FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Programa de la Asignatura: DISEÑO DIGITAL
Clave: 1617 Núm. de créditos: 10
Carrera: ING. ELECTRICO ELECTRONICO
ING. EN COMPUTACION
ING. EN TELECOMUNICACIONES
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 96
Semestre: 7º, 7º, 7º
Horas a la semana:
Teoría: 4 Obligatoria: SI
Prácticas: 2 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno analizará y diseñará sistemas digitales combinacionales y
secuenciales con circuitos discretos estándares y con dispositivos
lógicos programables.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I. SISTEMAS DE NUMERACION. 2
II. CODIGOS. 2
III. ALGEBRA DE BOOLE. 6
IV. TECNICAS DE MINIMIZACION. 10
V. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES. 6
VI. CIRCUITOS COMBINACIONALES. 16
II. CIRCUITOS SECUENCIALES. 22
______
64
PRACTICAS DE LABORATORIO. 32
______
96
ASIGNATURAS CONSECUENTES OBLIGATORIAS :
DISEÑO CON MICROPROCESADORES (PARA INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES)
DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES (PARA INGENIERIA EN COMPUTACIÓN)
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. SISTEMAS DE NUMERACION.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá y utilizará los diferentes sistemas
de numeración.
CONTENIDO:
I.1 Representación de los números.
I.2 Conversión de base M a base 10.
I.3 Conversión de base 10 a base M.
I.4 Sistema binario, octal y hexadecimal.
I.5 Conversión de base binaria a octal y viceversa.
I.6 Conversión de base binaria a hexadecimal y
viceversa.
I.7 Operaciones aritméticas con números no signados
I.8 Sistemas de numeración complementarios.
I.9 Representación binaria de números signados.
I.10 Operaciones aritméticas con números binarios
signados.
II. CODIGOS.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno utilizará los diferentes códigos empleados
en los sistemas digitales.
CONTENIDO:
II.1 Introducción.
II.2 Bits, bytes, palabras y nibbles.
II.3 Códigos binarios, BCD, reflejados, exceso 3,
alfanuméricos y Gray.
II.4 Paridad y detección de errores.
III. ALGEBRA DE BOOLE.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno manejará el álgebra de Boole para poder
manipular las funciones booleanas en sus diferentes
formas de expresión.
CONTENIDO:
III.1 Definición axiomática del álgebra de Boole.
III.2 Teoremas y propiedades del álgebra de Boole.
III.3 Funciones Booleanas.
III.4 Tablas de verdad.
III.5 Forma canónica de funciones de Boole.
III.5.1 Forma canónica en suma de productos.
III.5.2 Forma canónica en producto de sumas.
III.6 Relación de operadores y variables del álgebra
de Boole con los símbolos lógicos.
III.7 Transformación de una función de Boole a su
diagrama lógico.
IV. TECNICAS DE MINIMIZACION.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno minimizará cualquier función de Boole de N
variables seleccionando el método más adecuado.
CONTENIDO:
IV.1 Teoremas de reducción.
IV.2 Método de mapas de Karnaugh.
IV.3 Método de mapas de Karnaugh con variables
dentro del mapa (map-entered variables).
IV.4 Método de Quine Mac.Cluskey.
V. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES.
ANTECEDENTES:
Dispositivos y Circuitos Electrónicos.
OBJETIVO:
El alumno analizará circuitos lógicos partiendo de
su relación con el álgebra de Boole y comprender
el funcionamiento de las diferentes familias
lógicas.
CONTENIDO:
V.1 Compuertas lógicas.
V.2 Elementos que constituyen a las compuertas lógicas.
V.3 Escala de integración de los circuitos integrados.
V.4 Convención de lógica.
V.4.1 Convención de lógica positiva.
V.4.2 Convención de lógica negativa.
V.5 Tabla de voltajes.
V.6 Características de las familias lógicas.
V.6.1 Lógica de diodos (DL).
V.6.2 Lógica de transistor-diodo (DTL).
V.6.3 Lógica de resistencia-transistor (RTL).
V.6.4 Lógica de transistor-transistor (TTL)
V.6.5 Lógica de emisor acoplado (ECL).
V.6.6 Lógica de inyección integrada.
VI. CIRCUITOS COMBINACIONALES.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno analizará y diseñará circuitos lógicos
combinacionales con circuitos integrados de pequeña
y mediana escala de integración.
CONTENIDO:
VI.1 Transformación de las funciones de Boole a
circuitos lógicos equivalentes usando circuitos
de pequeña escala de integración (SSI).
VI.1.1 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando compuertas
AND y OR.
VI.1.2 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando compuertas
NAND.
VI.1.3 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando compuertas NOR.
VI.1.4 Compuertas lógicas EXOR y EXNOR.
VI.2 Circuitos lógicos de mediana escala de integración.
VI.2.1 Sumadores.
VI.2.2 Restadores.
VI.2.3 Multiplicadores binarios.
VI.2.4 Comparadores.
VI.2.5 Verificadores de paridad.
VI.2.6 Codificador de BCD a 7 segmentos.
VI.2.7 Decodificadores.
VI.2.8 Multiplexores.
VI.2.9 Dispositivos lógicos programables (PLD).
VI.2.9.1 Memorias (PROM).
VI.2.9.2 Arreglos lógicos programables
(PLA).
VI.2.9.3 Lógica de arreglo programable
(PAL).
VI.3 Transformación de las funciones de Boole a
circuitos lógicos equivalentes usando circuitos
de mediana escala de integración (MSI).
VI.3.1 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando multiplexores.
VI.3.2 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando decodificadores.
VI.3.3 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando memorias.
VI.3.4 Transformación de funciones de Boole a
sus circuitos lógicos usando PAL.
VI.4 Riesgos en circuitos lógicos combinacionales.
VI.4.1 Riesgo en funciones (function hazards).
VI.4.2 Riesgo en lógica (logic hazard).
VI.4.3 Diseño de circuitos lógicos combinacionales
sin riesgos.
VI.5 Análisis y diseño de circuitos lógicos combinacionales
asistido por computadora.
VII. SISTEMAS SECUENCIALES.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno analizará y diseñará circuitos lógicos
secuenciales con circuitos de pequeña y mediana
escala de integración.
CONTENIDO:
VII.1 Estructura de la máquina secuencial de Mealy y
la máquina secuencial de Moore.
VII.1.1 Estado presente y estado siguiente.
VII.1.2 Etapa de decodificación de estado
siguiente.
VII.1.3 Etapa de decodificación de salida.
VII.1.4 Elementos de memoria.
VII.2 Diagrama de máquinas de estado algorítmico
(carta ASM).
VII.3 Flip-flops.
VII.3.1 Flip-flop RS asíncrono y síncrono.
VII.3.1.1 Tabla característica.
VII.3.1.2 Ecuación característica.
VII.3.1.3 Carta ASM.
VII.3.2 Flip-flop D asíncrono y síncrono.
VII.3.3 Flip-flop T asíncrono y síncrono.
VII.3.4 Flip-flop JK asíncrono y síncrono.
VII.3.5 Flip-flop maestro-esclavo.
VII.4 Sistemas secuenciales síncronos.
VII.4.1 Definición del sistema secuencial
síncrono.
VII.4.2 Diagrama de máquinas de estado
lgorítmicas(carta ASM).
VII.4.3 Asignación de estados.
VII.4.4 Tabla de estados.
VII.4.5 Algorítmos para la reducción de estados.
VII.4.6 Diagramas de tiempo.
VII.4.7 Diseño de máquinas secuenciales síncronas
usando circuitos combinacionales de pequeña
escala de integración.
VII.4.8 Diseño de máquinas secuenciales síncronas
usando circuitos combinacionales como
multiplexores y decodificadores.
VII.4.9 Diseño de contadores asíncronos.
VII.4.9.1 Diseño de contadores de
anillo.
VII.4.9.2 Diseño de contadores de
anillo ascendentes y
descendentes.
VII.4.9.3 Diseño de registros de
corrimiento.
VII.4.10 Diseño de máquinas secuenciales síncronas
usando PLD.
VII.4.10.1 Diseño usando memorias.
VII.4.10.2 Diseño usando PLA.
VII.4.11 Análisis y diseño de máquinas secuenciales
síncronas asistido por computadora.
VII.5 Sistemas secuenciales asíncronos.
VII.5.1 Procedimiento de análisis.
VII.5.2 Procedimiento de diseño.
VII.5.3 Tabla primitiva de flujo.
VII.5.4 Tabla de implicación.
VII.5.5 Mapas de excitación.
VII.5.6 Carreras (Races).
VII.5.7 Riesgos (Hazards).
VII.5.8 Diseño de sistemas secuenciales
asíncronos con circuitos de pequeña
escala de integración.
VII.5.9 Diseño de sistemas secuenciales
asíncronos con circuitos PLD.
VII.5.10 Análisis y diseño de circuitos
secuenciales asíncronos asistido por
computadora.
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X)
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio (X)
Prácticas de campo ( )
Otras: Uso del simulador PSPICE
para circuitos digitales
BIBLIOGRAFIA
TEXTOS BASICOS Temas de la materia para los que se recomienda:
Sandige Richard S. Todos
"Modern digital design"
McGraw Hill
E. E. U. U., 1990
Fletcher William I. Todos
"An engineering approach to digital design"
Prentice Hall
E. E. U. U., 1990
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
The technical Staff of Monolithic Memories Inc. VI, VII
"Designing with programmable array logic"
McGraw Hill
E. E. U. U., 1978
Mano M. Morris Todos
"Diseño digital"
Prentice Hall
México, 1987