UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIAS

PROGRAMAS DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

Jorge David Santiago

Harry Pretelt García

Jaime de Jesús Ospino

Gustavo Joaquín Cantillo

Jaime Ariza

Grupo 18

DISEÑO DEL CIRCUITO INTEGRADO CORRESPONDIENTE

A LA ETAPA 2 - FASE 3

MICROELECTRÓNICA – 299008

2016 – IV (22/10/2016)

En esta fase de trabajo, mediante el análisis de las temáticas pertenecientes a la tercera unidad del curso de Microelectrónica ofrecido por la Universidad Nacional Abierta y a Distancia, que se enfoca en los dispositivos lógicos programables como los FPGA (Field Programmable Gate Array), en las herramientas de software de diseño como EDA (Automatización de Diseño Electrónico), CAE (Ingeniería Asistida por Computadora), CAD (Diseño Asistido por Computadora), en los niveles de especificación de un diseño y otros varios temas, procederemos a diseñar un circuito integrado para el control de las temperaturas en un laboratorio, implementado para ello, variadas compuertas lógicas.

Para la construcción del circuito, conformado por las mencionadas compuertas, entradas lógicas (indicadoras de la temperatura) y salidas lógicas (indicadoras del estado de encendido o apagado de dos ventiladores y dos led de temperatura), implementaremos nuevamente las herramientas de software DSCH y Microwind para construir el diseño esquemático del circuito y generar su respectivo Layout.

Desarrollar el esquema lógico de un circuito digital mediante la implementación

de compuertas lógicas y que permita controlar la temperatura de una sala de

laboratorio en base a diversos sensores ubicados en la sala.

Simular y verificar el correcto funcionamiento del circuito controlador de

temperatura en el programa DSCH por medio de la aplicación de sus respectivos

estados de entrada y la visualización de los respectivos estados de salida, los

cuales se encuentran predefinidos en los parámetros del estudio de caso

trabajado.

Generar el Layout y el modelo 3D del circuito controlador de temperatura

utilizando la herramienta orientada al diseño físico Microwind.

Parámetros para la solución del estudio de caso propuesto.

Discusión y análisis de los datos del caso de estudio.

Desarrollo del circuito controlador de temperatura.

Conclusiones.

Referencias Bibliográficas con normas APA.

Los diseñadores deberán crear un circuito integrado capaz de controlar la

temperatura del laboratorio, para ello tendrán un sensor de grados de estados en

los que se destacan mayormente las temperaturas más alcanzadas, también

contaran con dos ventiladores para la ayuda de refrigeración del laboratorio de

distinto radio, y dos led de indicación de estados caliente o frio según la

temperatura del laboratorio y temperatura de advertencia, para poder comenzar

con el diseño del circuito integrado se han diseñado las siguientes tablas con las

condiciones predefinidas:

En primera instancia, se construyo la tabla de verdad para el circuito controlador

de temperatura utilizando los parámetros establecidos en el estudio de caso como

la temperatura en grados centígrados, los estados de entrada al circuito y los

estados de salida para los distintos componentes del circuito.

Tabla de la verdad del circuito para las temperaturas del sensor

Luego se procedió a completar la tabla integrando organizadamente otros estados

de entrada al circuito usando la variable del equivalente decimal como criterio

para la organización, con el objetivo de realizar los mapas de Karnaugh del

esquema lógico.

Tabla de la verdad organizada del circuito en base al equivalente decimal de

las entradas

Ahora, mediante la aplicación de la herramienta online generadora de mapas de

Karnaugh ubicada en la página web www.32x8.com/, se procederá a calcular la

función y simplificación lógica del circuito para las salidas del mismo, es decir,

para el ventilador 1, el ventilador 2, la temperatura promedio y la temperatura de

advertencia.

Ventilador 1

Mapa

Función simplificada

𝑦 = 𝐶 . 𝐷 + 𝐴. 𝐵 + 𝐴 . 𝐵. 𝐶

Compuerta lógica

Ventilador 2

Mapa

Temperatura promedio

Mapa

Función simplificada

𝑦 = 𝐷 + 𝐴. 𝐵 + 𝐴. 𝐶 + 𝐴 . 𝐵. 𝐶

Compuerta lógica

Función simplificada

𝑦 = 𝐶 + 𝐵. 𝐷

Compuerta lógica

Temperatura de advertencia

Mapa

Entonces, con los datos reunidos en las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh,

las funciones simplificadas de cada mapa y las compuertas lógicas indicadas para

cada elemento de salida del circuito, es posible proceder con el desarrollo del

esquema lógico del circuito digital esperado.

Compuerta lógica

Función simplificada

𝑦 = 𝐷 + 𝐴. 𝐶 + 𝐴. 𝐵

Esquema del controlador de temperatura en DSCH3

Simulación del controlador de temperatura en DSCH3 para los estados de entrada

de la tabla de la verdad del circuito referentes a las temperaturas del sensor.

Formula estructural a utilizar:

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 − 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎

10°𝐶 − 0 0 0 0 − 0 0 0 0

15°𝐶 − 0 0 1 0 − 0 1 0 0

20°𝐶 − 0 1 0 0 − 1 0 0 0

25°𝐶 − 0 1 1 0 − 0 1 1 0

30°𝐶 − 1 0 0 0 − 1 0 1 0

35°𝐶 − 1 0 1 0 − 1 1 1 1

40°𝐶 − 1 1 0 0 − 0 0 1 1

45°𝐶 − 1 1 1 0 − 0 1 0 1

50°𝐶 − 0 0 0 1 − 1 0 1 1

55°𝐶 − 0 0 1 1 − 0 1 1 1

60°𝐶 − 0 1 0 1 − 1 1 1 1

Proceso para generar el Layout y modelo 3D del circuito controlador de temperatura en

Microwind

Layout del circuito controlador de temperatura generado mediante

Microwind

Modelo 3D del circuito controlador de temperatura enerado mediante

Microwind

Las tablas de verdad son herramientas de análisis muy útiles para organizar y

comprender el funcionamiento lógico de un circuito cualquiera, esto se debe a

que, mediante la aplicación de dichas, es posible asociar y visualizar directamente

la correlación entre los estados de entrada al circuito y los respectivos estados de

salida que produce el mismo a raíz de los estados iniciales.

En base a las tablas de verdad pueden desarrollarse los denominados mapas de

Karnaugh, estos mapas son básicamente la simplificación de las tablas

mencionadas mediante el reconocimiento de patrones y la representación en dos

dimensiones de la tabla de verdad, lo que permite reducir la cantidad de cálculos

requeridos y expresar toda la tabla por medio de un función simplificada.

Por medio de las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh y las herramientas de

simulación adecuadas, es factible generar una representación grafica de los tipos

de compuertas lógicas necesarias para el diseño de un circuito como el

desarrollado en esta fase y a su vez, conocer las respectivas líneas de

interconexión con los otros elementos del circuito.

S.A. (2016, 06). Guía Integrada de Actividades del curso de Microelectrónica. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3491/mod_forum/intro/GI.pdf

S.A. (2016, 06). Rubrica analítica de evaluación del curso de Microelectrónica. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3491/mod_forum/intro/RA.pdf

S.A. (2016, 06). Guía de actividades de la fase 3 del curso de Microelectrónica. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia (UNAD). Obtenido 11, 2016, de http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/pluginfile.php/3493/mod_forum/intro/F3.pdf

Robayo, F. (2009). Metodologías de Diseño y Diagramas de Flujo. Bogotá D.C.: Universidad Nacional Abierta y/a Distancia. Obtenido 11, 2016, de http://datateca.unad.edu.co/contenidos/299008/299008_AVA/Entorno_de_Conocimiento/Unidad_2/METODOLOGIAS_DE_DISENO_Y_DIAGRAMAS_DE_FLUJO.pdf

Anónimo. (2014). Logic circuit simplification (SOP and POS). 32x8. Obtenido 11, 2016, de http://www.32x8.com/

Robayo, F. (2009). Tutorial Básico de Microwind y DSCH. Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016, de http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/mod/resource/view.php?id=3180

S.A. (2016, 06). Paquete de archivo con los Software Microwind y DSCH. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016, de http://campus14.unad.edu.co/ecbti09/mod/resource/view.php?id=3181

Etienne Sicard. (2014, 03). Manual de usuario de Microwind y DSCH Versión 3.0. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Obtenido 10, 2016 en las herramientas del curso de Microelectrónica en el entorno de aprendizaje practico.