![]() Ministerio de Cultura y Educación Universidad Nacional de San Luis Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias Departamento: Ingeniería Área: Electrónica |
| I - Oferta Académica | ||||||||||
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| II - Equipo Docente | ||||||||||||
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| III - Características del Curso | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| IV - Fundamentación |
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Introducir al alumno en los principios fundamentales de los sistemas digitales, y sentar así las bases para el análisis y el diseño de sistemas digitales modernos. Estudiar las técnicas elementales del diseño de sistemas de lógica combinatoria y secuencial, y el modelado de estos sistemas en herramientas de diseño asistido por computadora. Transmitir al alumno el conocimiento de los contenidos de la asignatura a través del desarrollo de clases teórico-prácticas, proyecto y diseño de problemas de aplicación real y validaciones en laboratorios experimentales.
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| V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje |
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Tras la aprobación del curso, los alumnos serán capaces de:
1. Comprender el principio de funcionamiento, parámetros funcionales y limitaciones de los dispositivos lógicos estándar para seleccionar las alternativas tecnológicas adecuadas en el diseño de sistemas digitales integrados. 2. Aplicar las técnicas, métodos y procedimientos de síntesis y optimización para el análisis y diseño de circuitos combinacionales y secuenciales basados en dispositivos lógicos estándar de aplicación general. 3. Analizar la documentación técnica, hojas de datos y especificaciones de componentes para seleccionar componentes óptimos y evaluar alternativas de implementación conforme a requerimientos de ingeniería. 4. Utilizar herramientas matemáticas y software de simulación y síntesis para modelar, verificar y analizar el comportamiento de sistemas digitales en entornos de laboratorio experimentales e informáticos. 5. Sintetizar estructuras y sentencias del Lenguaje de Descripción de Hardware (VHDL) para el diseño e implementación de circuitos combinacionales y secuenciales mediante dispositivos de lógica programable (CPLDs/FPGAs). |
| VI - Contenidos |
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• Unidad 1: Sistemas de numeración y códigos
Generalidades. Representación de los números. Sistemas de Numeración. Sistemas binarios, octal, hexadecimal. Códigos: binarios, decimales codificados en binario, continuos y cíclicos, alfanuméricos, detectores de error, correctores de error. • Unidad 2: Álgebra de Boole Definición y postulados. Teoremas del Álgebra de Boole. Funciones del Álgebra de Boole. Tabla de verdad de una Función lógica. Funciones importantes: O-exclusiva, equivalencia. • Unidad 3: Circuitos Digitales Combinacionales Sistemas combinacionales. Generalidades. Simplificación de las funciones lógicas. Métodos tabulares de Karnaugh. Bloques funcionales combinatorios, Decodificadores, Demultiplexores. Codificadores. Multiplexores. • Unidad 4: Dispositivos Lógicos Programables - Programación en VHDL Dispositivos Lógicos Programables (PLD) de tipo combinacional (PAL) y secuencial (PAL, GAL y CPLDs). - VHDL: Elementos del lenguaje. Estructura y organización. Estructuras de programación. Aplicación en el diseño de circuitos lógicos combinacionales y secuenciales. • Unidad 5: Aritmética en los códigos binarios Suma aritmética binaria. Realización de sumadores y generadores de acarreo. Resta binaria. Representación de los números negativos. Unidades Aritméticas y lógicas. Formato de representación de los números fraccionarios. • Unidad 6: Tecnología de los Circuitos digitales Familias lógicas integradas. Familias TTL y CMOS: circuitos básicos, distintas subfamilias. Compatibilidad entre distintas familias lógicas. Nociones sobre ECL y familias Bi-CMOS. • Unidad 7: Biestables, Multivibradores y Flip Flops El biestable SR como elemento fundamental de memoria. Biestable tipo D. Distintos tipos. Multivibradores astables y monoestables (redisparables y no redisparables). El temporizador integrado 555. Circuitos de aplicación. Flip Flops generalidades. Tabla de verdad, ecuación característica, tabla de excitación. Entradas de fuerza de preset y reset. Flip Flops JK, T y RS. • Unidad 8: Sistemas secuenciales Sistemas secuenciales asíncronos. Sistemas secuenciales síncronos. Contadores. Generalidades acerca de contadores. Contadores asincrónicos binarios y decimales. Contadores sincrónicos binarios y decimales. Síntesis. • Unidad 9: Registros y Memorias Memorias. Banco de registros como unidades de memoria. Capacidad. Direccionamientos. Acceso. Memorias RAM. Variantes de memorias. ROM. Convertidores Analógicos/Digitales y Digitales/Analógicos. • Unidad 10: Máquina elemental BLUE La arquitectura de Von Neumann. Descripción de una máquina elemental. La "Blue". El conjunto de instrucciones. La unidad de control. La unidad aritmética y lógica. Descripción del ciclo de búsqueda y del ciclo de ejecución. Programas para la "Blue". |
| VII - Plan de Trabajos Prácticos |
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Los trabajos prácticos realizados en la materia son de tres tipos: Prácticos de Aula, Laboratorios e Instalación/Simulación.
• PRACTICO 1: Sistemas y Códigos de Numeración (Práctico de Aula). • PRACTICO 2: Álgebra de Boole y Sistemas Combinacionales (Práctico de Aula). Laboratorio: Minimización e implementación en protoboard de función lógica. • PRACTICO 3: VHDL. Laboratorio: Diseño de circuitos lógicos combinacionales y secuenciales con software libre Xilinx. • PRACTICO 4: Sistemas Combinacionales y Aritmética Binaria (Práctico de Aula). Laboratorio: Implementar en protoboard sumador total. • PRACTICO 5: Sistemas Secuenciales (Práctico de Aula). Laboratorio 1: Implementar en protoboard distintos tipos de generadores de clock. Laboratorio 2: Implementar en protoboard contador de módulo 5. • PRACTICO 6: Familias Lógicas - Interfases (Práctico de Aula). Laboratorio 1: Implementar en protoboard llave lógica. Laboratorio 2: Implementar en protoboard interfase TTL a CMOS. Laboratorio 3: Implementar en protoboard driver de potencia. Laboratorio 4: Implementar en protoboard driver para motor paso a paso. • PROYECTO COMPLEMENTARIO: Proyectar y diseñar un inversor trifásico de baja tensión controlado por Arduino para control de motores brushless de baja potencia, usando técnicas digitales básicas. Certificando la calibración del instrumental de medición y el cumplimiento de las especificaciones técnicas y normas de seguridad del laboratorio. • PRACTICO 7a: Convertidores A/D y D/A (Práctico de Aula). Laboratorio: Implementar en protoboard un conversor D/A. • PRACTICO 7b: Memorias (Práctico de Aula). Laboratorio: Conectar en protoboard una memoria RAM y leer y grabar datos en la misma a través de llaves. • PRACTICO 8: Computadora básica BLUE (Práctico de Aula y Simulación). Laboratorio: Programas de aplicación con simulador en PC. |
| VIII - Regimen de Aprobación |
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A - METODOLOGÍA DE DICTADO DEL CURSO
La metodología de enseñanza-aprendizaje es teórico-práctica. Se dictan clases expositivas combinadas con interrogatorios, discusiones dirigidas, demostraciones y ejercitación práctica orientada a la resolución de problemas de ingeniería. B - CONDICIONES PARA REGULARIZAR EL CURSO 1. Asistencia mínima del 80% a las clases prácticas. 2. Aprobación del 100% de los Trabajos Prácticos y entrega de Carpeta de Trabajos Prácticos e Informes de Laboratorio. 3. Aprobación de dos parciales teórico-prácticos (con sus correspondientes recuperaciones). C - RÉGIMEN DE APROBACIÓN CON EXAMEN FINAL Examen teórico-práctico de los temas desarrollados en la materia para alumnos regulares. D - RÉGIMEN DE PROMOCIÓN SIN EXAMEN FINAL 1. Cumplir requisitos de regularización. 2. Entrega y aprobación de los Trabajos Prácticos de Promoción adicionales por unidad temática. 3. Aprobación de dos parciales teórico-prácticos con nota mínima de 7 (siete) en primera instancia o recuperación. 4. Examen Integrador Final de Promoción individual, presencial y teórico-práctico con nota mínima de 7 (siete). E - RÉGIMEN DE APROBACIÓN PARA ESTUDIANTES LIBRES Evaluación teórico-práctica previa presentación y aprobación de un Plan de Trabajos Prácticos y Laboratorios mínimos exigidos por la Cátedra. |
| IX - Bibliografía Básica |
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[1] Mandado, Enrique. Sistemas Electrónicos Digitales, Tomo 1. Editorial Marcombo, 10ª Edición, 2015. Tipo: Libro. Formato: Impreso. Disponibilidad: Biblioteca VM / Disponible en la Cátedra.
[2] Floyd, Thomas L. Fundamentos de Sistemas Digitales. Editorial Pearson Prentice Hall, 11ª Edición, 2016. Tipo: Libro. Formato: Impreso. Disponibilidad: Disponible en la Cátedra. [3] Cuesta, L.; Gil Padilla, A.; Remiro, F. Electrónica Digital. Editorial McGraw-Hill (Serie Schaum), 2000. Tipo: Libro. Formato: Impreso. Disponibilidad: Disponible en la Cátedra. [4] Brown, Stephen; Vranesic, Zvonko. Fundamentals of Digital Logic with VHDL Designs. Editorial McGraw-Hill Higher Education, 3ª Edición (2009) / 4ª Edición (2023). Tipo: Libro. Formato: Impreso/Digital. Disponibilidad: Disponible en la Cátedra. [5] Catuogno, Carlos. Apuntes de Cátedra: Electrónica 2 / Circuitos Digitales. Universidad Nacional de San Luis, 2026. Tipo: Apunte de Cátedra. Formato: Digital / Impreso. |
| X - Bibliografia Complementaria |
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[1] Tocci, Ronald J.; Widmer, Neal S.; Moss, Gregory L. Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones. 11ª Edición, Editorial Pearson Education, 2017 (Reimpresión 2021).
[2] Tanenbaum, Andrew S.; Austin, Todd. Organización de Computadoras: Un Enfoque Estructurado. 6ª Edición, Editorial Pearson Education, 2018. [3] Mano, M. Morris; Ciletti, Michael D. Diseño Digital: Con una introducción a VHDL, Verilog y SystemVerilog. 6ª Edición, Editorial Pearson Education, 2018. [4] Roth, Charles H.; Kinney, Larry L. Fundamentos de Diseño Lógico. 7ª Edición, Editorial Cengage Learning, 2021. [5] Harris, David; Harris, Sarah. Digital Design and Computer Architecture: RISC-V Edition. Editorial Morgan Kaufmann / Elsevier, 2022. |
| XI - Resumen de Objetivos |
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• Comprender el funcionamiento y características de los dispositivos lógicos para seleccionar la tecnología adecuada en el diseño de sistemas digitales.
• Aplicar técnicas y métodos de síntesis para el análisis y diseño de circuitos combinacionales y secuenciales en la solución de problemas de ingeniería. • Analizar documentación técnica y componentes para evaluar e implementar alternativas óptimas en desarrollos electrónicos. • Utilizar herramientas de software CAD y simulación para validar y modelar sistemas digitales en laboratorios experimentales. • Sintetizar código VHDL para la programación de dispositivos de lógica programable en aplicaciones digitales avanzadas. |
| XII - Resumen del Programa |
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• Unidad 1 - Sistemas de numeración y códigos
• Unidad 2 - Álgebra de Boole • Unidad 3 - Circuitos Digitales Combinacionales • Unidad 4 - Dispositivos Lógicos Programables y VHDL • Unidad 5 - Aritmética en los códigos binarios • Unidad 6 - Tecnología de los Circuitos digitales • Unidad 7 - Biestables, Multivibradores y Flip Flops • Unidad 8 - Sistemas secuenciales • Unidad 9 - Registros y Memorias • Unidad 10 - Máquina elemental BLUE |
| XIII - Imprevistos |
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(Se reservan horas y metodologías según normativas de la FICA/UNSL).
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| XIV - Otros |
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Aprendizajes Previos:
• Conocimientos de álgebra de Boole (Análisis Matemático 1). • Manejo de software básico de simulación (Fundamentos de Informática). • Conocimientos básicos de circuitos electrónicos analógicos, transistores BJT, etc. (Electrónica 1). • Manejo de equipos de medición (multímetro, osciloscopio, etc.) (Laboratorio de Mediciones Electrónicas). • Lenguaje de programación Python y placa Raspberry Pi. Distribución de Horas Prácticas: • Teoría: 15 Horas. • Práctico de Aula con software específico: 10 Horas (resolución y verificación en PC). • Formación Experimental: 35 Horas (trabajo en laboratorio con protoboard y simulación previa). • Resolución de Problemas de Ingeniería con software específico: 15 Horas. • Diseño o Proyecto de Ingeniería con software específico: 15 Horas (diseño de inversor trifásico). • Total Horas: 90 Horas. Aportes del Curso al Perfil de Egreso: 1.1. Identificar, formular y resolver problemas (Nivel 2). 1.2. Concebir, diseñar, calcular, analizar y desarrollar proyectos. 1.3. Planificar, gestionar, controlar, supervisar, coordinar, ejecutar y evaluar proyectos (Nivel 2). 1.4. Proyectar, dirigir, supervisar y controlar la construcción, operación y mantenimiento (Nivel 2). 1.5. Certificar el funcionamiento, condición de uso o estado. 1.6. Proyectar y dirigir lo referido a la higiene, seguridad, impacto ambiental y eficiencia energética (Nivel 2). 2.1. Utilizar y adoptar de manera efectiva las técnicas, instrumentos y herramientas de aplicación (Nivel 2). 2.4. Aplicar conocimientos de las ciencias básicas de la ingeniería y de las tecnologías básicas (Nivel 2). 2.5. Planificar y realizar ensayos y/o experimentos y analizar e interpretar resultados (Nivel 2). 3.1. Desempeñarse de manera efectiva en equipos de trabajo multidisciplinarios (Nivel 2). 3.2. Comunicarse con efectividad en forma escrita, oral y gráfica (Nivel 2). 3.3. Manejar el idioma inglés con suficiencia para la comunicación técnica (Nivel 2). |