Electrónica Digital
un bit es la mínima unidad de información electrónica. Puede tomar dos posibles valores 0 ó 1, lo que significa que con un bit podemos codificar una variable con dos posibles estados.
Ej:
Si queremos codificar el estado de una puerta podremos otorgarle la variable a que codificará los dos posibles estados de la puerta.
nombre de la variable posibles estados de la variable significado
a 0 - no existe voltaje puerta abierta
1 - existe voltaje puerta cerrada
Con un solo cable podemos llevar la información del estado de la puerta. Si existen más estados necesitaremos más variables.
Con 2 variables podemos codificar 4 estados. Por ejemplo en una casa de 3 plantas existe un ascensor con 3 plantas y se quiere informar del botón pulsado para llamar al ascensor:
variables posibles estados de las variables significado
ab 00 - no existe voltaje en ninguna se pulso la planta baja 01 - existe voltaje sólo en la segunda se pulso la primera planta 10 - existe voltaje sólo en la primera se pulso la segunda planta
11 - existe voltaje en las dos se pulso la tercera planta
así:
con 2 bits se pueden codificar 4 estados
con 3 bits se pueden codificar 8 estados
con n bits se pueden codificar 2n estados.
Codificación de los números decimales en sistema binario
Los bits se agrupan en bytes (B) un byte contiene 8 bits.
Los Bytes se agrupan en multiplos de 1024 en 1024 (2 10) . Así:
1KB = 1024 B
1MB = 1024 KB
1GB = 1024 MB
1TB = 1024 GB
1PB = 1024 TB
Suma de números binarios
Para sumar números binarios hay que tener en cuenta que no tenemos más que dos dígitos 0 y 1. Por lo cual:
¿Cómo sumar ? para sumar seguiremos los siguientes pasos:
De la misma forma que hacemos cuando sumamos números del sistema decimal, esta operación matemática la comenzamos a realizar de derecha a izquierda. Ej:
- Primer paso
En la tabla de suma de números binarios podemos comprobar que 0 + 0 = 0
- Segundo paso.
Se suman los siguientes dígitos 1 + 1 = 10 (según la tabla), se escribe el “0” y se acarrea o lleva un “1”. Por tanto, el “0” correspondiente a tercera posición de izquierda a derecha del primer sumando, adquiere ahora el valor “1”.
- Tercer paso
Al haber tomado el “0” de la tercera posición el valor “1”, tendremos que sumar 1 + 1 = 10. De nuevo acarreamos o llevamos un “1”, que tendremos que pasar a la cuarta posición del sumando.
- Cuarto paso
El valor “1” que toma el dígito “0” de la cuarta posición lo sumamos al dígito “0” del sumando de abajo. De acuerdo con la tabla tenemos que 1+ 0 = 1.
Codificador BCD 7 segmentos
A veces los circuitos integrados facilitan la labor de crear un circuito que realice una función. Unos de los circuitos integrados más usados son los codificadores y en concreto el codicicador BCD a 7 segmentos.
Este codificador codifica un número binario BCD (los correspondientes a los números decimales de 0 a 9 ) al código de 7 segmentos que haría que un visalizador de 7 segmentos (display) se iluminase con el número decimal correspondiente.
El decodificador BCD a 7 segmentos (7448 o 7447) transforma un número digital binario en un código para activar los segmentos de un visualizador.VISUALIZADOR
Operaciones lógicas básicas con números binarios
Las operaciones básicas son la suma, multiplicación y negación o inversión. Estas operaciones se realizan con puertas lógicas que son circuitos integrados en los cuales entran dos o más digitos binarios y dan como resultado una sola variable que no es más que el resultado de la operación correspondiente.
Para esquematizar y comprender lo que ocurre en un circuito integrado se utilizan las tablas de verdad que no son más que un esquema donde se muestra mediante una tabla todas las posibilidades que pueden ocurrir a la entrada de un circuito integrado en un lado y las salidas correspondientes en el otro. Por ejemplo las tablas de verdad de las puertas lógicas serían
tablas de verdad de puertas lógicas
La interpretación o equivalencias de las puertas lógicas básicas en un circuito eléctrico serían las siguientes:
Funciones lógicas
Cualquier problema digital puede resolverse mediante una función lógica. La función lógica es la expresión matemática que nos permite obtener la salida de un circuito lógico mediante operaciones con las variables de entrada. Ej:Para obtener esta expresión utilizaremos la tabla de verdad.
Así obtendremos una expresión que será una suma de productos de variables (Minterms). Para ello basta con sumar los minitérminos o miniterms de la tabla cuya salida de un 1.
Para construir estos Minterms se realizan los productos de todas las variables de entrada, negadas si valen 0 o sin negar si valen 1
Esquema lógico
Es la representación de la función lógica mediante puertas lógicas. Es el circuito que habría que construir para obtener a partir de las entradas la salida mediante la función lógica.
Resolución de problemas digitales
Para resolver los problemas digitales seguieremos los siguientes pasos:
1.- Identificar las entradas y salidas
Explicar que valores toman y su significado
Ej: Pulsador , variable de entrada a, pulsado será “1” y no pulsado será “0”
2.- Crear la tabla de verdad
3.- Obtener la función
4.- Crear el esquema
Ejemplo:
Una máquina expendedora de refrescos
Puede suministrar agua fresca, agua con limón y agua con naranja. Pero no puede suministrar nunca limón solo, naranja sola, ni limón con naranja o limón con naranja y agua.
La cantidad de cada líquido sale cuando se activa la electroválvula correspondiente, Sa (agua), Sl (limón), Sn (naranja), Y está activada la salida general (ST), y se encuentra el vaso en su sitio (V).
Tenemos tres pulsadores Pa (agua), Pl (limón) y Pn (naranja). Deben pulsarse uno o dos según lo que deseemos.
1.- Identificar las entradas y salidas
Entradas, serán los pulsadores Pa, Pl, Pn y el sensor que detecta la presencia del vaso V.
Pulsador pulsado será “1” y no pulsado será “0”
Salidas, serán todas las electroválvulas sobre las que hay que actuar, Sa, Sl, Sn y ST.
Cuando la electroválvula en cuestión valga “1” permitirá que salga la cantidad de líquido necesario
2.- Crear la tabla de verdad
3.- Obtener la función
La función de la electroválvula ST y Sa es la misma, la obtenemos
4.- Crear el esquema
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