led. // variable para el valor del sensor. void setup! " // :eclaramos el pin del Led como salida? pin#odepinLed& '()()!+ void loop! " 47 UGB // Leemos el valor del sensor y lo almacenamos? valor,ensor = analog@eadpin,ensor!+ // encendemos el diodo LE:? digital1ritepinLed& 2342!+ // :etenemos el programa durante valor,ensorF milisegundos?   delayvalor,ensor!+ // pagamos el diodo Led? digital1ritepinLed& L'1!+ // :etenemos el programa durante valor,ensorF milisegundos?   delayvalor,ensor!+ - En este programa tenemos como no#edad la siguiente instrucción+ analog como se e)plicó anteriormente&  ractica 8 $ 9 Efecto 7ading #ostramos como se desvanece un LE:  en función del valor recogido en un entrada analógica. Este proyecto es de dominio público.  */ int pin,ensor = 6+ int pinLed = D+ int valor,ensor = 6+ // Entrada para el potenciómetro. // ,eleccionamos pin para el Led. // variable para el valor del sensor. void setup! " pin#odepinLed& '()()!+ // Establecemos el pin como salida. void loop! " // Leemos el valor del sensor y lo almacenamos? valor,ensor = analog@eadpin,ensor!+ // Establecemos el valor analógico para la salida 1# analog1ritepinLed& valor,ensor / G!+ 4( UGB // :etenemos el programa durante 6 milisegundos?   delay6!+ - "odemos obser#ar una nue#a instrucción+ analog1ritepinLed& valor,ensor / G!+ Esta será la instrucción ue nos permitirá emular una señal analógica a partir de una digital en nuestros circuitos, como se e)plicaba& El rango de salida de esta instrucción #aria de 2 a 011, siendo 2 G 2# y 011 G 1#, por lo ue es tan sencillo como introducir un #alor determinado para la tensión de salida ue nosotros ueramos conseguir, si uisi%ramos conseguir 0,1# el #alor a asignar sería 60;& 5sí ue lo *nico ue debemos $acer es transformar mediante una simple operación matemática la señal tomada en nuestro potenciómetro para adaptarla a nuestra salida "]>& "os ni#eles de entrada son de $ a %$&'( ) si los ni#eles de salida( de*en ser de $ a &++, la lnea de c-di!o a tomar en cuenta. Esta es una manera al!o tosca /ara reali0ar esta con#ersi-n( analog1ritepinLed& valor,ensor / G!+ Res*onde# 6@ "or u% usar "]>          0@ Cuál es la utilidad del potenciómetro en esta práctica          9@ Cuáles son los pines de salidas configurados para poder ser usados como "]>  :@ Cuál es la frecuencia constante en un pin con "]>  1@ "ara ue utili(amos la función analogRead          K@ "ara ue utili(amos la función analog]rite    4' UGB       ;@ Escriba una conclusión                   PRCTICA 1=- SENSOR LDR  PASO 1  CO,PONENTES Bamos a utili(ar un LDR   .Lig$t Dependent Resistor o resistencia dependiente de la lu(3 para simular una $ipot%tica compensación lumínica de 1 ni#eles, es decir, a tra#%s de una resistencia ue #aría su #alor dependiendo de la lu( recibida, apro#ec$aremos dic$a #ariación para $acer un programa ue nos encienda o apague una serie de LED dependiendo de si $ay más lu( o menos lu(, esto podríamos e)trapolarlo a un sistema de regulación de lu( de un 'ardín con cinco líneas de lu( ue se #ayan encendiendo seg*n #a cayendo la noc$e compensando progresi#amente la deficiencia de lu(& 5demás le $emos implementado un potenciómetro para a'ustar el ni#el crítico mínimo de lu( ue ueremos soportar, a  partir del cual se acti#ará nuestro circuito y empe(ará a aumentar la lu( del lugar progresi#amente& >aterial necesario+ 6 ) 5rduino 6 ) "rotoboard 6 ) LDR  6 ) "otenciómetro 62-W 1 ) Diodos LED 1 ) Resistencias 002W 6 ) Resistencia 6HW 5# UGB PASO 2  DISEO Lo ue ueremos conseguir es ue, a partir de una resistencia ue #aría su #alor ó$mico en función de ue $aya más o menos lu(, controlar 1 salidas de nuestro 5rduino, a las ue podríamos conectar líneas de iluminación para un 'ardín  por e'emplo, de manera ue seg*n #a anoc$eciendo, nuestra iluminación artificial #a aumentando& 5demás, #amos a colocar un potenciómetro para regular el umbral de lu( mínima, a partir del cual, comen(ará a funcionar nuestro circuito de lu( artificial para ue sea adaptable a cualuier entorno& Di#idamos el circuito en tres partes+    Salidas LDR  Regulador  El LDR para $acer el ya conocido di#isor de tensión de donde sacaremos la señal para conectar a nuestra entrada analógica de 5rduino& "odemos conectarlo de dos maneras diferentes+ Si utili(amos el LDR como resistencia inferior del di#isor de tensión, nos dará la tensión má)ima cuando tengamos el LDR en plena oscuridad, ya ue estará oponiendo el má)imo de su resistencia al paso de la corriente deri#ándose esta  por Bout al completo, si lo utili(amos como resistencia superior, el resultado será el in#erso, tendremos la tensión má)ima cuando est% completamente iluminado, ya ue se comportará prácticamente como un cortocircuito, con una resistencia de 12W o 622W& En este caso lo $emos utili(ado co+o #esis"enci% s)*e#io# , de manera ue cuanta más lu( $aya, más tensión tendremos a la entrada de nuestra entrada analógica pudiendo a'ustar así, de una manera muy intuiti#a, la tensión de referencia& Como tercera parte del circuito, $emos colocado un potenciómetro configurado como di#isor de tensión para $acer las funciones de regulación del rango de iluminación a partir del cual se acti#ará nuestro circuito de iluminación& ZCo+oW "rimero $ay ue pensar un par de cosas, nuestra foto@resistencia configurada como di#isor resisti#o, nos #a a dar 2# cuando este C>"LE45>E=4E a oscuras, y T1# cuando est% C>"LE45>E=4E iluminada, situaciones ue  pueden ser difíciles de conseguir dependiendo del entorno en el ue traba'emos, y por otra parte, ese rango de 2# a 1# $abrá ue di#idirlo en 620: pasosF ue #a a leer nuestro 5rduino, pero ui(ás solo #ayamos a traba'ar en 122 o K22  pasos, desperdiciando muc$a resolución& "ara solucionar esto, además de e#itar cambiar el programa de 5rduino cada #e( ue lo cambiemos de entorno, $e decido usa una función ue nos proporciona 5rduino, e *in A#e( 51 UGB Z)! es e *in ARE$W Cuando 5rduino toma una señal analógica y la con#ierte a digital en 620:, lo $ace por defecto pensando ue la señal ue #a a recibir puede #ariar entre 2# y 1# lo ue nos da apro)imadamente un #alor por cada :,88 mB, pero nosotros  podemos decirle ue no, ue realmente #a a traba'ar entre 2# y 9#, obteniendo así 620: distribuidos entre 2# y 9#, lo ue nos da un #alor por cada 0,7 mB, es decir una resolución muc$o mayor& Debemos tener en cuenta ue este pin lle#a internamente una resistencia de ;2\4 para e#itar dañar el c$ip, de manera ue si #amos a conectar el pin mediante una resistencia fi'a, se #a a producir un nue#o di#isor de tensión, con lo ue $abrá ue calcular la resistencia adecuada para la tensión e)acta ue ueremos introducir mediante una sencilla fórmula+ Donde+     Bin G 4ensión ue introducimos a Bref  Rinterna G Resistencia interna de 5rduino de 90HW Re)terna G Resistencia mediante la cual alimentamos Bref  Brefencia G La tensión sobre ue tomará referencia nuestro programa& De manera ue si por e'emplo, estamos introduciendo una tensión de T9# a tra#%s de una resistencia de 1HW, la tensión real de referencia en nuestro 5rduino será de+ (32000/(32000+5000)) x 3 = 2,59v El esuema del circuito al completo+ PASO ;  PROGRA,ACIÓN Este programa es algo más largo ue los anteriores, pero se e)plicara poco a poco "rimero #eamos el código al completo+ /* ractica 8 $9 ,ensor L:@ Conectamos una foto9resistencia a la entrada analógica para controlar cinco salidas en función de la lu> ambiente. Este proyecto es de dominio público. 52 UGB  */ //0uA almacenamos los datos recogidos del L:@? int valorL:@ = 6+ //:ecimos 0ue int pinLed$ = int pinLed% = int pinLed = int pinLedG = int pinLedH = pines vamos a utili>ar para LE: $%+ $$+ $6+ D+ I+ //J 0ue pin para la L:@ int pinL:@ = 6+ void setup! " //Establecemos como salida los pines para LE: pin#odepinLed$& '()()!+ pin#odepinLed%& '()()!+ pin#odepinLed& '()()!+ pin#odepinLedG& '()()!+ pin#odepinLedH& '()()!+ //Le decimos 0ue vamos a usar una referencia eKterna   analog@eferenceE)E@5L!+ void loop! " //4uardamos el valor leido en una variable valorL:@ = analog@eadpinL:@!+ //J comen>amos las comparaciones? ifvalorL:@ F= $6%! " digital1ritepinLed$& L'1!+ digital1ritepinLed%& L'1!+ digital1ritepinLed& L'1!+ digital1ritepinLedG& L'1!+ digital1ritepinLedH& L'1!+   else ifvalorL:@ F= I%! M valorL:@  $6%!! " digital1ritepinLed$& 2342!+ digital1ritepinLed%& L'1!+ digital1ritepinLed& L'1!+ digital1ritepinLedG& L'1!+ digital1ritepinLedH& L'1!+   else ifvalorL:@ F= N%! M valorL:@  I%!! " digital1ritepinLed$& 2342!+ digital1ritepinLed%& 2342!+ digital1ritepinLed& L'1!+ digital1ritepinLedG& L'1!+ 53 UGB digital1ritepinLedH& L'1!+   else ifvalorL:@ F= G%! M valorL:@  N%!! " digital1ritepinLed$& 2342!+ digital1ritepinLed%& 2342!+ digital1ritepinLed& 2342!+ digital1ritepinLedG& L'1!+ digital1ritepinLedH& L'1!+   else ifvalorL:@ F= %%! M valorL:@  G%!! " digital1ritepinLed$& 2342!+ digital1ritepinLed%& 2342!+ digital1ritepinLed& 2342!+ digital1ritepinLedG& 2342!+ digital1ritepinLedH& L'1!+   else " digital1ritepinLed$& 2342!+ digital1ritepinLed%& 2342!+ digital1ritepinLed& 2342!+ digital1ritepinLedG& 2342!+ digital1ritepinLedH& 2342!+ - La instrucción ue no $emos #isto nunca es la siguiente+ analog+"<$A4)- Con esta instrucción le estamos diciendo a nuestro 5rduino, ue no use su tensión de referencia por defecto .T1#3 sino la ue nosotros introdu(camos por el *in ARE$ de nuestra placa, como e)plicamos en el paso 0& Res*onde#. 6@ ?u% es un LDR       0@ Cuáles son las maneras de conectar un LDR       9@ ?u% es el pin 5RE       :@ Escriba una conclusión             54