Catedrático: MG. MIGUEL CAMARENA INGARUCA

Asignatura: ELECTRONICA DIGITAL

Grupo integrado por:

ACUÑA TENORIO Mario

CASTILLÓN POMA, Darwin

LANDEO RIVERA, Daniel

LAURA HUAROC, Kenil

OSORES RAMOS, Jimmy

VII semestre

INDICE

FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMASUNIVERSIDAD NACIONAL

DEL CENTRO DEL PERÚ

Contenido1. ACERCA DE WINBREADBOARD.........................................................................................3

2. CARACTERÍSTICAS DEL WINBREADBOARD...............................................................3

3. REQUERIMIENTOS.................................................................................................................4

4. INSTALANDO EL WINBREADBOARD................................................................................4

5. LIMITACIONES A LOS USUARIOS AVANZADOS.............................................................6

6. USANDO LOS BREADBOARDS............................................................................................6

7. ENUMERAMIENTO DE LOS PINES DE LOS INTEGRADOS.............................................8

8. BIBLIOTECA TTL (TRANSISTOR TRANSISTOR LOGIC)..................................................8

9. EMPEZANDO UNA SIMULACIÓN:.......................................................................................9

10. COMPONENTES Y OPERACIONES DEL WINBREADBOARD....................................10

11. MONTAJE DE UN CIRCUITO EN WINBREADBOARD.................................................13

WINBREADBOARD

1. ACERCA DE WINBREADBOARD

El WinBreadboard™ es un programa que está diseñado para trabajar como la herramienta real que los instructores usan en muchos cursos de circuitos digitales. A diferencia de los simuladores disponibles que se encuentran en el mercado donde utilizan una aproximación basada en diagramas esquemáticos para describir circuitos, WinBreadboard emplea una única metáfora (representación por computadora de un objeto de la realidad) donde los usuarios manipulan circuitos integrados y alambres, pero no el uso de las compuertas individuales. Esta interacción facilita al usuario de un mejor entendimiento sobre como los dispositivos electrónicos son actualmente utilizados.

Este programa puede ser usado como un complemento a los trabajos que se asignan en los cursos de circuitos digitales, además el WinBreadboard es una alternativa dable debido a que en algunas circunstancias es un poco difícil de conseguir instructores.

2. CARACTERÍSTICAS DEL WINBREADBOARD

Dentro de las características que le he hemos podido encontrar al WinbreadBoard, se encuentran las siguientes:

Es una gran herramienta educativa para el aprendizaje de la electrónica digital.

La interfaz que emplea es muy realística, donde se hace uso de la metáfora breadboard en vez del diseño basado en esquemas.

Cuenta con una librería de más de 75 dispositivos TTL de dos estados.

Incluye un instructor simulado, reloj generador de pulsos, conmutadores lógicos, pulsadores de datos, LEDs, parlante y test lógico.

La función del reloj generador incluye una frecuencia variable y una diversidad de modos de operación como: ejecución libre/positiva, pulso/negativo

Los Diagramas de tiempos pueden ser hechos desde todas las entradas del instructor y de las señales de salida.

Los diagramas en bloque y las salidas que dan los pines de los chips están disponibles en línea para todos los chips que incluye el programa.

Captura de imagen de los diagramas de tiempo

Es de fácil uso pues el usuario se acostumbra de manera rápida al manejo del programa.

3. REQUERIMIENTOS

Para poder realizar la instalación del programa, la computadora debe contar con los siguientes requisitos en cuanto a sistema operativo y espacio en memoria:

El sistema operativo debe ser Windows TM 3.1 o versiones posteriores

1.4MB de espacio en el disco duro.

4. INSTALANDO EL WINBREADBOARD

Para instalar el WinbreadBoard en nuestra computadora debemos seguir los siguientes pasos:

a) Crear un directorio WBRD: Para crear un directorio en Windows ejecute la aplicación File Manager, escoja la ubicación del directorio y luego escoja crear directorio del menú file, cuando se le pida un nombre escriba wbrd

b) Copia los contenidos del disco del WinbreadBoard al directorio WBRD en su disco duro: Para copiar los contenidos el disco del disco del WinbreadBoard al directorio WBRD de Windows ejecute la aplicación File Manager. Escoja el directorio WBRD de su disco duro, luego escoja la unidad que corresponda a su disquetera. Seleccione todos los archivos, arrástrelos y suéltelos en su disco duro con lo cual se deberían de haber copiado todos los archivos a su directorio WBRD.

c) Crear un ítem del programa administrador del WinbreadBoard: Para crear este ítem en Windows elegir el grupo donde se desea que se encuentre la aplicación. Luego escoge New del File Menu. Seleccione Program Item y presione OK. Presione el botón de búsqueda y ubique el directorio

WBRD. Escoja WBRD.EXE. Escriba WinbreadBoard en el campo de descripción, luego escoja OK. Esto hará que disponga de un ícono para la ejecución del WinbreadBoard.

EJECUTANDO EL DEMO

Para ejecutar el DEMO, que es un ejemplo de lo que el programa puede hacer, se realiza lo siguiente:

Seleccione la opción About en el menú Help

Presione el botón Demo en el About Dialog

Presione el botón Demo en el siguiente dialogo para cargar LS7408 que es la compuerta AND para la experimentación.

RESPUESTAS A ALGUNAS PREGUNTAS FRECUENTES

Los usuarios que comienzan con el uso de este pequeño pero poderoso programa se hacen frecuentemente las siguientes preguntas:

¿Cómo uso el breadboard, como se miran las conexiones internas?Se necesita leer la sección de ayuda sobre “Usando Breadboards”

¿Cómo se pueden dibujar alambres “rectos”?Usando la tecla Shift, como cuando se quiere dibujar una línea recta de 45, 90 o 180 grados en el paint, que restringe direcciones de dibujado en horizontal y vertical.

¿Cómo puedo imprimir más de una página de información respecto al tiempo?En la versión1.0 se necesitaba mover la barra de desplazamiento de tal manera que el primer ciclo de reloj que deseas imprimir es el primer ciclo de reloj (el que está más a la izquierda) en la ventana de Diagramas de Tiempo. Luego de que se encuentre en esta posición escoger “Print” del menú “File”. Después de hacer esta operación mover la barra de desplazamiento para que se vea el ciclo de reloj que va a estar en la siguiente página y escoger otra vez “Print” del menú “File”

¿Qué supuestos hay acerca de las entradas y salidas de los dispositivos?Se supone que todos los LEDs tienen una resistencia interna que limita la corriente. Todos los dip Switches están fijos y el timbre producirá un sonido ♫♫ muy realístico.

5. LIMITACIONES A LOS USUARIOS AVANZADOS

Sin embargo a pesar de las ventajas que ofrece trabajar con un programa como el WinbreadBoard, este también presenta algunas limitaciones, por ello decimos que WinbreadBoard ignora los siguientes parámetros:

El Fanout en una compuerta TTL típica puede llevar solamente de tres a cinco entradas de otros TTL. Por ejemplo en la versión 1.1 las salidas de las compuertas pueden ser conectadas a un número infinito de entradas.

Se asume que los indicadores lógicos y que los LED tienen resistencias internas que limitan el máximo flujo de corriente a través de estos. En la simulación se puede conectar directamente un LED a una fuente de 5V, pero si no existiera una resistencia, la corriente excesiva causaría que el LED se queme.

Los diagramas de tiempo pueden ser usados para una comparación relativa de las señales. Por ejemplo en vez de los dip switches puede usarse el clock para sustituir los cambios que ocurren manualmente. Sin embargo la información del tiempo real no es provista por el programa. Los diagramas de tiempo son una primera aproximación precisa. Los parámetros que se ignoran en la versión 1.1 son la propagación del retraso y el ajuste de tiempos.

Los bucles de realimentación (Salida de una compuerta que da a la misma compuerta) algunas veces puede que no sean simulados. Cuando esto sucede aparecerá un cuadro de diálogo.

6. USANDO LOS BREADBOARDS

En el breadboard que aparece en la interfaz del programa se puede notar lo siguiente:

Hay 550 ubicaciones distintas donde se puede insertar los cables, pero de los cuales solo hay 96 nodos, lo cual significa que diferentes soquetes son parte del mismo nodo.

Hay un nodo largo que cruza la parte superior del breadboard, el cual es generalmente el bus positivo. Este nodo esta hecho de sockets etiquetados desde el X1 hasta el X47. Si se mira al breadboard se puede apreciar un sistema coordenado enumerado que utiliza números en la dirección horizontal y letras en la dirección vertical. Todos los soquetes que están a la derecha del socket X1 y terminando en el socket 47 son parte del mismo nodo. Similarmente hay otro largo nodo que atraviesa la parte inferior del breadboard. Este nodo se extiende desde el Y1 hasta el Y47 y es usado como el bus negativo del protoboard.

Los 94 nodos restantes están hechos cada uno de 5 sockets. Los 5 sockets están dispuestos verticalmente, estos sockets etiquetados desde el A1 hasta el E1 son parte del mismo nodo. Un nodo correspondiente existe en la mitad inferior del board (sockets desde el F1 hasta el J1), este patrón se repite en todo el camino del breadboard.

Los circuitos integrados son ubicados en el medio vertical del breadboard, cada pin del IC ocupa un solo socket de un único nodo. Esto quiere decir que hay cuatro sockets restantes que están disponibles para ubicar los cables para las entradas, salidas y alimentación de los circuitos integrados. Los cuatro sockets disponibles están ubicados directamente por encima o por debajo de los pines de los circuitos integrados.

Para familiarizarse con las conexiones internas del breadboard, se recomienda empezar con un breadboard vacio y conectar la fuente de 5V al indicador lógico usando dos alambres. Ahora mover las terminales de los alambres hacia diferentes sockets y notar si el indicador lógico esta en ON y OF

El breadboard actual que simula la versión 1.0 del programa está disponible en muchas tiendas de artículos electrónicos.

7. ENUMERAMIENTO DE LOS PINES DE LOS INTEGRADOS

Los chips de los integrados están enumerados en sentido opuesto al del recorrido de las agujas del reloj empezando desde el pin 1. El pin 1 esta normalmente identificado por un pequeño punto blanco y está ubicado por lo general en la esquina inferior izquierda del chip (Inferior derecha cuando el chips está colocado de tal manera que se puede leer su número de identificación).

Por ejemplo tenemos la enumeración del chip 7486, el cual contiene cuatro compuertas XOR, donde podemos ver que sigue el sentido que se dijo anteriormente para la enumeración de las “patitas” del chip.

8. BIBLIOTECA TTL (TRANSISTOR TRANSISTOR LOGIC)

La siguiente notación se usa en el menú chip del programa para describir los circuitos integrados disponibles. La letra describe el número de compuertas que hay en el chip, mientras que el número de entradas de cada una de las compuertas.

Letras NúmerosS single 8 inputsD dual 4 inputsT triple 3 inputsQ quad 2 inputs

Por ejemplo “7400 Q2 Nand” sería usado para representar a un chip con las siguientes características:

- “Q”-quad (o cuatro compuertas Nand por cada chip)

- “2”-dos entradas por cada compuerta

Los diagramas de conexión están disponibles al hace doble click sobre el integrado.

9. EMPEZANDO UNA SIMULACIÓN:

Las simulaciones son ejecutadas una vez ubicados los chips y los cables, encendiendo luego la fuente de poder o escogiendo “Begin Simulation (Empezar la simulación)” el menú “Clock”. El switch de la fuente de poder en el lado izquierdo de la ventana (entre las terminales de voltaje de +5V y ground). Para encender o apagar la fuente de poder hacer click en su switch. Los alambres pueden ser modificados y se pueden agregar o quitar chips solo cuando la fuente de poder está apagada.

En el siguiente ejemplo se realiza la simulación del funcionamiento de un circuito contador de módulo 16(MOD 16), siguiendo los pasos que hemos mencionado cuando el circuito ya está completamente montado en el protoboard:

Hacer Click en “Empezar Simulación” o en “ON” para que se suministre la energía para el funcionamiento del circuito contador de pulsos.

Después de hacer click la simulación se inicia, como se puede ver en la siguiente imagen donde se está contando el pulso número 12

Si lo que se quiere es detener la simulación se hace click en el lugar donde se hizo click para empezar la simulación.

10. COMPONENTES Y OPERACIONES DEL WINBREADBOARD

CONSTRUYENDO LOS CIRCUITOS TRADICIONALES:

Después de ejecutar el demo, los circuitos tradicionales pueden ser creados escogiendo “New” de menú File, y luego haciendo uso del menú Chips para escoger el tipo de TTL con el que se desea experimentar.

Los alambres solo pueden ser agregados cuando la fuente de alimentación está en OFF. Los alambres luego de posicionados pueden ser eliminados o modificados haciendo click

sobre ellos. Cuando un alambre esta seleccionado está marcado de una manera especial. El menú Color es el que permite hacer cambios a los colores de los alambres y escoger

con anterioridad de los alambres que se desean dibujar en el protoboard. Los alambres pueden ser modificados al hacer click en sus terminales. Usar la tecla Shift

para forzar una orientación vertical u horizontal de los alambres. Se puede modificar la posición de los chips al hacer click sobre estos y soltarlos en una

ubicación dentro de los límites del protoboard.

CABLEANDO:

El cableado está presente en todos los circuitos que armemos, es por ello que resulta de especial importante conocer las técnicas que nos permitan realizar una adecuada presentación de los laboratorios virtuales que se realizan en el curso de Electrónica Digital. A continuación veremos cómo se colocan los cables en un circuito y las opciones que tenemos para darle una variedad de colores a estos cables:

Ubicando el cableado: El nuevo cableado se crea al hacer click en un socket y soltarlo en otro socket, si lo que se desea es eliminar una alambre se escoge el alambre y se presiona la tecla suprimir o escogiendo la opción Delete Wire del menú Edit. Para cambiar la longitud del cable se escoge el cable y se arrastra de cualquiera de sus extremos. El color del cable puede ser alterado al escoger un color del menú Color o al hacer doble click sobre el cable.Para restringir el recorrido del cable se presiona la tecla shift. El movimiento que se haga será restringido a una dirección. La restricción de la dirección seguirá teniendo efecto mientras se mantenga presionada la tecla shift.

Colores del cable: En el WinBreadboard por lo general hay tres métodos para fijar el color de los cables:

Por nodo: los colores de los alambres son de acuerdo al nodo o al socket donde esta ubicados. Por ejemplo: +5 es rojo, Gnd es negro, Reloj es amarillo, etc.

Por longitud: El color de los alambres es según el esquema de coloración que usan los fabricantes de alambres. El color es determinado por la longitud de los alambres, por ejemplo: 3-rojo, 4-anaranjado, 5 amarillo,etc.

Por tradición: Se colorean los nuevos alambres o los que están escogidos de acuerdo a la selección del usuario. El usuario podría hacer doble click en un alambre y escoger un color del selector de colores de Windows.

USANDO EL RELOJ:

El generador de pulsos puede operar en cuatro modos. Los modos pueden ser escogidos del menú Clock e identificados por una marca check y una única imagen en el trainer. Las frecuencias típicas de los relojes son 10Hz y menos.

Free Run (Ejecución Libre): Una señal continua de onda cuadrada es generada. Se puede regular la frecuencia al deslizar el control simulado a la izquierda o a la derecha.

Step (medio pulso): Al hacer click en el botón step se genera un cambio de estado en el reloj. Si estuvo en HIGH ahora se pone en LOW y viceversa. Manteniendo presionado el botón del mouse este modo no tiene efecto.

Pulso Positivo: En este modo, un botón se muestra en el área de función del reloj del trainer. Al presionar el botón se causa la generación del pulso de un reloj. El pulso esta inicialmente en BAJO, de después se vuelve a ALTO para volver nuevamente a BAJO. La frecuencia está determinada por la configuración de ejecución libre del reloj. Una función step al presionar y mantener presionado el botón del mouse. Cuando el botón es soltado, la salida del reloj retorna a su estado inicial.

Pulso Negativo: Es similar al pulso positivo, a excepción de que los estados inicial y final son ALTOS.

PRUEBA LÓGICA (CORRECCIÓN DE ERRORES):

Una prueba lógica simulada está disponible en el WinBreadboard: Para simular esta prueba presionar y mantener presionado el botón del mouse durante una simulación. Ahora arrastrar el mouse alrededor de la ventana y la prueba cambiara para reflejar el estado presente del socket donde se encuentra.

DIAGRAMAS DE TIEMPO:

Los diagramas de tiempo se pueden mostrar antes o durante una simulación al escoger Timing Diagrams del menú Clock

La información está mostrada para el reloj, los cuatro switches lógicos(A-D), el buzzer y los 4 LEDs ubicados cerca al borde inferior de la ventana principal. Las cuatro cajas de edición de texto que están ubicadas cerca a los switches lógicos permiten poner etiquetas con significados a los switches, en caso que el usuario no establezca una etiqueta, una e genérica será empleada. De manera similar las se puede crear las etiquetas para los LEDs que son usados para mostrar las señales de salida. Simplemente al hacer click en el area de etiquetas y empezando a tipear.

En el menú Options hay una selección llamada “Show all wave forms” la cual mostrará la información de los tiempos almacenada para el conjunto de los ocho dip switches, de igual manera se encienden el display de siete segmentos y los LEDs rectangulares. WinbreadBoard dará etiquetas genéricas para todas las formas de onda extras. Los datos en la ventana de diagrama de tiempos pueden ser vistos en tres escalas distintas.

GUARDANDO ARCHIVOS:

Hay dos opciones en el menú que permiten guardar archivos: Save File y Save as. El comando Save File hace aparecer el cuadro de dialogo de Windows de guardar archivos en caso de que la simulación no haya sido previamente guardada. Cuando la simulación no ha sido guardada ya no aparece el cuadro de dialogo. EL archivo guardado es simplemente actualizado. El comando Save As siempre muestra el cuadro de dialogo de guardar archivos de Windows.

Al salir de la aplicación escogiendo exit del menú file o presionando CTRl+E la simulación ha sido cambiada desde la última guardada.

ABRIENDO ARCHIVOS:

Para abrir una archivo guardado hacer click en el menú File y luego hace click en Open, si uno hace esto pero no guarda el archivo con el que está trabajando se mostrará una ventana preguntando si se desearía guardar los cambios.

11. MONTAJE DE UN CIRCUITO EN WINBREADBOARD

A manera de explicación de este tema sobre la construcción de los circuitos vamos a recordar los pasos que hemos seguido para construir el circuito integrado del laboratorio de electrónica digital Nº 03(SUMADOR COMPLETO DE DOS NUMEROS DE 8 BITS CADA UNO):

Una vez que nos encontremos en la ventana de programa, hacemos click en el menú Chips, que desplegará una lista donde haremos click en la opción 74283 que esta al final como se puede ver en la siguiente imagen:

Luego de hacer click en esa opción aparecerá en la posición predeterminada el CHIP 74283.Energizamos el protoboard jalando los cables desde +5 y GND:

Colocamos un segundo CHIP 74283 según la manera descrita. Luego se realizan todas las conexiones que figuran en el diseño del circuito sumador completo, arrastrando y soltando cables. Una vez hecho esto, el montaje de nuestro circuito ya está completo y lo simulamos mediante los pasos que ya descritos.