Información detallada de curso |
Primer semestre 2019
Abr 29, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IEN 7134 - LOGICA DIGITAL |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto.Ing Eléctrica-Electrónica IEN 4020 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 2.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio Esta asignatura sienta las bases de la lógica booleana aplicada en los circuitos y sistemas digitales, la aritmética binaria, los dispositivos lógicos básicos, los circuitos combinatorios y secuenciales, los dispositivos de almacenamiento y programables. Esta asignatura corresponde al primer curso en el área de los circuitos electrónicos digitales, explicando los conocimientos necesarios para poder continuar con el desarrollo en técnicas de análisis y síntesis de sistemas más complejos como los microprocesados. Se sientan primero las bases de la lógica aplicada en los sistemas digitales estudiando el álgebra booleana, entre otros temas se revisan axiomas y teoremas, sistemas numéricos y conversión entre numeración binaria y decimal. A continuación se tratan los dispositivos lógicos combinatorios básicos como decodificadores, multiplexores, sumadores y comparadores. La segunda parte del curso comprende los dispositivos lógicos secuenciales básicos, bi-estables (latches y flip-flops), y máquinas de estado. En la tercera parte se estudian los circuitos aritméticos, los dispositivos de almacenamiento y los dispositivos lógicos programables y se hace una introducción a los lenguajes de descripción de hardware. 3. JUSTIFICACIÓN Los ingenieros electricistas y electrónicos encontrarán que durante su actividad profesional, y en casi cualquier área de énfasis, están presentes los circuitos digitales, convirtiéndose incluso en el objeto de su desarrollo profesional. Es por ello que se hace necesario incluir en la formación básica profesional del estudiante un sólido conocimiento de tales tópicos, con el fin de proporcionarle una formación integral que le dé herramientas para realizar un ejercicio profesional idóneo y más competitivo, capacitándolo para efectuar diseños nuevos o cambios a circuitos ya existentes. Por otra parte el desarrollo de las materias de diseño del plan de estudio y el mismo proyecto de fin de carrera encontrarán en los sistemas digitales una importante herramienta de apoyo. 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL Brindar al estudiante las herramientas básicas necesarias para representar, analizar, diseñar e implementar sistemas digitales. 4.2. COMPETENCIAS A DESARROLLAR EN EL CURSO. (c) Habilidad para diseñar sistemas, componentes o procesos que cumplen con necesidades planteadas y satisfaciendo restricciones reales de tipo económico, ambiental, social, político, étnico, de salubridad y seguridad, manufacturabilidad y sostenibilidad. 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO El estudiante estará en capacidad de 1. Explicar los conceptos fundamentales de los sistemas combinacionales y secuenciales. 2. Analizar y diseñar máquinas de estado finitas y su aplicabilidad en el modelamiento de sistemas reales. 3. Justificar la selección de diversos dispositivos digitales como compuertas, conversores, multiplexores, comparadores, sumadores y PLDs, para la implementación de sistemas digitales y cumpliendo con un conjunto de requerimientos específicos. 4. Resolver operaciones aritméticas en el sistema binario y representar un número en diversas bases numéricas. 5. Explicar la estructura y el funcionamiento de los dispositivos lógicos programables y memorias. 6. Diseñar e implementar circuitos lógicos básicos para resolver problemas de ingeniería sencillos, utilizando lenguajes de descripción de hardware (HDLs). 6. METODOLOGÍA El desarrollo de las parte teórica de la asignatura se lleva a cabo en su mayoría mediante exposiciones magistrales por parte del profesor abarcando los temas propuestos en el programa. Se buscará una participación más activa de los estudiantes mediante preguntas, discusión abierta y actividades alternativas de enseñanza para temas específicos seleccionados por el profesor. Para el componente práctico se asignarán trabajos de consulta sobre diferentes temas y talleres de solución de ejercicios. Igualmente se desarrollarán laboratorios bajo el esquema de trabajo independiente, donde el estudiante tendrá que desarrollar y sustentar la realización de trabajos prácticos. Los estudiantes realizan prácticas de acuerdo con las guías entregadas por el profesor. 7. MEDIOS Adicionalmente a los recursos tradicionales de clase, se recurre a la utilización de medios audiovisuales, equipos y dispositivos del laboratorio, así como software especializado dispuestos para tal fin. Se recurre además a las tecnologías informáticas enfocadas al apoyo del proceso de enseñanza-aprendizaje, tales como búsquedas en bases de datos e Internet, catálogo WEB y otras. 8. PRE-REQUISITOS POR TÓPICOS 8.1 Análisis de circuitos de C.C y C.A. 8.2 Mediciones eléctricas. 8.3 Dispositivos y circuitos electrónicos básicos. 9. CONTENIDO TÓPICO No DE HORAS Teóricas Prácticas 1. Introducción a la lógica digital 1.1 Introducción 1.2 Señales análogas y digitales 1.3 Sistemas de numeración 2. Lógica y Álgebra de variables y funciones lógicas 2.1 Variables y funciones lógicas básicas 2.2 Operaciones, expresiones, leyes y reglas del álgebra booleana 2.3 Teoremas de DeMorgan 2.4 Suficiencia de algunas funciones lógicas 3. Circuitos lógicos combinatorios 3.1 Minitérminos, Maxitérminos. Formas estándar de expresiones lógicas. 3.2 Mapas de Karnaugh 3.3 Tipos de salidas de los circuitos electrónicos digitales 3.4 Circuitos de conmutación representando funciones lógicas 3.5 Análisis de circuitos combinacionales 3.6 Decodificadores, codificadores, multiplexores, demultiplexores, comparadores, cambiadores de código y codificadores de prioridades. 4. Sistemas y Circuitos aritméticos 4.1 Conversiones entre sistemas numéricos 4.2 Suma y resta de dos números no decimales 4.3 Multiplicación binaria 4.4 División binaria 4.5 Circuitos aritméticos 5. Circuitos lógicos secuenciales 5.1 Elementos biestables 5.2 Biestables, FLIP-FLOPS y registros 5.3 Contadores 5.4 Contadores de módulo y secuencia arbitraria 5.5 Máquinas de estado 6. Memorias y dispositivos lógicos programables 6.1 Memorias de lectura escritura 6.2 Memorias de sólo lectura 6.3 PLDs 6.4 Lenguajes de descripción de hardware 10. USO DEL COMPUTADOR Para la programación, simulación, depuración y transferencia de la configuración de los PLD’s (Dispositivos Lógicos Programables) es indispensable la utilización del computador. Se le requiere además en la simulación de circuitos lógicos con el software correspondiente. Para la edición de los informes de laboratorio, pre-informe e informe del proyecto final, y en general para todo tipo de documento técnico, se exige el uso del formato IEEE Transaction. Esto será así a menos que el profesor especifique lo contrario. 11. CONTENIDO POR CATEGORÍAS Ciencias de la Ingeniería 70% Diseño de Ingeniería 30% 12. DESARROLLO ESTUDIANTIL 12.1 Trabajos y proyectos Los estudiantes deben desarrollar un proyecto final en grupos, asignado por el profesor. Los estudiantes presentarán trabajos escritos sobre cada una de las prácticas de laboratorio asignadas por el profesor. (L2, L3) 13. EVALUACIONES Las evaluaciones corresponderán con diferentes métodos aplicados en el desarrollo de la asignatura. Se establecen los siguientes porcentajes generales aunque el profesor podrá acordar con los estudiantes la inclusión de otras notas como exámenes cortos, exposiciones y otros ítems en cada nota. Items Porcentaje 1er Examen Parcial 25% 1ra Nota de laboratorios (Combinatorios, prácticas HDL’s) 15% 2do Examen Parcial 25% 2da Nota de laboratorios (Secuenciales, prácticas HDL’s) 15% Proyecto Final (informe+sustentación) 20% 14. BIBLIOGRAFÍA 14.1 Texto guía FLOYD, T.L. Fundamentos de sistemas digitales. 7ª edición. Prentice-Hall, 2002. Madrid. 14.2 Textos de consulta WAKERLY, John. Digital Design: Principles and Practices. Prentice-Hall. HAMBLEN, James; FURMAN, Michael. Rapid Prototyping of Digital Systems: A Tutorial Approach. Second Edition. Kluwer Academic Publishers. 2002. (Inglés) MANDADO, Enrique; MANDADO, Yago. Sistemas Electrónicos Digitales. 9ª edición. Alfaomega – Marcombo. 2008 PERRY, Douglas L. VHDL: programming by example. McGraw Hill, New York, 2002. MANO, M MORRIS. Arquitectura de Computadoras. 3ª Edición. Prentice Hall NELSON, Víctor, ET-AL. Análisis y diseño de circuitos lógicos digitales. 1ª Edición. Prentice-Hall. 1996. México. TOCCI, R. et al. Sistemas digitales, principios y aplicaciones. 8ª edición. Prentice-Hall, 2003. Méjico. MANDADO, Enrique; et. al. Manual de prácticas de electrónica digital. 3ª edición. Alfaomega. 1996. Méjico. HERMOSA, Antonio. Electrónica digital práctica. 1ª edición. Alfaomega. 1996. Méjico. TAUB, Herbert. Circuitos digitales y microprocesadores. 1ª edición. McGraw - Hill. 1989. Méjico. FABRICIUS, Eugene. Diseño lógico moderno y Teoría de la conmutación. 1ª Edición. CECSA. 1996. México. HAYES, John. Diseño lógico digital. 1ª Edición. ADDISON - WESLEY IBEROAMERICANA. 1996. E.U.A. BIGNELL, James; ET - AL. Electrónica Digital. 1ª Edición. CECSA, 1997 México. PALMER, James; ET - AL. Introducción a los sistemas digitales. 1ª Edición. Mc Graw-Hill. 1995. México. Manuales del Software QUARTUS de ALTERA para PLD’s. (Inglés) Preparado por Eric Vallejo R., Julián Betancur, Diego Gómez, Mario Esmeral P. Julio de 2006 Modificado Julian Betancur. Enero 2008 Modificado Julián Betancur. Julio 2009. Modificado Juan Carlos Niebles. Julio 2011. Modificado Juan Carlos Niebles. Enero 2014. Modificado Winston Percybrooks. Enero 2015 |
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