circuito lÓgicos.doc

I N S T I T U T O P O L I T C N I C O N A C I O N A L

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALSECRETARA ACADMICADIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR

PROGRAMA SINTTICOUNIDAD ACADMICA:Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniera y Tecnologa Avanzadas

CARRERA:Tronco Comn (Ing. Mecatrnica, Ing. Telemtica e Ing. Binica)

ASIGNATURA:Circuitos LgicosSEMESTRE:Quinto

OBJETIVO GENERAL: El alumno disear y elaborar sistemas lgicos de control basados en dispositivos lgicos programables para la solucin de problemas de automatizacin aplicados en la Ingeniera Binica, Mecatrnica y Telemtica, mediante la construccin de un prototipo integrador.CONTENIDO SINTTICO:

I. Elementos de Diseo Digital.

II. Diseo de Circuitos Combinatorios.

III. Diseo con Circuitos de Mediana y Alta Escala de Integracin.

IV. Fundamentos de Mquinas Secuenciales.

V. Diseo de Circuitos Secuenciales.

VI. Diseo de Mquinas de Estado FinitasMETODOLOGA:Diseo de circuitos y prototipos por parte del alumno asesorado por el profesor.

Bsqueda de informacin por parte del alumno asesorado por el profesor.

Integracin de equipos de trabajo de alumnos para la realizacin de proyecto integrador y prcticas.

Presentacin conceptual del tema y resolucin de dudas por parte del profesor.

Exposicin de los temas por parte del profesor usando pizarrn, acetatos, rotafolio, can y/o multimedios.

Elaboracin de resmenes, cuadros sinpticos, mapas conceptuales y ejercicios por parte del alumno.

Prcticas de los alumnos en los laboratorios, supervisados y coordinados por el profesor.

Tcnicas grupales para solucin de ejercicios.EVALUACIN Y ACREDITACIN:

Primer parcial: Unidades Temticas I y II. Segundo parcial: Unidades Temticas III y IV.

Tercer parcial: Unidades Temticas V y VI. La calificacin de cada departamental se compone de 4 rubros:

Examen escrito, Proyecto integrador, Prcticas de Laboratorio, Tareas.BIBLIOGRAFA: 1. Brown S., Vranesic Z., Fundamentos de Lgica Digital con Diseo VHDL, Ed. Mcgraw Hill, 2a edicin, 2001. 939 pgs, ISBN 970-10-5609-4

2. Morris Mano M., Diseo Digital, Ed. Pearson, 3a edicin, 2003, 536 pginas, ISBN: 970-26-0438-9.

3. Pardo F., Boluda J. A., VHDL, lenguajes para sntesis y modelado de circuitos, Ed. Alfaomega Ra Ma, 2a edicin, 2004, 251 pgs, ISBN 970-15-1017-8.4. Prez S. A, Soto E., Fernndez S., Diseo de Sistemas Digitales con VHDL, Ed. Thomson, 2002, 353 pgs. ISBN 84-9732-081-6.5. Wakerly John F., Diseo Digital, Principios y Prcticas , Ed. Pearson, 3a edicin, 2001, 976 pgs. ISBN 970-26-0720-5.

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

SECRETARA ACADMICADIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIORESCUELA: Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniera y Tecnologas Avanzadas.

CARRERA: Tronco Comn de las carreras: Ing. Mecatrnica, Ing. Telemtica e Ing. Binica. OPCIN:COORDINACIN:. Academia Bsicas de IngenieraDEPARTAMENTO: Ciencias Bsicas.ASIGNATURA: Circuitos LgicosSEMESTRE: Quinto.

CLAVE: TCCILO0525CRDITOS: 10VIGENTE: Agosto de 1998TIPO DE ASIGNATURA: Terico Prctica.MODALIDAD: Presencial.

TIEMPOS ASIGNADOSHRS/SEMANA/TEORA: 4.0HRS/SEMANA/PRCTICA: 2.0HRS/SEMESTRE/TEORA: 60.0HRS/SEMESTRE/PRCTICA: 30.0HRS/TOTALES: 90.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADOPOR: Academia de Bsicas de Ingeniera.REVISADO POR: Subdireccin Acadmica.

APROBADO POR: El Consejo Tcnico Consultivo Escolar de la UPIITA.M. en C. Arod Rafael Carvallo Domnguez. FECHA:

AUTORIZADO POR: Comisin de Programas Acadmicos del Consejo General Consultivo del IPN.

Dr. David Jaramillo Vigueras.Secretario Tcnico de la Comisin de Programas Acadmicos.


SECRETARA ACADMICADIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR

ASIGNATURA: Circuitos Lgicos.CLAVE: TCCILO0525HOJA: 3 DE 13

FUNDAMENTACIN DE LA ASIGNATURAEn la industria moderna, el control de procesos y de robots es un rea importante de la ingeniera que se encuentra en constante evolucin. Para obtener resultados ptimos y eficientes, es necesario utilizar tecnologa de vanguardia y tcnicas de diseo de sistemas de control adecuadas. El curso de Control II proporciona las bases cognoscitivas para que el alumno afronte situaciones de anlisis y diseo de sistemas de control en los que se utilice una computadora y sea necesario el empleo de tcnicas modernas de control.

Entre las asignaturas antecedentes se encuentran las Matemticas (con temas como son las ecuaciones diferenciales, transformada de Laplace y operaciones con matrices), Modelado y Simulacin y Control I (Teora del control analgico).

Asignaturas Colaterales: Dinmica, en esta asignatura se estudias de manera profunda los mtodos de modelacin matemtica de sistemas dinmicos, proporcionando los modelos que se utilizan para la aplicacin de los diferentes esquemas de control

Las asignaturas consecuentes son Mecatrnica VIII (diseo y construccin de dispositivos mecatrnicos), Mecatrnica IX (robtica II) y Mecatrnica X (sistemas de manufacturas.

En la enseanza de este curso se utilizarn las tcnicas modernas de simulacin por computadora.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURAEl alumno disear y elaborar sistemas lgicos de control basados en dispositivos lgicos programables para la solucin de problemas de automatizacin aplicados en la Ingeniera Binica, Mecatrnica y Telemtica, mediante la construccin de un prototipo integrador.



ASIGNATURA: Circuitos Lgicos.CLAVE: TCCILO0525HOJA:4 DE 13

No. UNIDAD INOMBRE: Elementos de Diseo Digital.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADEl alumno implementar funciones booleanas en dispositivos lgicos programables, utilizando el lenguaje descriptivo de hardware VHDL, para la solucin de problemas de automatizacin asociados a las reas de especialidad.

No.

TEMAT E M A SHORASCLAVE BIBLIOGRFICA

TPEC

1.11.1.1

1.1.2

1.21.2.11.31.3.1

1.3.2

1.41.4.1

1.4.2

Introduccin a los sistemas digitales.

Elementos y descripcin de un sistema digital.

Sistemas numricos y cdigos (BCD, GRAY, ASCII)Compuertas bsicasAnd, or, not, xor, xnor, buffer, nand, nor.

lgebra de Boole

Operadores lgicos.

Teoremas y postulados.

Funciones booleanas

Suma de productos (mintrminos).

Producto de sumas (maxtrminos)

Subtotal:

3.01.0

2.0

1.0

0.06.0

2.0

3.0

1.01B, 2B, 3B, 4B,

5B, 6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Integracin de equipos de trabajo para el desarrollo de las prcticas de laboratorio y del proyecto integrador.

Bsqueda de informacin por parte del alumno, sobre sistemas numricos y cdigos asesorado por el profesor.

Presentacin conceptual del tema y resolucin de dudas, por parte del profesor con interaccin de los alumnos.


Elaboracin de resmenes, mapas conceptuales y realizacin de ejercicios por parte del alumno.

Definicin del alumno sobre que proyecto desarrollar durante el perodo lectivo con asesora por parte del profesor.

Tcnicas grupales para exposicin y solucin de ejercicios por parte del alumno con supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad I ser evaluado junto con la Unidad II en el primer parcial.

Examen escrito 30%.

Presentacin del proyecto integrador 40%.

Prcticas de laboratorio 20%.

Ejercicios realizados en clase y extraclase 10%.

Tareas en las que el alumno deber utilizar descripciones entrada-salida y de variable de estado.




No.


TPEC

1.51.5.1

1.61.6.11.6.21.6.3

Dispositivos programables.

Generalidades de GAL, CPLD, FPGA.

Introduccin al VHDL.

Entidad.

Arquitectura (Descripcin funcional

y por flujo de datos).

Simulaciones.Subtotal:

1.05.013.0

4.04.01.0

5.0

18.01B, 2B, 3B, 4B, 5B,

6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda de informacin relativa a los dispositivos lgicos programables y VHDL por parte del alumno, asesorado por el profesor.

Presentacin conceptual del tema y resolucin de dudas, por parte del profesor y con interaccin de los alumnos.



Uso de computadoras por parte del alumno bajo la supervisin y coordinacin del profesor para el desarrollo de prcticas de laboratorio.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad ser evaluado junto con la Unidad II en el primer parcial.

Examen escrito 30%, Presentacin del proyecto integrador 40%.


Ejercicios realizados en clase y extraclase 10%




No. UNIDAD IINOMBRE: Diseo de Circuitos Combinatorios

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADEl alumno disear sistemas lgicos implementados con VHDL, mediante el empleo de dispositivos lgicos programables, para la solucin de problemas de automatizacin asociados a las reas de especialidad.

No.


TPEC

2.1

2.1.1

2.1.2

2.2

2.2.1

2.2.2

2.3

2.3.1

2.3.2Mtodos de minimizacin

Mapas de Karnaugh de 3, 4 y 5 variables.

Quine McCluskey

Riesgos en el tiempo

Riesgos estticos.

Riesgos dinmicos.

Diseo y sntesis de circuitos combinacionales con compuertas y con VHDL.

Desarrollo de ejemplos prcticos de circuitos digitales de control para las reas de especialidad.

Simulacin y sntesis de los circuitos digitales de control.

Subtotal:4.0

2.0

6.0

12.06.06.04.0

3.0

4.0

11.01B, 2B, 3B, 4B, 5B,

6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda de informacin relativa a los riesgos en el tiempo por parte del alumno, asesorado por el profesor.




Uso de computadoras y desarrollo de prcticas de laboratorio sobre la aplicacin en PLDs de circuitos de control por parte del alumno bajo la supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad ser evaluado junto con la Unidad I en el primer parcial.



Ejercicios realizados en clase y extraclase 10%.




No. UNIDAD IIINOMBRE: Diseo con Circuitos de Mediana y Alta Escala de Integracin

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADEl alumno disear sistemas lgicos de mediana y alta escala de integracin implementados con VHDL, mediante el empleo de dispositivos lgicos programables, para la solucin de problemas de automatizacin asociados a las reas de especialidad.

No.


TPEC

3.1

3.2

3.3

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.4

3.4.1

3.4.2

Decodificadores y codificadores

Multiplexores y demultiplexores

Circuitos aritmticos.

Sumador.

Restador.

Multiplicador

Circuitos lgicos.

Comparador de magnitud de 4 bits.

Unidad lgica aritmtica (ALU).Subtotal:2.0

2.0

2.0

2.0

8.02.0

2.0

4.02.0

2.0

2.0

2.0

8.01B, 2B, 3B, 4B, 5B,

6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda y presentacin de informacin relativa sobre las aplicaciones prcticas de los circuitos de mediana y alta escala de integracin por parte del alumno, asesorado por el profesor.




Uso de computadoras y desarrollo de prcticas de laboratorio sobre la aplicacin en PLDs de circuitos de mediana y alta escala de integracin por parte del alumno bajo la supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad se evala junto con la Unidad IV en el segundo parcial.


Prcticas de laboratorio 20%, Ejercicios realizados en clase y extraclase 10%.




No. UNIDAD IVNOMBRE: Fundamentos de Mquinas Secuenciales

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADUtilizar los circuitos de temporizacin y los registros para el diseo de mquinas secuenciales.

No.


TPEC

4.14.2

4.2.1

4.2.2

4.2.3

4.3

4.3.1

4.3.2

4.4

4.5Conceptos de mquinas secuenciales.Circuitos de temporizacin.

Multivibradores (astable, monoestable, biestable)

Oscilador a cristal. Aplicacin del potencimetro digital en circuitos temporizados.

Registros.

Latch

Flip flops (SR, JK, T, D). Caractersticas de funcionamiento.

Implementacin de latchs y flip flops con VHDL.

Implementacin de una memoria RAM y una memoria ROM con VHDL.Subtotal:0.5

2.0

2.0

1.0

1.0

6.50.03.0

3.0

4.0

2.0

1.0

13.01B, 2B, 3B, 4B, 5B,

6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA

Bsqueda y presentacin de informacin relativa sobre las aplicaciones prcticas de los circuitos de temporizacin integracin por parte del alumno, asesorado por el profesor.




Uso de computadoras y desarrollo de prcticas de laboratorio sobre la aplicacin en PLDs de memorias RAM y ROM por parte del alumno bajo la supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN

El contenido de la Unidad se evala junto con la Unidad III en el segundo parcial.

Examen escrito 30%.






No. UNIDAD VNOMBRE: Diseo de Circuitos Secuenciales

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADDisear circuitos contadores y registros de corrimiento mediante el uso de dispositivos lgicos programables, para la solucin de problemas de automatizacin relacionados con las reas de especialidad.

No.


TPEC

5.1

5.1.1

5.1.2

5.1.3

5.1.4

5.1.5

5.2

5.2.1

5.2.2

5.2.3

5.2.4

5.2.5

5.2.6

5.3Diseo y sntesis de contadores con flip flops y VHDL.

Sncronos y asncronos.

Configuracin en anillo.

Ascendentes y descendentes.

De inicio programado.

Mdulo fijo y variable.

Diseo y sntesis de registros de corrimiento con flip flops y VHDL.

Paralelo paralelo

Serie serie.

Serie paralelo

Paralelo serie.

Universal

Circuitos CRC.

Anlisis de circuitos secuenciales.Subtotal:4.0

4.0

2.0

10.00.04.0

4.0

2.0

10.01B, 2B, 3B, 4B, 5B,

6B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda y presentacin de informacin relativa sobre las aplicaciones prcticas de contadores y registros de corrimiento por parte del alumno, asesorado por el profesor.




Uso de computadoras y desarrollo de prcticas de laboratorio sobre la aplicacin en PLDs de contadores y registros de corrimiento por parte del alumno bajo la supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad se evala junto con la Unidad VI en el tercer parcial.

Examen escrito 30%.






No. UNIDAD VINOMBRE: Diseo de Mquinas de Estado Finitas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDADEl alumno Disear mquinas secuenciales mediante el empleo de dispositivos lgicos programables, para la solucin de problemas de automatizacin asociados con las reas de especialidad.

No.


TPEC

6.1

6.2

6.2.1

6.2.2

6.2.3

6.2.4Conceptos de mquina de estado finita.

Diseo y sntesis de mquinas de estado con

flip flops y VHDL.

Mquinas de Mealy.

Mquinas de Moore.

Mquinas mixtas.

Desarrollo de aplicaciones prcticas para las reas de especialidad.Subtotal:0.5

10.0

10.56.0

6.02.0

4.0

6.0

1B, 2B, 4B, 5B, 7B

ESTRATEGIA DIDCTICA Bsqueda y presentacin de informacin relativa sobre las aplicaciones prcticas de mquinas de estado por parte del alumno, asesorado por el profesor.




Uso de computadoras y desarrollo de prcticas de laboratorio sobre la aplicacin en PLDs de mquinas de estado por parte del alumno bajo la supervisin del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACINEl contenido de la Unidad se evala junto con la Unidad V en el tercer parcial.

Examen escrito 30%.

Presentacin final del proyecto integrador 40%





RELACIN DE PRCTICAS

PRACT.No.NOMBRE DE LA PRCTICAUNIDADDURACINLUGAR DEREALIZACIN

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Simulacin de compuertas bsicas con VHDL.

Sntesis y simulacin de sistemas de control con dispositivos lgicos programables.

Circuitos MSI (multiplexores y decodificadores).

Unidad lgica aritmtica de 3 bits y comparador de magnitud de 4 bits.

Seales de reloj: osciladores, temporizadores y multivibradores.Memorias RAM y ROM con dispositivos lgicos programables.

Contadores: ascendentes, descendentes, Inicio programado, mdulo fijo y variable.

Registro de corrimiento (paralelo-serie, serie-paralelo, universal, circuitos CRC).

Desarrollo de mquinas de Mealy en aplicaciones prcticas para las reas de especialidad.

Desarrollo de mquinas de Moore en aplicaciones prcticas para las reas de especialidad.

Desarrollo de mquinas de mixtas en aplicaciones prcticas para las reas de especialidad.

TOTAL I

II

III

III

IV

IV

V

V

VI

VI

VI

4.0

6.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

4.0

2.0

2.0

2.0

30.0Laboratorio de

Electrnica

y

Laboratorio de

computacin




PERODOUNIDADPROCEDIMIENTO DE EVALUACIN

11

2

3

I y II

III y IV

V y VILa primera evaluacin consta de los siguientes porcentajes:

30% Examen departamental.

40% Proyecto.

20% Prcticas de laboratorio.

10% Tareas, investigaciones y exposicin de temas.

La segunda evaluacin consta de los siguientes porcentajes:


40% Proyecto.



La tercera evaluacin consta de los siguientes porcentajes:


40% Proyecto.



La calificacin final de la asignatura es el promedio de las tres calificaciones anteriores.

CLAVEBCBIBLIOGRAFA

1

2

3

4

5

6

7

X

X

X

X

X

X

X

1. Brown S., Vranesic Z., Fundamentos de Lgica Digital con Diseo VHDL, Ed. Mcgraw Hill, 2a edicin, 2001, 939 pgs.2. Floyd T. L., Fundamentos de Sistemas Digitales, Ed. Pearson, novena edicin, 2006, 1024 pgs.3. Morris Mano M., Diseo Digital, Ed. Pearson, tercera edicin, 2003, 536 pgs.4. Pardo F., Boluda J. A., VHDL, lenguajes para sntesis y modelado de circuitos, Ed. Alfaomega Ra Ma, 2a edicin, 2004, 251 pginas.

5. Prez S. A., Soto E., Fernndez S., Diseo de Sistemas Digitales con VHDL, Ed. Thomson, 2002, 353 pgs.6. Tocci R. J., Widmer N. S., Moss G. L., Sistemas Digitales: principios y aplicaciones, Ed. Ed. Prentice Hall, dcima edicin, 2007, 968 pgs.7. Wakerly J. F., Diseo Digital, Principios y Prcticas , Ed. Pearson, tercera edicin, 2001. 976 pgs.


SECRETARA ACADMICADIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIORPERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA1. DATOS GENERALES

ESCUELA:Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniera y Tecnologas Avanzadas

CARRERA:Tronco comn (Ing. Binica, Mecatrnica y Telemtica).SEMESTREQuinto

REA:C. BSICASC. INGENIERAD. INGENIERAC. SOC. y HUM.

ACADEMIA:Bsicas de IngenieraASIGNATURA:Circuitos Lgicos

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADMICO REQUERIDO:Ingeniera en Electrnica titulado o carrera afn con maestra o doctorado en el rea.

2.- OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:El alumno disear y elaborar sistemas lgicos de control basados en dispositivos lgicos programables para la solucin de problemas de automatizacin aplicados en la Ingeniera Binica, Mecatrnica y Telemtica, mediante la construccin de un prototipo integrador.

3.- PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOSEXPERIENCIAPROFESIONALHABILIDADESACTITUDES

Lenguaje descriptivo de hardware VHDL.

Manejo de paquetes de simulacin de circuitos electrnicos.

Diseo de PCBs.

Electrnica analgica.

Electrnica digital.

ADC y DAC.

Manejo de PLDs, CPLDs y FPGAsDos aos de experiencia mnima como docente en el rea de Ingeniera en Electrnica.Dominio de la asignatura.

Manejo de grupos.

Comunicacin.

Capacidad de anlisis y sntesis.

Manejo de material didctico.

Manejo de programadores y equipo de prueba.Manejo de equipo de cmputo.

Organizacin.

Creatividad.

Trabajo en equipo.Vocacin por la docencia.

Honestidad.

Autocrtico.

Respetuoso (buena relacin maestro - alumno).

Tolerancia.

tico.

Responsable.

Colaborativo.

Deseos de superacin docente y profesional.

Puntual.

Proactivo.

ELABORREVISAUTORIZ

PRESIDENTE DE LA ACADEMIADr.Luis Martn Resndiz MendozaM. en C. Isaac Guzmn Domnguez

M. en C. Juan Antonio Jaramillo Gmez

M. en C. Miguel ngel Rodrguez FuentesSUBDIRECTOR ACADMICO M.C. Sal Alfredo Puga ManjarrezDIRECTORM. en C. Arod Rafael Carvallo Domnguez

FECHA:6 de enero 2009

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