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CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION Para el presente trabajo especial de grado fue necesario la revisión de investigaciones anteriores que aportaran conocimiento y material de apoyo para la realización de dicho trabajo. Las investigaciones consultadas se mencionaran a continuación. Fuenmayor y Mejia (1996) realizaron el proyecto de investigación titulado “Optimización del Banco de Pruebas para motores eléctricos Hipotronics MTC-1000V de la empresa Servicios Industriales Serwestca C.A” . La empresa Servicios Industriales Serwestca C.A es una empresa de servicios, cuyo fuerte esta localizado en el departamento de reparaciones, en el cual se prestan servicios de mantenimiento y reparación a transformadores, motores y generadores eléctricos. Uno de los equipos que cumple una función vital dentro del área de pruebas de este departamento es el Banco de Pruebas Hipotronics MTC- 1000V, el cual estaba presentado una serie de limitaciones y fallas que alteraba negativamente su funcionamiento y eficiencia. La investigación es de campo, debido a que todo el proceso de investigación fue llevado a cabo en el lugar donde funciona y opera el 13

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CAPIULO II

MARCO TEORICO

A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION Para el presente trabajo especial de grado fue necesario la revisión de

investigaciones anteriores que aportaran conocimiento y material de

apoyo para la realización de dicho trabajo. Las investigaciones

consultadas se mencionaran a continuación.

Fuenmayor y Mejia (1996) realizaron el proyecto de investigación

titulado “Optimización del Banco de Pruebas para motores eléctricos

Hipotronics MTC-1000V de la empresa Servicios Industriales Serwestca

C.A”.La empresa Servicios Industriales Serwestca C.A es una empresa de

servicios, cuyo fuerte esta localizado en el departamento de reparaciones,

en el cual se prestan servicios de mantenimiento y reparación a

transformadores, motores y generadores eléctricos.

Uno de los equipos que cumple una función vital dentro del área de

pruebas de este departamento es el Banco de Pruebas Hipotronics MTC-

1000V, el cual estaba presentado una serie de limitaciones y fallas que

alteraba negativamente su funcionamiento y eficiencia.

La investigación es de campo, debido a que todo el proceso de

investigación fue llevado a cabo en el lugar donde funciona y opera el

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equipo, el cual representa el objeto de investigación, de mismo modo la

investigación también es aplicada, porque se busca solventar los

problemas y limitaciones presentes en el equipo, en un lapso de tiempo

corto.

El procedimiento metodológico utilizado se dividió en varias etapas:

conocer el equipo, determinar las fallas en el equipo, realizar correctivos

para eliminar fallas, mejorar los sistemas presentes, calibrar los

instrumentos de medición presentes y probar el equipo.

Por este motivo el propósito general de esta investigación es optimizar

dicho Banco de Pruebas, para ello se cumplieron una seria de etapas. La

primera consistió en conocer a profundidad, las características

funcionamiento, limitaciones y fallas del Banco de Prueba. Luego se

ejercito el mantenimiento electrónico donde se hicieron los correctivos

necesarios para eliminar dichas fallas.

Posteriormente, se llevo a cabo el mejoramiento de los sistemas

presentes en el equipo, a través del diseño e implementación de dos

dispositivos electrónicos, un selector automático temporizado para el

sistema de medición de temperatura y un convertidor analógico digital

para el medidor de vibraciones. Se calibraron los instrumentos que posee

el Banco de Pruebas, y finalmente se realizaron pruebas para verificar el

buen funcionamiento del equipo, esto permite incrementar la eficiencia de

los trabajos realizados por dicho equipo y por ende la calidad de los

servicios prestados por la empresa.

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En el estudio de investigación descrito anteriormente el propósito

principal es optimizar el banco de pruebas a través de una serie de etapas

las cuales representan un vínculo similar al actual trabajo de información

sirviendo de guía para su desarrollo en cuanto a la metodología.

También fue de gran ayuda las técnicas y métodos de diseño

utilizados para la construcción del dispositivo electrónico. La revisión del

contenido que posee la optimización del banco de prueba fue de gran

valor puesto que sirvió para aclarar puntos con respecto a las técnicas de

detección de fallas y los posibles problemas típicos que poseen los

circuitos integrados y de cómo realmente deben funcionar.

Asimismo fue consultado el trabajo de investigación expuesto por,

Gutiérrez y Nieto (1997), quienes presentaron el siguiente trabajo de

investigación que lleva por nombre “Diseño de modulo VAW y adecuación

de un banco de prueba multiamp TTS-984 para transformadores de

distribución. Caso Maraven.”. El presente estudio tiene como objeto

fundamental la reinstrumentación de un banco de pruebas marca

Multiamp, modulo TTS-981, utilizando para ello nuevas tecnologías.

Para el desarrollo de esta investigación se realizó un análisis de las

tarjetas electrónicas que esta posee para determinar su funcionamiento,

reinstrumentándo el banco posteriormente a través de la conexión de

dispositivos electrónicos actuales. Para llevar a cabo el estudio, se utilizó

la metodología propuesta por el Ing. José Galindo y el TSU Alirio Álvarez,

la cual consiste en el desarrollo de varios procedimientos o fases que

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permitieron realizar el proceso de investigación de tal manera que se

obtuvieran los resultados requeridos.

Los resultados de las pruebas realizadas a los transformadores a

través del banco de prueba, estuvieron dentro del margen permitido para

los valores de los parámetros que se deben medir. De allí, la

reinstrumentación del banco de pruebas, permitió obtener un instrumento

con un nivel avanzado de tecnología, facilitando una mejor calidad en la

inspección de los transformadores instalados en la red de distribución

eléctrica de Maraven.

De la consulta de este trabajo de estudio, se obtuvo información con

respecto a las características de operación que deben tomarse en cuenta

con relación a las entradas y salidas que pueden ser arrojadas por el

banco de prueba.

Del mismo modo Galicia (1997), también realizo una investigación

exclusiva titulada “Implementación de un detector de fallas para circuitos

integrados TTL y CMOS”, que le permitiera a estudiantes, técnicos e

ingenieros, en una forma rápida y eficiente, corregir posibles averías en

circuitos integrados de baja escala de integración y en sistemas digitales

básicos.

Para la consecución de los objetivos propuestos se adopto una

metodología de diagnóstico basada en la simulación de señales de

prueba y en la subdivisión del problema en diversas etapas facilitando el

diseño del dispositivo. Con la implementaron del detector de fallas de

circuitos integrados, la “E.T.1. Anselmo Belloso” obtuvo una herramienta

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de laboratorio que le brinda a la institución la posibilidad de formar un

recurso humano capacitado adecuadamente en el área de mantenimiento

preventivo de sistemas digitales.

La revisión de este trabajo de investigación fue de gran importancia,

puesto que ofrece información fundamental en cuanto al contenido y

descripción de los términos que son requeridos para la realización del

presenta trabajo de estudio. También aporto conocimiento en cuanto a las

características que se deben tener presentes con relación a la elaboración

del banco de pruebas tales como, las entradas y salidas que se requieren

para su funcionamiento y las posibles fallas que pueden surgir en un

circuito integrado.

De igual forma, Añes (1998) presento un tema especial de grado

titulado “Diseño de un banco de trabajo simulado por el computador

personal”. El propósito de esta investigación fue diseñar un banco de

trabajo, simulado por el computador personal; con el fin de realizar

mediciones de voltaje, corriente, ohnmiaje y la visualización mediante el

osciloscopio del comportamiento de sistemas.

La metodología utilizada fue la propuesta por Angulo, quien la divide

en varias etapas a saber: definición de las especificaciones, esquema

general del hardware, ordinograma general, adaptación entre el hardware

y el software, ordinogramas modulares y codificación de programas,

implementación del hardware, depuración del software y construcción del

prototipo definitivo y pruebas finales. Como resultado se obtuvo una forma

distinta y poco común para realizar diferentes mediciones a equipos o

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dispositivos, logrando así hacer una forma más económica para resolver

algunos problemas electrónicos.

La revisión del trabajo de investigación señalada anteriormente, sirvió

de base a esta investigación por las contribuciones realizadas en cuanto a

informaciones acerca de los instrumentos electrónicos de medición que se

encuentran en el mercado actualmente y todo lo referente a las

tecnologías que pueden ser utilizadas. También sirvió para aclarar la

importancia y evolución de los dispositivos electrónicos.

De igual forma, Bermúdez y Fernández (2002), realizaron un trabajo

de investigación titulado “Banco de prueba utilizando microcontroladores

para los sensores de la empresa Schlumberguer de Venezuela S.A.”.

Para lo cual se analizaron los procedimientos de las operaciones de dicho

sensor, así como también se determino la confiabilidad y disponibilidad de

los mismos a fin de establecer los requerimientos del banco de prueba a

diseñar.

A tal efecto se revisaron las teorías de Angulo, Maloney, y Fink,

inherentes al tema de estudio, lo que permitió establecer las bases

teóricas que guiaron la investigación, la metodología utilizada fue de tipo

proyectiva, aplicada y descriptiva, con un prototipo basado en el diseño

previamente analizado. El cual fue sometido a un sin numero de pruebas

pertinentes para establecer el buen funcionamiento del mismo.

Los resultados obtenidos indican que la no existencia de un banco de

prueba con la capacidad de determinar el grado de funcionamiento de los

sensores de la empresa Schlumberger de Venezuela S.A.; trae como

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consecuencia la falta de control e ineficiencia de los procesos en los

cuales dichos dispositivos se encuentran inmersos. Por tal razón la

importancia de desarrollar una herramienta electrónica de campo que

permita la operatividad y la contabilidad de estos sensores.

Esta investigación se centro en la realización de un banco de pruebas

para el cual se hizo necesario el implemento de un microcontrolador, en

consecuencia es resaltante, puesto que ofrece información primordial en

cuanto al funcionamiento y configuración del microcontrolador, el cual es

la herramienta principal en materia de hardware en el existente trabajo de

investigación.

B. BASES TEORICAS La fundamentación teórica de esta investigación esta dirigida a la

explicación de todos los aspectos que tienen relación con el correcto

funcionamiento del banco de pruebas, debido a que esta es la principal

variable de estudio.

Del mismo modo se fundamentara todo lo relacionado a las

compuertas lógicas la cual representa la segunda variable de estudio, de

igual forma se estudiara el software instalado en el PC, debido a que este

será la interfaz entre el usuario y el banco de pruebas. Se explicaran los

componentes que formaran parte del sistema.

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1. CIRCUITOS INTEGRADOS Para que haya surgido la aparición de los CI, la electrónica ha tenido

que pasar por diferentes cambios y descubrimientos a través de los años,

evolucionando del procesador electromagnético a los procesadores

basados en tubos al vacío, posteriormente se dieron lugar los primeros

transistores sustituyendo los tubos al vacío, pero toda este adelanto no

ere suficiente, debido a que, para la implantación de los procesadores en

los primeros computadores no poseían suficiente capacidad de calculo y

almacenamiento de información, al mismo tiempo ocupaban grandes

espacios físicos, aproximados a 50 metros cuadrados y requerían

alimentaciones eléctricas especiales.

Los circuitos integrados aparecen en la década de 1960 – 1970,

haciendo posible que hoy se obtengan procesadores de tamaños

reducidos y alta eficiencia.

Los integrados son circuitos miniaturizados, Según Tocci, (1993, p.

132). Los circuitos integrados (CI) digitales son una colección de

resistores, diodos y transistores fabricados sobre una pieza de material

semiconductor (generalmente Silicio) denominada sustrato, se encuentra

dentro de un encapsulado plástico o de cerámica con terminales que

permiten conectarlo con otros dispositivos.

Colocados en un encapsulado para así permitir el menor uso de

circuitería y cableado en los circuitos electrónicos. Estos internamente

están compuestos por compuertas lógicas las cuales permiten realizar

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operaciones de manera directa sin tener que realizar funciones externas

al circuito integrado.

En el mismo orden de idea, los (CIs) pueden contener desde decenas

hasta miles de compuertas lógicas en su interior, esto dependerá de su

escala de integración, permitiendo de esta manera realizar múltiples

operaciones lógicas, y según su tecnología de fabricación poseen

características que varían dependiendo de la familia lógica en la que se

encuentre cada uno de ellos, las cuales determinan la utilidad y

funcionabilidad de los circuito integrados.

Como se acaba de decir, los CI están formados internamente por

diferentes tipos de componentes, los cuales van a permitir su

funcionamiento, dependiendo de las necesidades pueden contener pocas

o muchas puertas lógicas facilitando escoger entre diferentes tipos. Por

esta razón los circuitos digitales se clasifican de acuerdo a la complejidad

de su circuitería o densidad de integración que vienen a ser el número de

compuertas que estas poseen. Tocci, (1993, p. 134) los clasifica de la

siguiente manera:

• Circuitos SSI (Circuitos de baja escala de integración): Son

aquellos que contienen un máximo d 10 puertas lógicas o 100

transistores.

• Circuito MSI (Circuitos de media escala de integración): son

aquellos que contiene entre 10 y 100 puertas lógicas o de 100 a 1000

transistores.

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• Circuito LSI (Circuitos de alta escala de integración): son aquellos

que contiene entre 100 y 1000 puertas lógicas o de 1000 a 10000

transistores.

• Circuito VLSI (Circuitos de muy alta escala de integración): son

aquellos que contiene más de 1000 puertas lógicas o más de 10000

transistores.

1.1. DETECCION DE FALLAS DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Para que se pueda emplear el uso de los CI es necesario realizar

pruebas para detectar posibles fallas en el mismo. Estas pruebas van a

permitir el correcto funcionamiento del circuito electrónico en relación al

integrado, dando seguridad de que los posibles errores que puedan surgir

no sean causados por los CI, sino por causas externas.

Según Tocci, (1993, p.139) existen tres pasos básicos para reparar un

sistema o circuito digital que presenta una falla, las cuales se mencionan

seguidamente:

• Detección de Falla: se observa la operación del sistema o circuito y se

compara con la operación correcta esperada.

• Aislamiento de falla: se realizan pruebas y se llevan a cabo

mediciones para aislar la falla.

• Corrección de falla: se reemplaza el componente defectuoso, se

repara la conexión, se remueve el corto, etc.

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Estos pasos a simple vista parecen sencillos, pero, la dificultad para la

detección de fallas va a depender de la complejidad que posea el circuito

integrado internamente. La destreza para corregir y detectar fallas surgirá

de la disposición y práctica que se obtenga a la hora de realizar la tarea.

1.1.1 FALLAS INTERNAS EN LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Las fallas internas que posea el integrado pueden ser ocasionadas

durante su fabricación o después de ella, dando lugar a retardos en la

realización de un circuito electrónico y postergando los objetivos que se

persiguen. De acuerdo a Tocci, (1993, p. 141), las fallas internas más

comunes de los circuitos integrados pueden ser:

• Mal funcionamiento de la circuitería interna : Se presentan cuando

uno de los circuitos internos del componente electrónico falla, o por la

operación fuera de los valores permitidos por cada tipo de integrado, al

ocurrir una de estas fallas los valores de salida de las compuertas lógicas

serán erróneas.

• Entradas o salidas con cortocircuitos a tierra o Vcc: Dependiendo

del componente con que se realice el cortocircuito esta falla producirá que

la entrada o salida del circuito permanezca en un estado ALTO o BAJO,

cuando el cortocircuito se encuentra ligado a GND (tierra) producirá un

BAJO permanente en la entrada (o salida) del circuito, por el contrario, un

cortocircuito ligado a Vcc causara un ALTO permanente en el circuito, lo

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que causara, en cualquiera de los casos que las salidas del integrado

sean erróneas.

• Entradas o salidas en circuito abierto: Estas fallas se deben a que

se rompe un alambre de conexión interna en el integrado, causando de

esta manera la interpretación errónea de los resultados, en el caso de las

compuertas de lógica TTL, se producirá un 1 lógico cuando se presente

esta falla, y en el caso particular de los CMOS, se producirán respuestas

errática e incluso pueden producir un recalentamiento del integrado,

terminando de dañar su circuitería interna

• Cortocircuito entre dos terminales (diferentes de las tierras o Vcc):

Se presentan cuando en dos terminales de la misma compuerta se

presentan las mismas señales lógicas, y se puede suponer su falla

cuando dos señales que siendo diferentes muestran las mismas

variaciones lógicas.

1.1.2. FALLAS EXTERNAS EN LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Las fallas en los circuitos integrados no son solo internas, sino que

también existen otros factores que pueden estar imperfectos y que son

externos al circuito integrado, algunas de las más comunes según Tocci

(1993, p. 144) son las de circuito abierto, corto circuito y las que se deben

a la fuente de alimentación.

Las líneas de señal en circuito abierto tienen que ver con la

discontinuidad en la trayectoria de conducción que impide que la señal

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vaya de un punto a otro. Algunas de las fallas mas comunes es encontrar

un alambre roto dentro del circuito digital, esta falla suele ocurrir al

momento de quitar el aislante del alambre del mismo modo cuando se

realizan soldaduras, pueden haber desperfectos en las conexiones que se

desean juntar puesto debido a que exista la posibilidad de que no halla

contacto en los terminales del circuito integrado entre la línea de

continuidad del circuito impreso y el terminal del circuito integrado, dando

lugar a circuitos abiertos.

Cuando se trabaja en circuitos impresos generalmente suceden fallas

que son externas al circuito integrado puesto que pueden existir pista

cortadas o golpeadas, siendo estas difíciles de ver sin lupa, puesto que

algunas son tan finas como un cabello, otra falla que no tiene que ver con

la estructura interna del circuito integrado son las terminales, las cuales

pueden estar rotas o dobladas permitiendo así que el integrado no

funcione correctamente, también puede ocurrir que las bases de conexión

para el CI estén defectuosas, lo que va a impedir que las terminales del CI

se conectan con la base.

Según Tocci, (1993, p. 143), otro tipo de falla son las que se

encuentran en corto circuito, este tipo de falla es similar al que se

presenta en un corto circuito interno entre dos terminales de CI. Esto hace

que las dos señales sean exactamente iguales. Suele ocurrir cuando se

quita demasiado aislante de los extremos del alambre, permitiendo que

halla contacto al momento que estos se encuentren muy próximos.

También existen problemas de corto circuito cuando las placas de

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soldadura ponen en contacto dos o mas puntos, esto quiere decir que se

hacen puentes de soldadura.

Los circuitos impresos generalmente presentan acabados imperfectos,

esto ocurre cuando el cobre no esta totalmente disuelto entre las

trayectorias de conducción en las tarjetas de circuitos impresos.

Entre las fallas externas mas frecuente en los circuitos integrados

también encontramos las fallas en las fuentes de alimentación la cual

debe ser regulada por los requerimientos del circuito electrónico.

No obstante en todo sistema digital es necesario contar con una

fuente de alimentación, las cuales pueden presentar fallas debido a

problemas en su circuitería interna o por estar alimentando a circuitos que

sobrepasan a su capacidad. Una buena prueba para detectar posibles

fallas en una fuente de alimentación seria verificar los niveles de voltaje

mediante un osciloscopio, para comprobar los niveles de AC y DC.

2. COMPUERTAS LOGICAS Se entiende que estas son dispositivos de circuitería interna capaces

de realizar operaciones lógicas con entradas binarias 0 o 1 lógico, alto o

bajo. Esto quiere decir que las compuertas lógicas son un circuito

electrónico capaz de tomar una decisión lógica. Cabe destacar que las

operaciones realizadas internamente en estas compuertas son de tipo

lógico y no aritmético.

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Las compuertas lógicas se encuentran dispuestas en arreglos de 2, 3,

4 y hasta 6 compuertas en un circuito integrado o "chip", para que el

arreglo completo funcione es necesario alimentar en circuito integrado con

voltajes adecuados, generalmente 0V y 5V, las señales lógicas que se

mandan al circuito son también de 0V y 5V para el estado lógico cero y

uno (falso y verdadero) respectivamente.

Antes de armar un circuito digital es indispensable diseñar y

documentar el diagrama esquemático del mismo, esto, con ayuda de los

manuales y las hojas técnicas de las compuertas a utilizar.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores,

conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas OR, AND, NOT, NOR,

NAND, etc.). Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si

pudiéramos ver en más detalle la construcción de éstas, veríamos que es

un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc.

Conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas

específicas. La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica

el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual

permite la construcción de circuitos integrados (IC´s) que se componen de

miles de compuertas lógicas.

3. FAMILIAS LOGICAS El conjunto de circuitos integrados digitales que, dentro de una misma

tecnología emplean el mismo tipo de componente y de circuito base en su

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estructura, pertenecen a una igual familia, algunas tecnologías, aunque

no pertenezcan a una misma familia lógica presentan características

similares en cuanto a su funcionamiento y están divididas de la siguiente

manera:

• Familia Lógica RTL (Lógica de resistor transistor): Fue la primera

familia comercial de uso extenso. Su circuito básico es la compuerta

NOR sus entradas están asociadas con un resistencia y un transistor, el

colector de este viene a ser la salida y los niveles de voltaje van desde 0.2

voltios para nivel bajo hasta 3.6 voltios para nivel alto.

• Familia Lógica DTL (Lógica diodo transistor): Las siglas DTL vienen

de la palabra inglesa Diode Transistor Logia, es decir estamos tratando

con una familia compuesta básicamente por diodos y transistores (sin

olvidar las resistencias). Los diodos se encargan de realizar la parte lógica

y el transistor actúa como amplificador inversor. Esta separación de

funciones nos permite. Su compuerta básica es la NAND, sus entradas

están asociadas a un diodo.

• Familia Lógica I²L (Lógica inyección): Pertenece a la familia lógica

digital más recientemente introducida en el mercado, su principal

característica es la alta concentración de compuertas que pueden

encontrarse en un chip, lo que representa una gran ventaja con respecto

las demás familias. Debido a que esta permite colocar varios circuitos en

una sola pasilla, se usa en funciones digitales de alta escala de

integración (LSI)

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• Familia Lógica TTL (Lógica transistor- transistor): La familia lógica

TTL es una mejora de la familia lógica DTL. Esta familia utiliza transistores

que operan en el modo saturado, como resultado, su velocidad de

conmutación esta limitada por el retraso de tiempo por almacenamiento

asociado con un transistor que se conduce ha saturado.

• Familia Lógica ECL (Lógica emisor acoplado): Esta familia evita la

saturación de transistores, con lo que se incrementa la velocidad de

conmutación. Debido a que esta es una familia loica no saturada es la que

posee un menor retardo de propagación en su señal. Esta se usa

generalmente en circuitos donde se requiere una velocidad alta de

operación a pesar de que sus niveles de inmunidad al ruido y disipación

de potencia son los peores.

• Familia Lógica MOS (Semiconductores de metal oxido): Poseen

una estructura más simple que la de un transistor bipolar, debido a esto

pueden integrarse miles de transistores MOS donde solo se colocarían

pocos transistores bipolares, por su simplicidad un MOS consume menos

que un transistor bipolar, todas estas características simplicidad, densidad

de integración y bajo consumo, contribuyen a que el MOS sea mas

económico que los bipolares.

• Familia Lógica CMOS (Semiconductores de metal oxido

complementario): La estructura básica CMOS es el inversor (NOT).

Introducidos al mercado por RCA y con ciertas diferencias de un

fabricante a otro, los CMOS poseen una velocidad de propagación similar

a las de la familia lógica TTL, y se planea que alcancen velocidades

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similares a la más rápida de esta familia como lo es la TTL Schottky, con

retardos de propagación de hasta 3 ns.

Sin embargo los CMOS presentan una ventaja notable sobre esas

familias y es que por su baja frecuencia presentan un consumo cientos,

miles y hasta millones de veces inferior, de esto deriva su aplicación en

todo lo que respecta a dispositivos portátiles. Mucho se ha hablado de la

sensibilidad de los dispositivos CMOS y su propensión a romperse, pero

es mucho lo que en ese aspecto se ha avanzado, tanto que todas las

compuertas de un CMOS están reforzadas y pueden soportar de 1 hasta

3kV de cargas estáticas, y debido a su gran impedancia de entrada estos

permiten un margen mayor de error con respecto a las demás familias

lógicas

Una vez descritas las diferentes clases de familias lógicas y de

acuerdo a los requerimientos mínimos necesarios para el desarrollo del

banco de pruebas, la que se adapta adecuadamente es la familia lógica

TTL, puesto que es la más comercial y más utilizada actualmente en el

mercado.

4. TTL ESTANDAR

En 1994 Texas Instrumens Corporations introdujo en el mercado la

primera lineal de circuitos integrados TTL, la serie 54/74, las cuales han

sido unas de las familias lógicas de circuitos integrados mas utilizadas,

aun en la actualidad, se hará referencia a la serie 74, ya que la diferencia

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mas relevante en estas dos series es que la 54 trabaja en un rango mayor

de temperatura con respecto a la 74 y fuentes de alimentación, ya que

estas son utilizadas para proyectos espaciales, como proyectos militares,

espaciales, entre otros.

A pesar de que en la actualidad existen diferentes fabricantes de

circuitos integrados, su nomenclatura básica no varía de un fabricante a

otro, lo que hace más fácil la identificación de cada chip, aun cuando cada

fabricante coloca un prefijo diferente en cada uno, ya que la característica

mas importante a la hora de identificar un circuito integrado es su

numeración básica y no su prefijo.

Toda familia lógica posee un tipo de puerta lógica fundamental que

puede considerarse como elemento básico de la familia. La puerta básica

de la familia TTL es la puerta NO-Y (NAND).Su tensión de alimentación

característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5 un rango muy

estrecho, debido a esto, los niveles lógicos vienen definidos por el rango

de tensión comprendida entre 0,2V y 0,8V para el estado L (bajo) y los

2,4V y Vcc para el estado H (alto).

La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor

característica, ciertamente esta particularidad le hace aumentar su

consumo siendo su mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido

diferentes versiones de TTL como FAST, SL, S, etc. y últimamente los

TTL: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de

los 250 Mhz.

Las principales compuertas según Mano, (1982, p. 58) son las siguientes:

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• Compuerta lógica OR: esta compuerta en capas de realizar

operaciones de sumas lógicas entre dos o más entradas binarias, cuya

salida será alta (1) si al menos una de las entradas es alta y baja (0) si

todas las entradas son bajas. En la figura 1 se muestra representado la

compuerta OR.

Figura 1: Representación de la compuerta OR. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

Compuerta lógica AND: estas son capaces de realizar operaciones de

multiplicación lógica entre dos o mas entradas binarias, cuya salida será

alta (1) si todas las entradas son altas y baja (0) si al menos una de las

entradas es baja. Ver figura 2 para idealizar su representación simbólica

el dataste.

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Figura 2: Representación de la compuerta AND. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

• Compuerta lógica NOT (Inversor): este tipo de compuerta es capaz

de invertir la señal de entrada recibida, es decir si la entrada es 1 lógico la

salida será 0 lógico y viceversa, para esta conversión se requiere solo

una entrada. En la figura 3 esta representada la compuerta NOT.

Figura 3: Representación de la compuerta NOT. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

A partir de las compuertas lógicas OR Y AND se derivan las

compuertas NOR y NAND respectivamente que se describen a

continuación:

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• Compuerta lógica NOR: Esta compuerta opera con una compuerta

OR seguida de una NOT, lo que quiere decir que actúa al contrario de la

compuerta OR, y su salida pasa a baja cuando cualquiera de sus

entradas son altas. Ver figura 4.

Figura 4: Representación de la compuerta NOR. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

• Compuerta lógica NAND: Esta compuerta opera con una

compuerta AND seguida de una NOT, lo que quiere decir que actúa al

contrario de la compuerta AND, y su salida pasa a alto cuando sus

entradas son bajas. Ver representación de la compuerta en la figura 5.

Figura 5: Representación de la compuerta NAND. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

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• Compuerta lógica XOR: Su nombre proviene de las siglas OR-

Exclusiva. Sólo habrá salidas altas (uno) cuando las entradas no tengan

el mismo valor. Uno de sus números de parte más común en la

familia TTL es, 7486. En la figura 6 se visualiza la representación de la

compuerta

Figura 6: Representación de la compuerta XOR. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

• Compuerta lógica XNOR: Como su nombre lo indica, es una OR-

EX con su salida negada. Esto significa que habrá un uno a la salida

cuando las entradas sean del mismo valor. Uno de sus números de parte

más común en la familia TTL es, 74266. La representación de la

compuerta se visualiza en la figura 7.

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Figura 7: Representación de la compuerta XNOR. Fuente: Texas Instruments Incorporated. 2003

4.1. CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA SERIE TTL Para la selección de cualquier familia lógica es necesario conocer las

condiciones de funcionamiento y sus características, las cuales las

distinguen una de otras y permite que su escogencia proporcione

mayores beneficios sobre las demás familias lógicas dependiendo de las

necesidades de uso. Estas características proporcionaran los

requerimientos necesarios para el buen funcionamiento y conducción del

circuito integrado (CI). Tocci, (1993, p. 409).

• Niveles de voltaje: Los niveles de voltaje de entrada y salida ya

sean altos o bajos hacen referencia a las condiciones en las cuales

operan los circuitos integrados, y estos niveles pueden variar

dependiendo de estas condiciones. Los voltajes máximos y mínimos se

refiere a las peores circunstancias de fuente de alimentación, temperatura

y condiciones de carga.

Page 25: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

37

• Voltajes nominales máximos: En la serie 74 los voltajes

aplicados a cualquiera de las entradas de un circuito integrado no debe

exceder de un voltaje +5.5 voltios, un voltaje superior aplicada a una de

estas entradas puede ocasionar una ruptura de la unión emisor-base (E-

B), al mismo tiempo existe un limite máximo de voltaje negativo aplicable

a una entrada TTL en este caso -0.5 voltios.

• Disipación de potencia: Se debe al desprendimiento de potencia

generado por el circuito integrado éste no se genera por el ni por la

liberación de otra compuerta ni sino por la fuente de poder, este

parámetro se expresa en mW (miliwatt).La cantidad total de potencia

disipada va depender del numero de compuertas que contenga el circuito

integrado, a mayor numero de compuertas mayor será la potencia

disipada.

• Retardo de propagación: Es el tiempo promedio que toma la señal

en propagarse desde la entrada hasta la salida y viene expresado en

nanosegundos (ns), esto se refiere al tiempo de operación que necesita

el integrado para generar la repuesta. El tiempo de propagación va

depender del número de compuertas por las cuales la señal tenga que

atravesar desde la entrada hasta la salida del circuito, esto quiere decir

que a menor número de compuertas el tiempo de propagación será

menor, esta característica es importante en los circuitos donde la

velocidad de operación sea un factor preponderante.

• Margen de Ruido: Es el ruido aceptable agregado a un circuito

que no causa distorsión en las señales salidas. Las señales de corriente

Page 26: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

38

AC y DC son el tipo mas común de ruido, en el caso de DC, viene dado

por los cambio de voltaje en la señal y en AC, viene dado por las

variaciones de corriente derivadas por las señales de interferencias

externas al circuito.

4.2. TIPOS DE FAMILIAS LOGICAS TTL Los circuitos integrados de la serie TTL ofrecen una gran diversidad de

compuertas y funciones. Estas difieren de acuerdo a la capacidad que

pasee con respecto a la velocidad, disipación de potencia, retardo de

propagación y el margen de ruido que tienen, además estas pueden

contener combinaciones de dichas características. Según Tocci, (1993, p

412) la seria TTL 74 se clasifica de la siguiente manera:

• Serie 74L, TTL de bajo consumo de Potencia: Estas tienen en

esencia el mismo circuito básico que la serie 74 estándar excepto que

todos los valores de resistencia se incrementan. Las resistencias mayores

reducen los requerimientos de potencia pero a expensas de retardos más

largos en la propagación. La serie 74L es ideal en aplicaciones en que la

disipación de la potencia es más crítica que la velocidad. Esta serie tiene

la disipación de potencia mas baja de toda la serie TTL.

• Serie 74H, TTL de alta velocidad: Posee una velocidad de

conmutación mucho mayor con un retardo de propagación promedio de

6ns, sin embargo esta velocidad se alcanza a costa de una mayor

Page 27: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

39

disipación de potencia. La compuerta básica NAND de esta serie tiene

una PD (promedio) de 23mW.

• Serie 74S, TTL Schottky: las series 74, 74H y 74L funcionan

mediante la conmutación hacia niveles de saturación, donde los

transistores que conducen lo hacen en la condición de saturación. Esta

forma de funcionamiento da origen a n retardo en el tiempo por

almacenamiento, tS, cuando el transistor conmuta de ENCENDIDO hacia

APAGADO, lo que limita la velocidad de conmutación del circuito.

La serie 74S disminuye este retardo de tS, al no permitir que el

transistor entre demasiado en saturación. Lo anterior se logra conectando

un SBD (diodo de barrera Schottky). El SBD tiene un voltaje de

dolarización en directo de solo 0.25V, esto reduce el exceso de corriente

de base y disminuye el retardo de tiempo por almacenamiento durante el

apagado.

• Serie 74LS, (LS-TTL), TTL Schottky de bajo consumo de potencia:

Es una versión de 74S con un menor consumo de potencia y velocidad.

Utiliza transistores de Schottky pero con valores más grandes de

resistencia. Los valores mayores de resistencia reducen el requerimiento

de potencia del circuito, pero a expensas de un aumento en los tiempos

de conmutación.

• Serie 74AS (AS-TTL), TTL Schottky avanzado: La serie 74AS

proporciona una mejora considerable en velocidad sobre la serie 74S con

un requerimiento de potencia mucho menor. Es mas rápida y su producto

Page 28: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

40

velocidad potencia es mucho menor, posee bajos requerimientos de

entrada, lo que significa un factor de carga de la salida mucho mayor.

• Serie 74ALS, TTL Avanzado Schottky de bajo consumo de

potencia: Posee mejoras en velocidad, potencia y retardo de propagación

con respecto a la serie 74AS.

5. CMOS La estructura del CMOS (Metal Oxido-Seminductor Complementary)

viene dado a partir de los MOS, fue en 1930 cuando se descubre que se

puede gobernar la conducción a través de un cristal aplicándole un campo

eléctrico perpendicular, a la que hoy se considera como el transistor de

efecto de campo. A finales de los años 30 se intenta sustituir los

conmutadores electromecánicos empleados en telefonía para establecer

las conexiones. En el año 1948 se realizo el primer transistor bipolar de

unión. En los años 60 vislumbra la posibilidad de elaborar funciones

lógicas mediante MOS, desde este momento empiezan a aparecer los

circuitos integrados primero bipolares y después MOS.

Debido a la baja velocidad que poseen los MOS se requirió la

necesidad de implementar una tecnología mas avanzada en cuanto las

necesidades de velocidad, a raíz de esta necesidad aparecen los CMOS.

Existen diferentes series en la familia CMOS, la serie 4000 y la 74C:

• Series 4000/14000: Tienen una disipación de potencia muy baja y

pueden operar en un amplio rango de suministro de voltaje (3 a 15V). Son

Page 29: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

41

muy lentos en comparación con TTL y otras series CMOS y tienen muy

bajas capacidades de corriente de salida. Sus terminales no son

eléctricamente compatibles con ninguna serie TTL.

• La Serie 74C, ha tenido mejoras y tiene varias subfamilias:

o Subfamilia 74C: Es compatible con terminales y equivalente

funcionalmente con TTL.

Las características de funcionamiento de esta serie son casi las mismas

que la de la serie 4000.

o Subfamilia 74HC/HCT (CMOS de alta velocidad): Es una mejora de

la serie 74C, tiene una corriente de salida mayor y su velocidad de

conmutación es 10 veces mayor, comparable con la serie 74LS. Son

compatibles con terminales y equivalente funcionalmente con TTL. Los

74HCT son eléctricamente compatibles pero los 74HC no lo son. Esta es

la serie que más se emplea.

o Subfamilia 74AC/ACT (CMOS avanzado): Es la serie más nueva,

es funcionalmente equivalentes con las series TTL, pero no es compatible

con terminales, ya que la selección de las terminales se han seleccionado

para mejorar la inmunidad al ruido.

5.1. CARACTERISTICAS DE LOS CMOS Estos presentan características compatibles en patillas, funciones y

tensiones con la celebre familia 54/74 TTL. Los CMOS aspiran alcanzar

las velocidades de la TTL e incluso de la TTL mas rápida que existe , una

Page 30: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

42

ventaja que presenta es su consumo que a frecuencias bajas o

relativamente bajas, puede ser centenares, miles o incluso millones de

veces inferior, de esto resulta nuevas posibilidades de aplicación. Los

desacoplo en CMOS son mucho mas severos y muy poco sensibles a las

variaciones de la tensión de alimentación.

Para que las compuertas lógicas CMOS funcionen adecuadamente

deben contener un rango de alimentación mayor a 3V pero menor a 18V y

los niveles lógicos de entrada deben oscilar entre 0.3xVdd y 0.7 xVdd y

para los niveles lógicos de salidas, oscilan entre 0 y Vdd.

Las primeras puertas CMOS de las serie 4000 son por lo general más

lentas que las puertas de las familias TTL. En años recientes ha

aumentado considerablemente la velocidad de funcionamiento. Las

familias avanzadas 74ACXX y 74ACTXX tienen tiempos de retardo del

orden de 7 ns y las familias recientes que trabajan con tensión de

alimentación inferiores (LVT, ALVC, ALVT) del orden de 2.5 ns.

Uno de los principales motivos del empleo de la lógica CMOS es su

muy bajo consumo de potencia. El consumo en reposo es muy bajo,

aumentando conforme aumenta la velocidad de conmutación.

Las entradas CMOS. Son muy sensibles a la electricidad estática y no

pueden dejarse sin conectar. Todas las entradas no utilizadas deben

conectarse a nivel alto o bajo o de lo contrario se reflejaran resultados

erróneos e incluso puede afectar el comportamiento del integrado a la

hora de realizar pruebas con este.

1111

Page 31: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

43

6. MICROCONTROLADORES En 1971, INTEL fabrica el primer procesador el 4004 con el objeto de

sustituir la CPU de terminales inteligentes fabricadas en esa fecha por

otras empresas, pero este resulto diez veces mas lento de lo requerido,

sin embargo fue comercializado. El 4004 podía direccionar solo 4096

localidades de memoria de cuatro bits, reconocía cuarenta y cinco

instrucciones y podía ejecutar una instrucción en 20 ns en promedio.

Para el año 1972 las aplicaciones del 4004 estaban muy limitadas por

su reducida capacidad y rápidamente INTEL desarrollo una versión más

poderosa el 8008, el cual podía manipular un bytes completo, por lo cual

fue un microprocesador de 8 bits. La capacidad de memoria se

incremento pero la velocidad de operación se mantuvo igual. En 1973 se

lanza al mercado el 8080, el primer procesador basado en tecnología

NMOS (No-chanel metal Oxido Semiconductor), la cual permite superar la

velocidad a 500.000 operaciones por segundo, además también se

incremento la capacidad de direccionamiento de memoria a 64 kbytes.

A partir del desarrollo del 8080 comenzó la revolución en el diseño de

microcomputadoras y la fabricación de microprocesadores en diferentes

empresas.

En 1975 Zilog lanza al mercado el Z80, uno de los microprocesadores

de 8 bits más poderosos. Esto provoca un avance en el mercado de

microcomputadoras de uso domestico y un caos en la reproducción de

lenguajes, sistemas operativos y programas.

Page 32: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

44

Posteriormente (1976), surgen las primeras microcomputadoras en un

solo chip, que mas tarde se denominaron microcontroladores, capaces de

controlar diversas facciones encontradas en los equipos que se utilizan a

diario.

Un microcontrolador, consiste en un sencillo pero complete

computador contenido en un circuito integrado de alta escala de

integración, este dispositivo normalmente de los siguientes elementos:

• Procesador o CPU (Unidad Central de Procesos)

• Memoria RAM. Para contener los datos

• Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.

• Líneas de E/S para comunicarse con el exterior.

• Diversos módulos para el control de periféricos

• Generador de pulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de

todo el sistema.

6.1. ARQUITECTURA INTERNA No cabe la menor duda de que los microcontroladores son un

computador que se encuentra encapsulado en un integrado, pero con

limitadas funciones designadas a cumplir una sola tarea. A pesar de que

contiene todos los componentes de un computador posee características

fijas que no pueden ser alteradas.

• Procesador: El procesador o CPU es una de las partes más

importantes del microcontrolador, puesto que es el responsable de la

Page 33: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

45

velocidad con la que se procesan los datos, tanto de entrada como de

salida y la forma en que deben operar.

Los elevados rendimientos en el procesamiento de las instrucciones

genero el empleo de procesadores de arquitectura Hardware, la cual

posee dos memorias, la de datos y la de programa, cada memoria

dispone de su respectivo bus, lo que permite, que la CPU pueda acceder

de forma independiente y simultánea a la memoria de datos y a la de

instrucciones. Como los buses son independientes éstos pueden tener

distintos contenidos en la misma dirección. En la figura 8 se muestra

como están los buses diseccionados a la memoria.

Figura 8: Arquitectura según el modelo HARVARD. Fuente: Angulo. 1999

Frente a la arquitectura hardware seguían las tradicionales basadas en

la arquitectura de Von Newmann, esquematizada en la figura 2 esta se

caracteriza porque la CPU se conectaba con una memoria única, donde

coexistían datos e instrucciones, a esta memoria se accede a través de

un sistema de buses único. Ver figura 9.

Page 34: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

46

Figura 9: Arquitectura según el modelo de Von Neumann. Fuente: Angulo. 1999

El CPU se encarga de direccional las instrucciones, decodificarlas,

ejecutar las instrucciones de operación, así como la búsqueda de

operándos y el almacenamiento del resultado para que sea destinado a

los dispositivos de salida. En este también se intervienen características

tanto de hardware como de software. Para la arquitectura y

funcionabilidad de los procesadores actuales existen otras tres de cuerdo

a las instrucciones que realiza.

o CISC (Complex Instruction Set Computer) Computadores de juego

de instrucciones complejo, que disponen de un repertorio de instrucciones

elevad, aproximadamente unas 80 instrucciones, algunas de ellas muy

sofisticadas y potentes, pero requieren muchos ciclos de máquina para

ejecutar las instrucciones complejas.

o RISC: (Reduced Instruction Set Computer) Computadores de juego

de instrucciones reducido, en los que el repertorio de instrucciones es

muy reducido, alrededor de 35 rutinas, las instrucciones son muy simples

y suelen ejecutarse en un ciclo máquina. Además los RISC deben tener

una estructura que admita aplicar la técnica de segmentación, esta

técnica permite al procesador realizar paralelamente la ejecución de una

Page 35: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

47

instrucción y la búsqueda de código de la siguiente. De esta manera, se

puede ejecutar una instrucción en un ciclo y ejecutar todas las

instrucciones a la misma velocidad. (Cada ciclo de instrucción son cuatro

ciclos de reloj).

o SISC. (Specific Instriction Set Computer) Computadores de juego

de instrucciones específico, esta se aplica microcontroladores diseñados

a realizar tareas concretas y donde el repertorio de instrucciones es

reducido y determinado, es decir las instrucciones se adaptan de acuerdo

a las necesidades de la aplicación.

Figura 10. Arquitectura Básica. Fuente: Angulo (1999)

• Memoria: En los microcontroladores la memoria esta contenida en

el mismo chip. Esta puede ser no volátil, la cual es para contener el

programa o no volátil que es la que se encarga de contener los datos. El

microcontrolador esta diseñado para almacenar en memoria todas las

instrucciones del programa de control, este no acepta memorias externas

Page 36: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

48

como, discos duro, discos flexibles y discos rígidos. Existen cinco tipos de

memorias ajustadas para soportas estas funciones.

o Memoria ROM (Read Only Memory): Esta es un tipo de memoria

de solo lectura cuya programación es realizada solo durante el proceso de

fabricación, su utilización se recomienda solo cuando se requieren series

muy grandes, debido a sus altos costos de diseño y material de trabajo.

o EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Esta es un

tipo de memoria que permite borrar y grabar el programa contenido tantas

veces como se desee, para esto se dispone de una ventana de cristal

contenida en el chip, la cual se somete a rayos ultravioletas para producir

el borrado del programa. Esta grabación se realiza a través de un

dispositivo que se encuentra conectado a un computador personal.

o OTP (One Time Programmable): Memoria no volátil de solo lectura,

la cual puede ser programada una sola vez. La programación se realiza a

través de un grabador acoplado a un computador personal sin

posibilidades de borrado. Debido a su sencillez es de bajo costo, se

recomienda en la utilización de series de producción corta.

o EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory):

Se trata de una memoria de solo lectura, la cual puede ser programada y

borrada eléctricamente a través de un dispositivo de grabación conectado

a un computador personal tantas veces como se quiera. No posee

ventana de cristal en la superficie.

o FLASH: Se trata de una memoria no volátil que puede ser

programada y borrada tantas veces se quiera, de la misma manera que

Page 37: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

49

EEPROM Y OTP. Es recomendable en aplicaciones donde se hace

necesario los mantenimientos a lo largo de la vida de cualquier producto,

donde generalmente se realizan cambios de algunos componentes, como

consecuencia de desgastes o mal funcionamiento, como sucede en los

vehículos.

• Puertos de entrada y salida: La función principal de los diferentes

pines que posee el microcontrolador es soportar las líneas de entrada y

salida (E/S) que comunican el computador interno con los periféricos

exteriores, debido a que estas líneas permitirán mostrar el funcionamiento

del chip.

De acuerdo al modelo de microcontrolador, las líneas de E/S se

destinan a proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y

control, es decir, estas proporcionaran la ruta adecuada para aceptar,

procesar y suministrar datos.

• Reloj Principal: Generalmente, los microcontroladores contienen

internamente un circuito oscilador de que genera una onda de frecuencia

cuadrada, que establece los impulsos de reloj, los cuales son necesarios

para sincronizar las operaciones del sistema.

Como el circuito de reloj frecuentemente se encuentra dentro del

microcontrolador, solo se necesitan algunos componentes externos para

seleccionar y estabilizar la frecuencia adecuada para realizar los

procesos. Estos componentes pueden ser, un cristal de cuarzo junto a

elementos pasivos o un resonador cerámico o una red R-C.

Page 38: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

50

Si se quiere disminuir el tiempo en que se ejecutan los procesos, es

necesario disminuir la frecuencia de reloj, pero esto lleva consigo un

incremento en el consumo de energía.

• Recursos específicos: En la actualidad, existen un sin numero de

fabricantes dispuestos a producir microcontrolador que contengan todos

los recursos necesarios en un solo chip. Algunos, en la estructura básica

pretenden aumentar las capacidades de memoria, otros incorporar

recursos que proporcionen un mayor funcionamiento, otros tratan de

reducir las prestaciones al mínimo para aplicaciones mas simples, etc.

El trabajo del diseñador será seleccionar el modelo que satisfaga todas

las necesidades de su aplicación, para así minimizar el coste, el software

y el hardware. Los principales recursos que poseen los

microcontroladores son los siguientes:

o Temporizadores o “Timers”: este se emplea para controlar periodos

de tiempo y para llevar la cuenta de funciones que ocurren en el exterior

del microcontrolador. Para la medida de tiempos, se carga un registro con

un valor inicial y a continuación este se incrementa o decrementa al ritmo

de los impulsos del reloj, hasta que llegue a cero, donde se producirá un

aviso.

o Perro guardián o “Watchdog”: este se encarga de realizar un reset

automáticamente en el sistema, cuando ocurre un fallo. Debido a que los

microcontroladores no cuentan con un supervisor personal las 24 horas

de su funcionamiento, requieren de este recurso para que cumpla la tarea

de supervisor.

Page 39: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

51

Se debe diseñar la el programa de trabajo que controla la tarea, de

manera que refresque o inicialice al perro guardián antes de que

provoque el reset. Si falla el programa o se bloquea, no se refrescara el

perro guardia y al completar su temporización, “ladrara y ladrara” hasta

provocar el reset.

o Protección ante fallo de alimentación o “Brownout”: Este se

encarga de proteger al microcontrolador cuando no esta recibiendo la

cantidad de voltaje necesario para su actividad, es decir, cuando no

cuenta con el voltaje mínimo para el funcionamiento. Mientras el voltaje

de alimentación (VDD) es inferior a un voltaje al de brownout el dispositivo

se mantiene peseteado, el microcontrolador empezara a funcionar cuando

el voltaje de alimentación sobrepase este valor.

o Estado de reposo o de bajo consumo: Existen varias ocasiones en

las que el microcontrolador debe esperar, sin hacer nada, a que se

genere algún proceso para empezar a trabajar nuevamente. Para ahorrar

energía los microcontroladores poseen una instrucción especial (SLEEP

en los PIC), que los pase al estado de reposo o de bajo consumo.

En este estado, el reloj se detiene y congela todos los circuitos

asociados, quedando en un profundo “sueño”. Al generarse una

interrupción, el microcontrolador despertara y se pondrá en

funcionamiento nuevamente.

o Conversor D/A (CDA): Consiste en transformar los datos digitales

producido del procesamiento del computador a su respectiva señal

Page 40: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

52

analógica, la cual es sacada al exterior a través de los patillas el circuito

integrado.

o Conversor A/C (CAD): Los microcontroladores que contienen este

recurso son capaces de procesar señales analógicas, las cuales son

abundantes en las aplicaciones. Suelen disponer de un multiplexor

conectado al CAD, aplicando diversas señales analógicas desde las

patitas del circuito integrado.

o Comparador analógico: algunos microcontroladores poseen en su

estructura interna un amplificador operacional que actúa como

comparados entre una señal fija de referencia y otra señal variable que es

aplicada por una de las patitas del integrado. La salida del comparador

será 1 ó 0 lógico según sea la señal mayor o menor que la otra.

También existen algunos modelos de microcontroladores que poseen

módulos de tensión de referencia que se pueden aplicar en los

comparadores.

o Modulador de anchura de impulsos o PWM: son dispositivos que

proporcionan en las terminales de salida impulsos de anchura variable,

que se muestran al exterior a través de las patitas del encapsulado.

o Puertos de E/S digitales: Todos los microcontroladores destinan

algunas de patitas para las líneas de E/S digitales. Generalmente, estas

líneas de E/S se agrupan en de ocho en ocho formando puertos.

Las líneas digitales de los puertos pueden establecerse como entrada

o como salida cargando un 1 ó un 0 en el bit apropiado de un registro

destinado a su configuración.

Page 41: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

53

o Puertos de comunicación: con el fin de que el microcontrolador

pueda comunicarse con otros componente externo a este, otros buses de

microprocesadores, buses de sistemas, buses de redes; algunos modelos

disponen de recursos que permiten esta tareas, entre los que destacan:

- UART, adaptador de comunicación serie asincronada.

- USART, adaptador de comunicación serie sincrona y asincrona.

- Puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros

microprocesadores.

- USB (Universal Serial Bus), que es un moderno bus serie para los PC.

- Bus I2C, que es un interfaz de dos tilos desarrollado por Philips.

- CAN (Controller Area Network), para permitir la adaptación con redes

de conexión multiplexado desarrollado conjuntamente por Bosch e Intel

para el cableado de dispositivos en automóviles. En EE.UU. se usa el

J1850.

6.2. HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE APLICACIONES Uno de los factores más importante en la elección del modelo del

microcontrolador es el soporte tanto de hardware como de software que

proporcione. Unas buenas herramientas para el desarrollo pueden ser un

apoyo importante para esta lección y el desarrollo del proyecto a la cual

esta destinado el microcontrolador.

Las principales herramientas de desarrollo se muestran a continuación:

Page 42: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

54

• Ensamblador: La programación en lenguaje ensamblador resulta

un poco complicado para el programador, este es un lenguaje único que

es capas de ser reconocido y ejecutado por el computador ya sea de uso

general o específico. También es llamado lenguaje maquina, esta

compuesto por una serie de instrucciones, que son las únicas que pueden

ser ejecutadas por el procesador, este otorga el dominio de todo el

sistema al programador.

• Compilador: La programación en un lenguaje de alto nivel (como el

C ó el Basic) permite disminuir el tiempo de desarrollo de un producto. No

obstante, si no se programa con cuidado, el código resultante puede ser

mucho más ineficiente que el programado en ensamblador. Las versiones

más potentes suelen ser muy caras, aunque para los microcontroladores

más populares pueden encontrarse versiones demo limitadas e incluso

compiladores gratuitos.

• Depuración: Debido a que los microcontroladores van a controlar

dispositivos físicos, los desarrolladores necesitan herramientas que les

permitan comprobar el buen funcionamiento del microcontrolador cuando

es conectado al resto de circuitos.

• Simulador: Son capaces de ejecutar en un PC programas

realizados para el microcontrolador. Los simuladores permiten tener un

control absoluto sobre la ejecución de un programa, siendo ideales para la

depuración de los mismos. Su gran inconveniente es que es difícil simular

la entrada y salida de datos del microcontrolador.

Page 43: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

55

• Placas de evaluación: Se trata de pequeños sistemas con un

microcontrolador ya montado y que suelen conectarse a un PC desde el

que se cargan los programas que se ejecutan en el microcontrolador. Las

placas suelen incluir visualizadores LCD, teclados, LEDs, fácil acceso a

los pines de E/S, etc.

• Emuladores de circuito: Se trata de un instrumento que se coloca

entre el PC anfitrión y el zócalo de la tarjeta de circuito impreso donde se

alojará el microcontrolador definitivo.

7. TIPOS DE PIC Existen diversas familias de PIC, pero las más básicas son:

• PIC16C5x: instrucciones de 12 bit, 33 instrucciones, 2 niveles de

acumulador, sin interrupciones. En algunos casos la memoria es del tipo

ROM, definida en fábrica. En la figura 11 se muestra el datasheet

correspondiente.

Figura 11. DataSheet Del PIC16C5x. Fuente: Microchip 2003

Page 44: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

56

• PIC16Cxx: instrucciones de 14 bit, 35 instrucciones, 8 niveles de

acumulador. El PIC16C84 posee memoria EEPROM. La arquitectura del

PIC16C84 se mantiene para todos los microcontroladores de esta

subfamilia, diferenciándose unos de otras en algunas características. En

la figura XX se muestra el data Sheet del PIC16Cxx. En la figura 12

muestra el datasheet del PIC16CXX.

Figura 12. Data Sheet Del PIC16C5x. Fuente: Microchip 2003

• PIC 16F84: La memoria de programa es de l K palabras de l4 bits,

pero de tipo Flash. La memoria de datos RAM tiene 68 registros de

tamaño byte de propósito general, en lugar de 36. Ver datasheet en la

figura 13.

Page 45: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

57

Figura 13. Data Sheet Del PIC16F84. Fuente: Microchip 2003 • PIC16CR84: La memoria de programa es de IK palabras de 14 bits

tipo ROM y la de datos tiene iguales características que el PIC16F84.: La

memoria de programa es de 1K palabras de 14 bits tipo ROM y la de

datos tiene iguales características que el PIC16F84. en la figura 12 se

muestra su datasheet.

Figura 14. Data Sheet Del PIC16CR84. Fuente: Microchip 2003

• PIC16F83: La memoria de programa es de 512 palabras de 14 bits

y la RAM de datos tiene 36 bytes de registros de propósito general. L

dataste de este PIC contiene la misma configuración del PIC16F84

Page 46: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

58

• PIC16CR83: Igual que el PIC16F83, pero la memoria de

instrucciones es de tipo ROM, o sea, sólo grabable durante el proceso de

fabricación y utilizada en grandes series. El elemento diferencial más

importante del PIC16C84 respecto al resto de los elementos de la familia

media de los PIC, es que la su memoria de programa es del tipo

EEPROM y en el caso del PIC16F84 es que su memoria es del tipo Flash,

por lo demás, otros dispositivos de esta familia disponen de más

memoria, tienen más periféricos, etc.

• PIC17Cxx: instrucciones de 16 bit, 55 instrucciones, 16 niveles de

acumulador. A menos que se indique, la memoria es del tipo EPROM.

• PIC12CFXXX: Su principal característica es su reducido tamaño, al

disponer de 8 patitas. Se alimentan con un voltaje de corriente continua

comprendido entre 2,5 Vy 5,5 V, y consumen menos de2 mA cuando

trabajan a 5 V y 4 MHz. El formato de sus instrucciones puede ser de 12 o

de 14 bits y su repertorio es de 33 instrucciones, respectivamente. Los

PICS de 8 patas, pueden destinar hasta 6 patas como líneas de E/S para

los periféricos ya que disponen de un oscilador interno. Se caracteriza por

contener 512 localizaciones de dirección para el programa (memoria de

programa), posee direccionamiento directo, indirecto y relativo para los

datos y las instrucciones. Oscilador interno de 4MHz RC con calibración

programable y posee un modo sleep para ahorro de energía. Con un set

de 33 instrucciones. En la figura 13 se muestra el data sheet

correspondiente.

Page 47: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

59

Figura 15. Data Sheet del PIC12CFXX. Fuente: Microchip 2003 • PIC16F877: Es uno de los primeros dispositivos que usan la

innovadora tecnología de memoria migrable permitiendo la máxima

flexibilidad de diseño y rendimiento del diseño. La tecnología de memoria

migrable proporciona compatibilidad de software y de encapsulado entre

todos los microcontroladores FLASH, OTP y ROM equivalentes

permitiendo al diseñador adaptar la tecnología de memoria del

microcontrolador al ciclo de vida de la aplicación, proporcionando una fácil

migración hacia una solución de menor coste cuando sea conveniente. En

la figura 14 se visualiza el data sheet del PIC16F877.

Page 48: CAPIULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …

60

Figura 16: Data Sheet del PIC16F877. Fuente: Microchip (2003) 8. MICROCONTROLADOR SELECCIONADO (PIC16F877) Los microcontroladores están conquistando el mundo. Están presentes

en nuestro trabajo, en nuestra casa y en nuestra vida en general. Se

puede encontrar controlando el funcionamiento de los ratones y teclados

de las computadoras, en los teléfonos, en los hornos microondas y los

televisores de nuestro hogar. Un microcontrolador es un computador

completo, aunque de limitadas prestaciones, que esta contenido en el

chip de un circuito integrado y se destina a gobernar una sola tarea. Es un

sistema cerrado que no se puede cerrar. Según la teoría de Microchip

Technology (1998).

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61

Se elige una familia de microcontroladores, los PIC de Microchip

Tecnology Inc. Dentro de ella se selecciona un modelo concreto, el

PIC16F877. Las razones que impulsan a esta decisión es que estos

microcontroladores son sencillos, modernos, rápidos, económicos,

además los programas pueden se escritos y borrados infinidades de

veces, incluyen puertos designados para ser configurados como puertos

de transmisión y recepción serial. Son numerosas las ocasiones en las

que es necesario almacenar datos con el fin de que estos permanezcan a

la disposición, para leerlos o modificarlos, a pesar de que se presenten

cortes de energía o se desconecte el sistema.

Han sido innumerables las soluciones a esta necesidad, y ellas van

desde la memoria RAM, alimentadas con baterías de litio para brindar

alimentación de respaldo en caso de cortes de energía, hasta dispositivos

magnéticos para almacenar la información. Con todo lo anterior, las

soluciones planteadas tienen un gran inconveniente, el dispositivo que se

utiliza como memoria de datos se encuentra por fuera del circuito

integrado del microcontrolador, por lo tanto se necesita, además de

espacio adicional para éste, diseñar la disposición de las líneas de

control, de datos, de direcciones, etc., lo que involucra necesariamente

inconvenientes, tiempo y, por supuesto, dinero.

El PIC16F877 resuelve con creces las necesidades planteadas, debido

a que tiene incorporada una memoria EEPROM de datos de 64

posiciones, cada una de 8 bits, en este no se precisan baterías de

respaldo para mantener los datos, ni espacio adicional, ni trazar líneas

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complejas entre la CPU y la memoria, todo esta incluido en el mismo

circuito integrado.

8.1. CARACTERISTICAS DEL PIC16F877 Este microcontrolador pertenece a la gama media de la familia de los

PIC, aunque se le introdujo como variante memoria de programa tipo

FLASH.

8.1.1. RECURSOS FUNDAMENTALES Todos los microcontroladores poseen características propias que

definen su funcionabilidad y rapidez con la que pueden operar, y los

recursos que contiene, que vienen a ser todos aquellos parámetros de

frecuencia, memoria de datos, velocidad de instrucción, entre otros.

Microchip Electronics, los describe de la siguiente manera.

- Procesador de arquitectura RISC avanzada.

- Repertorio de 35 instrucciones con 14 bits de longitud. Todas ellas se

ejecutan en un ciclo de instrucción, menos la de salto que tardan dos.

- Frecuencia máxima de 20 MHz.

- 14.336 bytes de memoria FLASH de programa.

- 256 Bytes EEPROM y 368 Bytes RAM como memoria de datos.

- Encapsulados de 40 a 44 patas.

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63

- 14 fuentes de interrupción interna.

- Pila con 8 niveles.

- Modos de direccionamiento directo, indirecto y relativo.

- Perro guardián (WDT).

- Código de protección programable.

- Modo SLEEP de bajo consumo.

- ICSP (Programación serie en circuito).

- Voltaje de alimentación entre 2 y 5,5 V.

- Bajo consumo (menos de 2 mA y 5MHz).

8.1.2. PROCESADOR RISC CON ARQUITECTURA HARVARD Esta arquitectura se caracteriza por la independencia entre la memoria

de código y la de datos. Así, tanto la capacidad como el tamaño de los

buses de cada memoria se adaptan estrictamente a las necesidades del

diseño, facilitando el trabajo en paralelo de las dos memorias, lo que

permite obtener altas cotas de rendimiento. Angulo(1.999, p.6) expresa

”En la arquitectura Harvard son independientes la memoria de

instrucciones y la memoria de datos y cada una dispone de su propio

sistema de buses para el acceso. Esta dualidad, además de propiciar el

paralelismo, permite la adecuación del tamaño de las palabras y los buses

a los requerimientos específicos de las instrucciones y de los datos”.

En la figura 17 se observa la arquitectura del PIC16F877. Se puede

observar que la memoria donde se encuentran las instrucciones está

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64

direccionada por el contador de programa en conexión con la Pila de 8

niveles. La memoria de datos RAM contiene el banco de registros

específicos y el banco de registros de propósito general y transfiere

información bidireccional por el bus de datos de 8 líneas que interconecta

todos los elementos. Finalmente, el camino de datos está formado por

una ALU de 8 bits que trabaja conjuntamente con el registro de trabajo W.

Figura 17: Arquitectura tipo Harvard de los PIC16F877. Fuente: Angulo (2000)

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9. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN Son las herramientas empleadas por el usuario para desarrollar

programas, que luego van ha ser ejecutados por el ordenador. Como por

ejemplo lenguaje C, visual Basic, pascal, entre otros.

Uno de los lenguajes de programación mas eficaz a la hora de

desarrollar programas de aplicación y el cual va hacer objeto de interés en

el estudio es el Visual Basic.

9.1 VISUAL BASIC Es un potente sistema de programación que se podrá utilizar para

construir en forma rápida y eficiente aplicaciones bajo ambiente Windows.

En términos generales Suarez (1998), expresa es uno de los tantos

lenguajes de programación que podemos encontrar hoy en día. Dicho

lenguaje nace del BASIC (Beginner´s All-purpose Symbolic Instruction

Code) que fue creado en su versión original en el Dartmouth College, con

el propósito de servir a aquellas personas que estaban interesadas en

iniciarse en algún lenguaje de programación. Luego de sufrir varias

modificaciones, en el año 1978 se estableció el BASIC estándar. La

sencillez del lenguaje ganó el desprecio de los programadores avanzados

por considerarlo "un lenguaje para principiantes".

Primero fue GW-BASIC, luego se transformó en QuickBASIC y

actualmente se lo conoce como Visual Basic y la versión más reciente es

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66

la 6 que se incluye en el paquete Visual Studio 6 de Microsoft. Esta

versión combina la sencillez del BASIC con un poderoso lenguaje de

programación Visual que juntos permiten desarrollar robustos programas

de 32 bits para Windows. Esta fusión de sencillez y la estética permitió

ampliar mucho más el monopolio de Microsoft, ya que el lenguaje sólo es

compatible con Windows, un sistema operati vo de la misma empresa.

Visual Basic ya no es más "un lenguaje para principiantes" sino que es

una perfecta alternativa para los programadores de cualquier nivel que

deseen desarrollar aplicaciones compatibles con Windows.

En este informe se explican algunos términos y/o características de

mismo con la finalidad de aprender mas sobre este Programa y manejarlo

con facilidad.

Visual Basic es un lenguaje de programación que se ha diseñado para

facilitar el desarrollo de aplicaciones en un entorno grafico (GUI-

GRAPHICAL USER INTERFACE) Como Windows 98, Windows NT o

superior.

9.1.1. CARACTERÍSTICAS DE VISUAL BASIC Para el diseño de algunos sistemas se requiere realizar conexiones

con otras aplicaciones que puedan ayudar o generar eventos, que se

realizan con frecuencia, o estructurar datos, características que Visual

Basic presenta para su aplicación.

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• Diseñador de entorno de datos, es posible generar, de manera

automática conectividad entre controles y datos mediante la acción

de arrastrar y colocar sobre formularios o informes.

• Los Objetos Actives son una nueva tecnología de acceso a datos

mediante la acción de arrastrar y colocar sobre formularios o informes.

• Asistente para formularios: Sirve para generar de manera automática

formularios que administran registros de tablas o consultas

pertenecientes a una base de datos, hoja de calculo u objeto (ADO-

ACTIVE DATA OBJECT)

• Asistente para barras de herramientas es factible incluir barras de

herramientas personalizadas, donde el usuario selecciona los botones

que desea visualizar durante la ejecución.

• En las aplicaciones HTML: Se combinan instrucciones de Visual Basic

con código HTML para controlar los eventos que se realizan con

frecuencia en una pagina web.

• La Ventana de Vista de datos proporciona acceso a la estructura de

una base de datos. Desde esta también acceso al Diseñador de

Consultas y diseñador de Base de datos para administrar registros.

9.1.2. ENTORNO DE VISUAL BASIC. Esta herramienta incluye en su paquete infinidades de prestaciones

para que el usuario tenga a la mano todos los recursos necesarios para

realizar el sistema.

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• Barra de titulo: muestra el nombre del proyecto y del formulario que se

está diseñando actualmente

• Barra de menús: agrupa los menús despegables que contienes todas

las operaciones que pueden llevarse a cabo con Visual Basic 6.0.

• Barra de herramientas estándar: contienen los botones que se utilizan

con mayor frecuencia cuando se trabaja con un proyecto. Simplifica la

elección de opciones de los menús Archivo, Edición, Ver y Ejecutar;

además, en el área derecha presenta la ubicación (coordenadas) y el

tamaño del objeto seleccionado.

• Ventana de formulario: es el área donde se diseña la interfaz

gráfica, es decir, es donde se inserta electo gráficos, como botones,

imágenes, casilla de verificación, cuadros de listas, etc.

• Cuadro de herramientas: presenta todos los controles necesarios para

diseñar una aplicación, como cuadros de texto, etiquetas, cuadros de

listas, botones de comandos, etc.

• Ventana de proyecto: muestra los elementos involucrados en el

proyecto, como formularios, módulos, controles oxc, etc. Cada elemento

puede seleccionarse en forma independiente para su edición.

• Ventana de posición del formulario: muestra la ubicación que tendrá el

formulario en la pantalla, cuando ejecute la aplicación. Esta ubicación

puede cambiarse si se hace clic con el botón izquierdo del mouse.

• La Ventana propiedades muestra todas las propiedades del control

actualmente seleccionado, en este caso muestra las propiedades del

Form1, luego podemos ver que abajo dice "Form1 Form", lo que está en

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negrita es el nombre del objeto, y lo que le sigue es el tipo de objeto, en

este caso es un Formulario (Form).

C. DEFINICIÓN DE TERMINOS BASICOS • Abanico de salida (cargado): Especifica el número de cargas

estándar que pueden impulsar la salida de una compuerta sin

menoscabar su operación normal. Tocci, (1993, p.67)

• Capacitor: Consiste en dos placas, que están separadas por un

material aislante, que puede ser aire u otro material "dieléctrico", que no

permite que éstas (las placas) se toquen. www.unicrom.com

• Carga estándar: Es la cantidad de corriente necesaria por una

entrada de otra compuerta en la misma familia CI. Tocci, (1993, p.67)

• Circuito digital: Es donde se emplea el diseño de sistemas. Mano,

(1993, p. 30)

• Circuito integrado: Es un cristal semiconductor pequeño de silicio,

llamado pastilla, que contiene componentes eléctricos como transistores,

diodos, resistores, y capacitares. Mano, (1993, p. 30)

• Circuito electrónico: También se denomina circuito lógico ya que,

con la entrada apropiada, establecen trayectorias lógicas de

manipulación. Mano, (1993, p. 28)

• Compuerta lógica: Son bloque de hardware que producen una

señal de salida lógica 1 o lógica 0 y se satisfacen los requisitos de la

entrada lógica. Mano, (1993, p. 29)

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• Cristal: El cristal de cuarzo es utilizado como componente de

control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las

vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica.

• Diodo: Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede

encontrar prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se

fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

www.unicrom.com

• Disipación de potencia: Es la potencia suministrada requerida para

operar la compuerta. Mano, (1993, p. 67)

• Hardware: Es el conjunto de componentes de un sistema

informático. Enciclopedia Microsoft Encarta, (2002)

• Margen de ruido: Es el máximo voltaje de ruido añadido a la señal

de entrada de un circuito digital que no causa un cambio indeseable en la

salida del circuito. Tocci, (1993, p.68)

• Memoria RAM: Memoria de lectura aleatoria. Mano, (1993, p. 301)

• Memoria ROM: Memoria de solo lectura, es un dispositivo de

memoria (o almacén) en el cual se almacenan un conjunto fijo de

información binaria. Mano, (1993, p. 185)

• Microprocesador: Es un CPU en un solo circuito integrado, es una

microcomputadora en un solo circuito integrado

• Programa: Es un conjunto de instrucciones codificadas que se

almacenan en la memoria interna de la computadora con todos los datos

que el programa requiere. Gonzáles (1999)

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• Protoboard: Es un material que nos permite interconectar

elementos electrónicos (resistencias, transistores, circuitos integrados)

esta tableta nos facilita el armado de sistemas electrónicos sin la

necesidad de soldar componentes. Departamento de Ingeniería Eléctrica

y Electrónica, Tecnológico de Monterrey.

• Resistencia: Es el valor de oposición al paso de la corriente (sea

directa o alterna) que tiene el resistor o resistencia. www.unicrom.com

• Retardo de propagación: Es el retardo de tiempo de transición

promedio para que una señal se propague desde la entrada a la salida

cuando la señal binaria cambia en valor. Tocci, (1993, p.67)

• Software: Es el conjunto de programas y sistemas operativos que

comandan los procesos internos de la maquina, para ejecutar las ordenes

que este recibe del operador. Enciclopedia Practica de la Informática y

Computación. (1999, Tomo 1, p. 21).

• Transistor: es un amplificador de corriente , al introducir una

cantidad de corriente por una de sus patillas (base), este entregará por

otra (emisor), una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama

amplificación. Este factor se llama β (beta) y es un dato propio de cada

transistor. www.unicrom.com

• Unidad Central de proceso (CPU): Es el cerebro de una

computadora, de manera mas precisa, es la parte de una computadora

que se encarga de ordenar y controlar el proceso y la transferencia de

información. La CPU interpreta las instrucciones del programa y coordina

su ejecución. Angulo, (1999, p. 255)

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D. SISTEMAS DE VARIABLES

Aquí se presentan las variables de estudio que posee el tema de

investigación, donde se exponen de acuerdo a su definición, tanto

conceptual como operacional, debido que estas deben ser aclaradas para

que el objetivo a alcanzar en la indagación este claramente definido.

Variables • Banco de pruebas para la comprobación del funcionamiento de las

compuertas lógicas TTL básicas.

Definición Conceptual • Banco de pruebas: Es un equipo que tiene la capacidad de

determinar el grado de funcionamiento que presenta un dispositivo,

siendo una herramienta conformada por una serie de circuitos

electrónicos que se acoplan para generar resultados acerca del estado

del mismo. Se caracteriza por emitir una repuesta acorde a la magnitud

de los parámetros establecidos por el usuario, tomando en cuenta las

especificaciones del elemento que se somete a prueba. (Borjas,

Entrevista personal, 2001).

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• Comprobación: Verificar, confirmar la veracidad o exactitud de algo.

Diccionario de la Real Academia Española

• Compuerta lógica TTL: es un elemento que toma una o más

señales de entrada y produce una salida binaria apropiada, dependiendo

exclusivamente del estado de las entradas.

Definición operacional La comprobación mediante este banco de pruebas se realizará a

través de la consulta de los datos reales de funcionamiento de los

elementos que se someterán a prueba y los arrojados por estos,

comparándolos entre si, para así determinar el estado en que se

encuentran.

Los datos reales estarán almacenados en una base de datos y serán

seleccionados por medio de un computador (teclado) para posteriormente

llevar a cabo el proceso de comparación, un software especialmente

diseñado se encargara de procesar los datos y de generar el informe de

los resultados, partiendo desde el criterio de que los resultados que no

concuerden con los reales serán tomados como fallas en el circuito

integrado.