Contenido Pág.
Introducción 14
A que publico se dirige el libro y estructura 16
1 Sistemas de numeración 17
Sistema decimal 17
Sistema binario 17
Conversión número binario a decimal 17
Conversión número decimal a binario 18
Números binarios con punto decimal 19
Concepto de M.S.B y L.S.B 19
Nibble y byte 21
Palabra binaria 21
Sistema hexadecimal (tabla de verdad) 21
Conversión de binario a hexadecimal 22
Conversión de hexadecimal a binario 23
Conversión decimal a hexadecimal 23
Conversión hexadecimal a decimal 24
Complemento a 1 24
Complemento a 2 24
2 Entorno arduino 25
Primer sketch en arduino 25
Definición variable 26
Clasificación de variables 26
Variables enteras positivas 26
Variables enteras positivas o negativas y rango 27
Formato IEEE 754 27
Conversión número real a formato IEEE 754 27
Cargar programa en arduino 28
Compilar y subir 28
3 Funciones básicas en arduino 29
Configuración de pines de entrada y salida 29
Pin de entrada con resistencia de PULL-UP 30
Escribir 0 lógico en Pin de salida 30
Escribir 1 lógico en Pin de salida 31
Función de salida con variable Booleana 31
Lectura pin de entrada de dato digital 31
Función de tiempo milisegundos 32
Función de tiempo microsegundos 32
Medición de tiempo con millis() 32
4 Sistemas digitales y analógicos 33
Estados, Señales 33
Señal analógica vs digital 34
Diferentes tipos de señales analógicas y digital 34
Ventajas y desventajas de señales 35
Señales digitales con arduino Blink 35
Ejercicios y actividades 36
Concepto P.W.M,Función analogWrite 38
Valor medio, ciclo de actividad, ejemplos 39
Pinout en placas Arduino UNO y MEGA 40
Características placa Arduino UNO 42
Entradas y salidas digitales 43
5 Algebra de Boole 45
Variable Booleana, operadores lógicos 45
Tablas de verdad de 2, 3, 4 y 5 bits 45
Compuertas lógicas básicas: YES, NOT, OR, AND y XOR 47
Compuertas compuestas: NOR, NAND, XNOR 52
Ejercitación 56
Propiedades Teoremas de 1 variable 58
Propiedades de 2 y 3 variables 59
Teoremas de De Morgan 61
Transformación de circuitos a un nivel de compuerta 63
Simplificación de funciones lógicas 67
Verificación de leyes con arduino 68
Circuitos combinacionalesy resolución 70
Circuitos combinacionales con contactos 74
Actividades 75
6 Maxitérminos y minitérminos 77
Suma de productos (minitérminos) 77
Producto de sumas (Maxitérminos) 79
Compuertas de 2 entradas con minitérminos y Maxitérminos 83
Ejercicios circuitos y códigos 84
7 Mapas de Karnaugh 89
Mapas de 2, 3, 4, 5, 6 y 8 variables 90
Agrupamientos de grupos ejemplos 93
Ejemplos con varios lazos 94
Técnicas de agrupamiento 95
Mapas de Karnaugh con Maxitérminos 101
Ejercicios mapas lógica negativa 102
Ejercicios mapas minitérminos y Maxitérminos 105
Implicantes primos 109
Funciones indeterminadas, no definidas 110
Lazos redundantes, Lógica mayoría 3, 4, 5 y 6 bits 111
Ejercicios varios 115
8 Comparadores 133
Comparador números de 1 bit circuito y codificación 133
Comparador 2 números 2 bits, circuito y codificación 134
Comparador 2 números 3 bits con mapas, circuito y codificación 137
Comparadores por lógica intuitiva 6 bits 141
Comparador TTL 7485/CMOS 4063 142
Expansión 7485 a 8 bits y 4063 a 12 bits 142
Lógica comparador TTL 7485 144
Codificación 7485 en arduino 145
Ejercicios actividades 146
9 Mascaras 149
Mascara AND 149
Mascara OR 153
Mascara XOR 154
Conversor analógico digital 2 bits 154
Conversor analógico digital 3 bits y 8 bits 155
Mapeo de puertos en Arduino UNO 156
Mapeo de puertos en Arduino MEGA 157
Configuración de puertos como registros 158
Puerto de salida 158
Puerto de entrada 159
Puerto entrada y salida 159
Escribir y borrar bits en puertos 159
Resistencias de PULL-UP 160
Ejercicios varios con máscaras 162
Desplazamientos de bits derecha e izquierda 163
Desplazamientos con operadores 164
Concatenación de puertos 166
Actividades 167
10Decodificadores 169
Decodificador 1 a 2 con entrada de habilitación y codificación 169
Decodificador 2 entradas 4 salidas lógica positiva y codificación 170
Decodificador2 a 4 con entrada ENABLE lógica positiva y codificación 172
Decodificador 2 a 4 con entrada ENABLE lógica negativa y codificación 173
Expansión de decodificadores 174
Decodificador 3 a 8 con 2 (decodificadores de 2 a 4) 174
Decodificador 4 a 16 con 5 (decodificadores de 2 a 4) log. Positiva 175
Tabla de verdad decodificador 4 a 16 lógicas positiva 176
Decodificador 4 a 16 con 5 (decodificadores de 2 a 4) log. Negativa 176
Tabla de verdad decodificador 4 a 16 lógica negativa 177
Decodificador 1 a 10 con lógica positiva, tabla de verdad circ. y cod. 177
Decodificador 1 a 10 con lógica negativa y codificación 180
Decodificador 1 a 16 lógica positiva, tabla de verdad y codificación 181
Lógica acumulativa 10 niveles, tabla, mapas y codificación 183
Decodificador 7442 185
Demultiplexor con decodificador lógica 7442 circuito 185
Ejercicios 186
Decodificador octal 74138,circuito y bits de habilitación 187
Decodificador 4 a 16 con 2 (74138), circuito 189
Decodificador 5 a 32 con 4 (74138), circuito 189
Codificación 5 a 32 190
Actividades Resumen 191
11Multiplexores 193
Explicación funcionamiento 193
Multiplexor 2, 4 y 8 canales, bloques y formulas 194
And como compuerta de control 194
Multiplexor de 2 entradas lógica, diseño con mapa y codificación 195
Multiplexor de 4 entradas, diseño con mapa 197
Funcionamiento tabla resumen y circuito 199
Codificación Mx 4 a 1 200
Mx de 4 a 1 con entrada de habilitación y circuito 201
Codificación MX 4 a 1 con entrada de habilitación 202
Conexionado de Mx 4 a 1 con 3 Mx de 2 a 1. Codificación 202
Mx 8 a 1, circuito y codificación 203
Mx 8 a 1 con 7 Mx 2 a 1, conexión y codificación 205
Lógica 74157, explicación y codificación 207
Mx 74151, tabla, lógica y codificación 210
Expansión de Mx con 74151 213
Implementación de funciones canónicas con MX 213
Multiplexor analógico 216
Multiplexor análogo 4 canales con 4066 216
Ejercicios 216
12Demultiplexores 221
Demultiplexor 1 a 2, funcionamiento, circuito y codificación 221
Demultiplexor 1 a 4, circuitos y codificación 222
Demultiplexor 1 a 8, circuitos y codificación 224
TTL74LS139 circuito y tabla 226
74LS138 circuito y tabla 227
Ejercicios con aplicaciones 228
13Sumadores binarios 231
Suma binaria de 2 bits 231
Sumador paralelo paralelo de 2 bits circuito y codificación 231
Sumador paralelo paralelo de 3 bits circuito y codificación 234
Sumador de 2 números de 4 bits con transporte serie 237
Sumador completo genérico 241
Sumador completo 4 bits comercial 4008/7483 242
Expansión de suma de a 8 bits con CI comerciales 243
Codificación sumador serie de 8 bits 244
Comparación de velocidad de procesamiento de lógicas 245
Suma BCD 247
14Restador binario 249
Restas básicas 249
Semirestador y codificación 249
Restador completo de 3 bits, circuito y codificación 250
Restador binario de números de 4 bits, circuito 252
C.I. 7483 253
XOR como compuerta inversora/no inversora 254
Restador/Sumador 254
15Códigos binarios 257
Códigos ponderados y no ponderados 257
Tabla de verdad de códigos 257
Código BCD 257
Código Aiken 258
Código Exceso 3 259
Código Gray 259
Conversores de código 260
Analizando código Gray, construcción código Gray y aplicación 260
Conversión de GRAY a binario y a la inversa circuitos 261
BCD a Gray con mapa K, circuito y codificación 263
BCD a Exceso 3 con mapa K, circuito y codificación 266
BCD natural a Johnson con mapa K, circuito y codificación 269
BCD a Complemento a 9 con mapa K, circuito y codificación 272
EXCESO 3 a BCD con mapa K, circuito y codificación 274
Ejercicios 276
16Displays 277
Displays de 7 seg.ánodo y cátodo común polarización, matriz 5x7 277
Visualizadores múltiples displays 7 segmentos de 2, 3 y 4 dígitos 279
Manejo display con C.I 4511 280
Manejo display con 7447 y 7448 281
Decodificador BCD a 7 seg.cátodo común con mapa y codificación 282
Decodificador BCD a 7 seg.ánodo común con mapa y codificación 286
Actividades y ejercicios 290
Multiplexado de 2 displays con máscaras y corrimientos 293
Multiplexado de 3 displays con máscaras y desplazamientos 295
17Codificadores 299
Codificador prioridad descendente y ascendente 299
Codificador sin prioridad de 4 a 2circuito y codificación 299
Codificador sin prioridad de 4 a 2 con entrada de habilitación 301
Codificador sin prioridad 8 a 3 circuito y codificación 301
Codificador sin prioridad 16 a 4 304
Líneas de control 74148, tabla, circuito y simulación en proteus 306
Lógica del 74148 307
Codificador 8 a 3 activos bajo, codificación 309
Codificador de 10 líneas de entrada a código BCD activo bajo 311
Simulando 74147 311
Codificación sin prioridad del codificador 10 a BCD 312
Codificador de prioridad descendente activo alto 4 a 2circ. y cod. 313
18Detectores paridad 315
Paridad Par e Impar 315
Diseño paridad de 3 bits, circuito y formula 315
Diseño paridad de 4 bits 317
TTL 74280 simulación y diagrama lógico 317
Circuitos detectores de 8 bits 319
Generación y verificación de paridad 320
19Introducción a los circuitos secuenciales 321
Circuito ON/OFF controlado con pulso circuito y codificación 322
Latch RS lógica positiva circuito y codificación 323
Biestable RS activo alto reducido circuito y codificación 325
Latch 'R'S lógica negativa circuito y codificación 326
Biestable R S activo bajo reducido circuito y codificación 328
Dos latch 'R'S lógica negativa codificación 330
Ejercicios 330
20 Familias lógicas 333
CMOS TTL 333
Características de las familias 334
Fan in/Fan out 334
Regímenes máximos absolutos 335
Características eléctricas 335
Determinación de umbrales en arduino 336
Actividades 337
21 Monitor serial y funciones 339
Funciones puerto serial, velocidad, impresión 339
Ejercicios de monitoreo, Función map 342
22 Encoder 343
KY-040 343
Conexionado y prueba del sensor KY-040 343
Simulación de encoder en proteus 343
Señales de encoder con osciloscopio 344
Circuito combinacional con latch para encoder 344
Señales en circuito, tablas de verdad y codificación real 345
23 Interfaces de salida y sensor IR 349
Módulo relé 349
Control relé con transistor 349
Inversión de giro motor DC con relé 350
Relé de estado sólido 351
Sensor infrarrojoTCRT5000 352
2474185 y 74184 353
Convertidor binario a BCD, circuito y codificación 353
Ejercicios varios 356
Convertidor BCD a binario, circuito y codificación 367
Conversores BCD a complemento a 9 circuito y codificación 371
Conversor BCD a complemento a 10 circuito y codificación 373
25Ejercicios integradores combinacionales y secuenciales 375
WWW 401
Resumen Compuertas lógicas 402
Bibliografía recomendada 403
Laboratorio de electrónica digital con arduino
En este libro se busca darle una vuelta de rosca a la electrónica digital de circuitos convencional, el desafío consiste en aplicar las nuevas tecnologías sin dejar de olvidarnos de las leyes, teoremas, postulados y axiomas que la fundamentan el álgebra de Boole. En este mundo tan revolucionario industrialmente es menester aprovechar las bondades tecnológicas para reforzar contenidos interactuar e interrelacionarlos, y que mejor que hacer uso de las placas arduino robustas y versátiles. Estas placas en conjunto con un puñado de componentes permiten que el autodidacta, jovista, estudiante, docente, no docente o profesional tenga todo alcance de la mano. Ya no es necesario tener un gavetero con cientos de componentes para estudiar electrónica digital, la placa en si es un laboratorio de electrónica digital es por ello que en cada capítulo se viste de un tema para ensayar los contenidos. Esta transformación nos ofrece de esa flexibilidad que solo con la programación es capaz de lograrse, estos contenidos son progresivos y permiten que convivan y se vinculen, es ahí cuando la placa puede combinar la vestimenta. Esta metáfora de vestimenta es la que está abierta a la creatividad. Es por ello que el libro cuenta con ejercicios resueltos e integradores que podrá descargar de un repositorio, sin necesidad de escribir los programas, listos para compilar y ensayar. No hay limitaciones tanto la lógica combinacional como la secuencial se puede incrustar en el chip y convivir, todo en un solo lugar, como se trabaja a nivel bit los programas ocupan muy poca memoria del micro y pueden coexistir muchas lógicas ya sea independientes o interrelacionadas dependiendo de la aplicación, en áreas como domótica, automotriz, aviónica, ferroviaria, robótica, sistemas, mecatrónica, telecomunicaciones, etc. Lo maravilloso fascinante y aventurero de todo esto es que el lector novato o experto podrá construir su hardware haciendo uso de los mapas de Karnaugh codificando y produciendo con software los modelos, donde no hay limitaciones y nunca tendrán problemas de falsos contactos, estos sistemas basados en arduino comprenden un enfoque profesional, educacional o hasta de entretenimiento.