Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo:Tecnología Específica Electrónica Industrial

Materia: Sistemas Digitales 

Subir

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

Subir

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.

Subir

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.

Subir

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.

Subir

Metodología

Subir

Evaluación

NOTA IMPORTANTE: La asistencia a las sesiones prácticas es de obligado cumplimiento.

Subir

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

Subir

Programa de prácticas experimentales

• 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)

Subir

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: SOLVED PROBLEMS IN DIGITAL ELECTRONICS (*)
  Autor: Ignacio Del Villar, Francisco J. Arregui, Javier Goicoechea
  Editorial: MARCOMBO
• 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: FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA DIGITAL
  Autor: Cecilio Blanco Viejo
  Editorial: THOMSON-PARANINFO

(*) Libros de Ejercicios

Subir

Idiomas

Castellano.

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

Subir

Lugar de impartición

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

Las clases teóricas se impartirán en el Aulario.

Subir