Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo de Tecnología Específica Electrónica Industrial: Sistemas Digitales (Nivel 2)

Materia: Electrónica Digital

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Descripción/Contenidos

-Representación digital de la información.
-Álgebra de Boole y funciones lógicas
-Circuitos combinacionales
-Circuitos secuenciales
-Memorias
-Circuitos digitales síncronos y asíncronos.
-Fundamentos de microcontroladores y microprocesadores
-Fundamentos de lenguajes de descripción hardware
-Familias lógicas

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Competencias genéricas

CB1: Que los estudiantes hayan adquirido conocimientos avanzados y demostrado una comprensión de los aspectos teóricos y prácticos y de la metodología de trabajo en su campo de estudio con una profundidad que llegue hasta la vanguardia del conocimiento.
CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas en ámbitos laborales complejos o profesionales y especializados que requieren el uso de ideas creativas e innovadoras.

CG1: Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial en las tecnologías específicas Eléctrica y Electrónica Industrial, que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.
CG2: Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos de ingeniería descritos en el epígrafe anterior.
CG3: Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
CG4: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial en las tecnologías específicas Eléctrica y Electrónica Industrial.
CG6: Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.
CG10: Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.
CG11: Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial.

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Competencias específicas

CEI3: Conocimientos de los fundamentos y aplicaciones de la electrónica digital y microprocesadores.
CEI6: Capacidad para diseñar sistemas electrónicos analógicos, digitales y de potencia.

CTA3: Capacidad para diseñar, analizar y crear aplicaciones industriales basadas en circuitos digitales, microprocesadores y/o microcontroladores.

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Resultados aprendizaje

R1 - Describir y explicar los principios de operación de los dispositivos electrónicos digitales.
R2 - Representación de la información en los sistemas digitales.
R3 - Aplicación del Álgebra de Boole y diseño con puertas lógicas.
R4 - Diseño y Análisis de circuitos combinacionales: aritméticos, multiplexores, demultiplexores, codificadores, decodificadores.
R5 - Diseño y Análisis de circuitos secuenciales: biestables, registros de desplazamiento, contadores y máquinas de estados finitos.
R6 - Identificación y análisis de memorias semiconductoras.
R7 - Análisis de dispositivos lógicos programables.
R8 - Extraer los principales parámetros de operación de dispositivos electrónicos digitales a partir de sus hojas de características comerciales.
R9 - Utilizar las herramientas para cada fase del desarrollo de programas de sistemas digitales: edición, compilación, montaje, ejecución y depuración.

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Metodología

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Idiomas

Castellano

Para acceder a una parte de la bibliografía resulta conveniente un nivel aceptable de lectura en inglés

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Evaluación

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Temario

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DIGITAL

• Conceptos Generales.
• Señales analógicas y digitales: definición y características.
• Aplicaciones de la Electrónica Digital.

TEMA 2: REPRESENTACIÓN DIGITAL DE LA INFORMACIÓN

•  Representación digital de la información.

• Concepto de información y unidad de información.
• Codificación de la Información.

• Sistemas de numeración.
• Sistema de numeración binario.
• Sistema de numeración octal.
• Sistema de numeración hexadecimal.
• Conversión entre sistemas.

• Códigos binarios.
• Código binario natural.
• Códigos decimales codificados en binario: BCD, BCD-Exceso 3.
• Códigos binarios continuos y cíclicos: Gray y Johnson.
• Representación de números con signo: magnitud y signo, complemento a 1 y complemento a 2.
• Representación de números en coma fija y en coma flotante.
• Códigos alfanuméricos: ASCII, UTF.
• Aplicaciones.

TEMA 3: ÁLGEBRA DE CONMUTACIÓN. FUNCIONES LÓGICAS

• Álgebra de Boole.
• Postulados del álgebra de Boole.
• Teoremas del álgebra de Boole.

• Funciones lógicas.
• Definición de variable lógica.
• Definición de función lógica.
• Representación de funciones lógicas. Tablas de verdad.
• Funciones lógicas básicas y sus símbolos (puertas).
• Conjuntos completos de puertas lógicas.
• Generación de funciones mediante puertas lógicas.

• Simplificación de funciones lógicas.
• Simplificación mediante la aplicación de teoremas.
• Formas canónicas de una función. Síntesis por minitérminos y por maxitérminos.
• Simplificación mediante mapas de Karnaugh. Ejemplos.
• Simplificación de funciones incompletas.
• Simplificación de multifunciones.

TEMA 4: SISTEMAS ARITMÉTICOS DIGITALES

• Aritmética binaria.
• Introducción.
• Operaciones aritméticas en binario natural.
• Suma binaria.
• Resta binaria.
• Resta como suma
• Multiplicación binaria.
• Operaciones aritméticas en BCD: Suma y resta.

• Circuitos aritméticos.
• Semisumador básico.
• Sumador completo.
• Sumador paralelo con acarreo serie o paralelo.
• Sumador serie.
• Semirestador básico.
• Restador completo.
• Sumador/restador.
• Multiplicadores binarios.
• Comparador binario. Extensión de la capacidad de un comparador binario.
• Unidad aritmético-lógica (ALU).

TEMA 5: OTROS SISTEMAS COMBINACIONALES

• Circuitos y subsistemas combinacionales.
• Concepto de circuito combinacional.
• Multiplexor digital.
• Extensión de la capacidad en multiplexores.
• Aplicaciones de los multiplexores.
• Conversión paralelo-serie
• Generación de funciones.
• Codificadores.
• Codificadores sin prioridad.
• Codificadores con prioridad.
• Decodificadores.
• Decodificadores de salidas mutuamente excluyentes (no excitadores).
• Decodificadores excitadores (Drivers).
• Extensión de la capacidad de un decodificador.
• Aplicaciones de los decodificadores.
• Conversión serie-paralelo (Demultiplexores).
• Generación de funciones.
• Convertidores de código.
• Convertidor binario natural BCD natural
• Convertidor binario natural Gray
• Generador/comprobador de paridad. Extensión de la capacidad de un generador/comprobador de paridad.

TEMA 6: SISTEMAS SECUENCIALES

• Definición de sistema secuencial.
• Circuitos biestables.
• Tipos y características: Asíncronos y síncronos.
• Biestable R S.
• Biestable J K.
• Biestable T.
• Biestable D.
• Tiempos característicos en biestables.

•  Registros de desplazamiento.

• Concepto de registro.
• Registros de desplazamiento.
• Entrada serie, salida serie.
• Entrada serie, salida paralelo.
• Entrada paralelo, salida serie.
• Entrada paralelo, salida paralelo.
• Registro bidireccional.
• Generación de secuencias mediante registros de desplazamiento
• Aplicaciones de los registros

• Contadores.
• Contadores digitales.
• Contadores asíncronos. Contador de décadas.
• Contadores síncronos. 
• Contador reversible.
• Contadores basados en registros de desplazamiento. Contador en anillo. Contador Johnson. Contadores con protección.
• Aplicaciones.

• Análisis y diseño de circuitos secuenciales síncronos.
• Análisis de circuitos secuenciales síncronos.
• Tablas de transiciones y diagramas de estados: Máquina de Mealy y Máquina de Moore.
• Síntesis de sistemas secuenciales síncronos.

TEMA 7: MEMORIAS SEMICONDUCTORAS

• Descripción de los diferentes tipos de memoria
• Descripción de memorias a nivel de bloques funcionales
• Bus de direcciones, bus de datos y señales de control
• Características de las memorias: capacidad, tiempos de lectura y escritura
• Memorias volátiles
• Dynamic RAM
• Static RAM
• Memorias no volátiles
• ROM
• OTPROM
• EPROM
• EEROM
• FLASH
• Estudio de dispositivos comerciales

TEMA 8: DISPOSITIVOS DE LÓGICA PROGRAMABLE (PLDs)

• Introducción a la lógica programable.
• Conceptos generales. Técnicas de programación
• Principales tipos de PLDs
• Codificadores ROM programables.
• Matrices lógicas programables (PLA).
• Matrices lógicas AND programables (PAL).
• PLDs basados en macroceldas
• FPGAs
• Herramientas software de programación e introducción al VHDL
• Estudio de dispositivos comerciales

TEMA 9: CIRCUITOS DIGITALES INTEGRADOS: FAMILIAS LÓGICAS

• Características o parámetros generales de los circuitos digitales.
• Conectividad entre diferentes tecnologías
• Circuitos digitales integrados. Características generales de las principales familias.
• La puerta NAND 74¿00
• La familia TTL y subfamilias
• Nomenclatura y encapsulado de los circuitos digitales integrados.
• Estudio de dispositivos comerciales

PROGRAMA DE PRÁCTICAS

Sesión 01: Puertas Lógicas Fundamentales (3h)

Sesión 02: Entorno Simulación Digital: QUARTUS II (3h)

Sesión 03: Circuitos Artiméticos Digitales (3h)

Sesión 04: Sistemas Secuenciales (3h)

Sesión 05: Introducción a la Programación VHDL (3h)

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía Básica

Título: PROBLEMAS RESUELTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL (*)
Autor: C. Bariáin, I. R. Matías, F. J. Arregui
Editorial: Universidad Pública de Navarra

Título: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES.
Autor: THOMAS L. FLOYD.
Editorial: PRENTICE HALL.

Título: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS: DIGITALES.
Autor: MANUEL MAZO QUINTAS Y OTROS.
Editorial: SERVICIO DE PUBLICACIONES. UNIVERSIDAD DE ALCALÁ.

Bibliografía Complementaria

Título: FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL
Autor: CECILIO BLANCO VIEJO
Editorial: THOMSON-PARANINFO

Título: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DIGITALES II
Autor: ELIAS MUÑOZ MERINO y otros
Editorial: SERVICIO DE PUBLICACIONES UNIVERSIDA POLITECNICA DE MADRID

Título: PROBLEMAS RESUELTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL (*)
Autor: Javier García Zubía
Editorial: MCGRAW-HILL

Título: PROBLEMAS DE CIRCUITOS Y SISTEMAS DIGITALES (*)
Autor: CARMEN BAENA, MANUEL JESÚS BELLIDO, etc
Editorial: MCGRAW-HILL

Título: EJERCICIOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL. (*)
Autor: ISIDORO PADILLA.
Editorial: DPTO DE PUBLICACIONES E.T.S. ING. DE TELECOMUNICACION MADRID.

Título: ELECTRÓNICA DIGITAL. (*)
Autores: L. CUESTA; A. GIL PADILLA; F. REMIRO.
Editorial: MCGRAW-HILL

Título: SISTEMAS DIGITALES. INGENIERIA DE LOS MICROPROCESADORES
Autores: A. GARCIA GUERRA
Editorial: CENTRO DE ESTUDIOS RAMON ARECES

(*) Libros de Ejercicios

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Lugar de impartición

Las prácticas se impartirán en el Laboratorio de Electrónica Avanzada (2º piso del Edificio de los Tejos)

Las clases teóricas se impartirá en el Aulario

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