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3º ESO / Tema 3 -> Punto 6 - Puertas lógicas - Contenido educativo

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Subido el 27 de abril de 2020 por Jose Enrique S.

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Bueno, y para terminar el tema vamos a ver cómo son las puertas lógicas. 00:00:02
Las puertas lógicas son equipos electrónicos digitales implementados en forma de circuitos integrados 00:00:08
que trabajan con señales digitales en sus entradas 0 y 1, 00:00:13
hacen operaciones en su interior con estos valores y finalmente dan un resultado digital en su salida, 00:00:16
que puede ser un 0 o un 1. 00:00:21
En su interior lo que llevan realmente son transistores, condensadores y resistencias para conseguir esto, 00:00:23
pero como estamos en tercero no nos interesa cómo lo hacen. 00:00:28
Debajo ves un ejemplo para una puerta lógica representada con dos entradas y una salida, pero pueden tener diferentes números. 00:00:31
Ahí tenéis una puerta lógica en la cual las entradas son A y B y la salida es la salida S. 00:00:36
Existen siete tipos de puertas lógicas, pero solamente vamos a ver las tres básicas y sencillas que son las que vamos a utilizar en el programa. 00:00:42
Bien, para estudiar el comportamiento de las puertas lógicas en los circuitos con puertas lógicas se utilizan las tablas de verdad. 00:00:48
Vemos un ejemplo para la puerta lógica de la transparencia anterior. 00:00:55
Recordad, es una puerta lógica que tiene dos entradas, A y B, y tiene una salida S. 00:00:58
Y en su interior se encuentran una serie de resistencias, condensadores, transistores, 00:01:02
todo lo que hemos visto anteriormente en los componentes, de manera que funciona de la siguiente manera. 00:01:06
¿Cómo es una tabla de verdad? Pues lo primero que se hace es dibujar la tabla. 00:01:11
En la izquierda se colocan las entradas de la puerta y sus posibles combinaciones de 0 y 1, 00:01:14
que siempre van a ser 2 elevado a n, siendo n el número de entradas. 00:01:20
En el ejemplo de abajo, como hay dos entradas A y B, el número de combinaciones serán 2 elevado a 2, que son 4, luego serán 0 y 0, 0 y 1, 1 y 0 y 1 y 1, no hay más. 00:01:24
Bien, y a la derecha se colocan siempre las salidas y los valores que deben tener en función de lo que se quiera. 00:01:37
En el ejemplo de abajo, solamente hay una salida S que va a valer 1 cuando A sea 0 y cuando B sea 1. 00:01:42
En el resto de casos va a valer 0, luego cuando A es 0 y B es 1 ponemos un 1 y en el resto de casos ponemos un 0. 00:01:48
¿Cómo hace la puerta para que con 0 y 0 saque un 0, con 0 y 1 saque un 1, con 1 y 0 saque un 0 y con 1 y 1 saque un 1? 00:01:55
No nos interesa, a otros de momento solo nos interesa cuál es el funcionamiento de la puerta. 00:02:04
Bien, pues una vez que ya sabemos lo que es una puerta lógica y cómo se estudia que es consultada de verdad, 00:02:10
vamos a ver las tres que utilizaremos en el proyecto. 00:02:14
En primer lugar, utilicemos una puerta lógica NOT. La puerta lógica NOT tiene una entrada y una salida. Aquí tenéis su símbolo, que es un triángulo con un circulito, tanto el oficial como el de Cocodile. 00:02:16
Lo que hace es invertir en su salida la señal que le llega a la entrada. Por tanto, en la operación binaria de negación, la salida S es A negado. Esa rayita que veis ahí significa negado. 00:02:28
es decir, si la entrada vale un 1 la salida es 0 00:02:40
y si la entrada vale 0 la salida es un 1 00:02:43
lo que resultará de verdad es muy sencilla 00:02:45
sería esta de aquí 00:02:47
A0S1, A1S0 00:02:48
¿Cómo se hace físicamente? 00:02:51
La puerta lógica NOT se vende en forma de chip 00:02:54
con un circuito integrado que contiene varias de ellas 00:02:57
ahí tenéis la foto de la que ya no se utiliza en el taller 00:03:00
que es la de la familia lógica 74LS04 00:03:02
es importante lo del 04 00:03:06
porque es lo que lo va a distinguir de las demás 00:03:08
la distribución de las puertas dentro del chip 00:03:10
es la mostrada en imagen, sería esta de aquí 00:03:12
si os fijáis, contiene 6 puertas 00:03:14
lógicas, de manera 00:03:17
que entre la 00:03:18
patilla 13 y la 12 hay una 00:03:20
entre la 11 y la 10 hay otra, entre la 9 y la 8 00:03:22
hay otra y así sucesivamente 00:03:25
es importante siempre que alimentarlo con 5 voltios 00:03:26
y con 0 voltios, que van a entrar 00:03:29
por la patilla 14 y por la patilla 10 00:03:30
la puerta lógica 00:03:32
AND tiene dos entradas y una salida 00:03:34
Este es su símbolo oficial y este es el del crocodile. 00:03:37
Lo que hace es sacar por la salida un 1 cuando las dos entradas son un 1. 00:03:40
En el resto de casos va a sacar un 0 por su salida. 00:03:44
Es la operación del producto binario. 00:03:47
S es igual a A por B. 00:03:48
De tal forma que su tabla de verdad es la siguiente. 00:03:50
0 y 0 dan 0. 00:03:52
0 y 1 dan 0. 00:03:54
1 y 0 dan 0. 00:03:55
Y 1 y 1 ya da 1. 00:03:57
Si os fijáis es el producto binario. 00:03:58
0 por 0 es 0. 00:04:00
0 por 1 es 0. 00:04:02
1 por 0 es 0. 00:04:03
Y solamente 1 por 1 en 1. 00:04:05
Es decir, como es la puerta lógica AND, que significa Y, la salida solo es 1 si A y B es 1. 00:04:07
En el momento en que alguna sea 0, la salida es 0. 00:04:14
Físicamente sigue siendo un chip que tiene muchas de ellas. 00:04:19
En este caso es el chip 74LS08. 00:04:22
Esas partillas son las que veis ahí. 00:04:26
Tiene 4 puertas. 00:04:27
Por ejemplo, la primera está entre el pin 13, 12 y 11. 00:04:29
13 y 12 son las entradas y 11 es la salida. 00:04:32
el 10, 9 y 8 es otra puerta 00:04:35
el 10 es entrada, el 9 es entrada 00:04:37
y el 8 es la salida, y así con los otros dos 00:04:39
y como en el anterior, necesitamos 00:04:41
una alimentación de 5 y de 0 voltios 00:04:43
que van en el pin 14 y en el pin 7 00:04:45
y la puerta lógica 00:04:47
ahora que es la que nos queda 00:04:49
tiene dos entradas y una salida 00:04:50
ahí tenéis el símbolo oficial y el símbolo de Crocodile 00:04:52
y lo que hace es sacar por la salida 00:04:55
un 1 cuando al menos una de las dos 00:04:57
entradas son 1, cuando ambas son 0 00:04:59
saca un 0 por su salida 00:05:01
en la operación de suma binaria, ese siempre va a ser A más 1. 00:05:03
¿Cómo es su tabla de verdad? 00:05:07
0 y 0 da 0, 0 y 1 da 1, 1 y 0 da 1 y 1 y 1 da 1. 00:05:08
Si os fijáis, es la suma. 00:05:13
0 más 0 es 0, 0 más 1 es 1, 1 más 0 es 1 00:05:15
y en binario, acordaos que solamente tenemos dos símbolos, 00:05:19
1 más 1 será 1 y me llevaré 1. 00:05:22
Luego, como veis, como es OR, la salida es 1 si una o la otra es 1. 00:05:25
En el momento de que alguno sea 1, la salida es 1 00:05:30
pero cuando las dos son cero, la salida es cero. 00:05:33
Y como las anteriores, su implementación física es en forma de chip, 00:05:36
que es el 74LS32, y la disposición física es la que veis aquí. 00:05:40
Al igual que la AN tiene cuatro puertas, por ejemplo, la 13, la 12 y la 11 es una, 00:05:46
la 10, la 9 y la 8 es otra. 00:05:50
13 y 12 son los cables de entrada de la puerta y 11 es el de salida. 00:05:52
Y en la segunda, 19 son los cables de entrada y 8 es el de salida. 00:05:57
Al igual que tenemos con todos los anteriores, en su interior hace falta energía para que funcione. 00:06:01
El pin 14 y el pin 7 hay que conectarlo a 5 voltios y a 0 voltios respectivamente. 00:06:07
Las puertas lógicas se utilizan en los circuitos digitales para ejecutar órdenes en sus salidas en función de las combinaciones de sus entradas 00:06:13
y así resolver cualquier problema en el que haya que tomar decisiones. 00:06:19
A continuación vemos un ejemplo muy sencillo. 00:06:23
Hay que diseñar un circuito con puertas lógicas para proteger una vivienda de dos pisos y garaje frente a un posible incendio, el cual tiene lo siguiente. 00:06:25
Tres entradas digitales, que son tres sensores de humo en una casa, A en el garaje, B en la planta baja y C en la planta superior. 00:06:34
Una sala digital conectada a un sistema eléctrico que activa los extractores de agua colocados en el techo de la vivienda. 00:06:43
Bien, conectado a las puertas lógicas entre sí, podemos conseguir que la salida se active o no en función del comportamiento que se desee en las combinaciones de las entradas, es decir, de los sensores. 00:06:49
Y el comportamiento que desea ha sido estudiado previamente por una empresa de ingeniería para evitar que la salida se active por error y ha determinado que de las 8 posibles combinaciones de las entradas, la salida debe ser 1, se enciende sólo cuando 00:06:59
La entrada A vale 0, no se activa el sensor A en el garaje 00:07:11
La entrada B vale 1, se activa el sensor B en la planta baja 00:07:15
Y la entrada C vale 0, no se activa el sensor C en la planta superior 00:07:18
O bien la entrada A vale 1, la B 0 y la C 0 00:07:23
O bien la entrada A vale 1, la B 1 y la C 0 00:07:27
En el resto de los casos, la salida es 0 y no se activa 00:07:30
Bien, pues para resolver este problema 00:07:33
Lo primero que hay que hacer es traducir el comportamiento lógico de palabra 00:07:35
A la tabla de verdad con 0 signos 00:07:38
es la que se ve recordando el comportamiento deseado. 00:07:40
La salida debe ser 1 cuando A es 0, B es 1 y C es 0, 00:07:43
o bien cuando A es 1, B es 0 y C es 0, 00:07:49
o bien cuando A es 1, B es 1 y C es 0. 00:07:53
En el resto de casos, la salida es 0 y no se activa. 00:07:56
Bien, pues una vez conseguida la tabla de verdad, 00:07:59
existen unos pasos matemáticos erógenos que vamos a explicar en este curso 00:08:01
para finalmente traducir la tabla de verdad a un circuito con las cosas que sean necesarias 00:08:04
que resuelve el problema anterior y cumple con la tabla de verdad. 00:08:08
Es el mostrado en este circuito en el cual veis que todo lo que yo quiero 00:08:11
se va a ejecutar únicamente con una puerta NOT, dos puertas AND y una puerta OR. 00:08:15
Y con esto terminamos el tema de la electrónica. 00:08:20
Idioma/s:
es
Materias:
Tecnología
Niveles educativos:
▼ Mostrar / ocultar niveles
  • Educación Secundaria Obligatoria
    • Ordinaria
      • Segundo Ciclo
        • Tercer Curso
Autor/es:
José Enrique Suárez Pascual
Subido por:
Jose Enrique S.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:
92
Fecha:
27 de abril de 2020 - 9:29
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ISABEL LA CATOLICA
Duración:
08′ 27″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1366x768 píxeles
Tamaño:
6.36 MBytes

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