ELECTRÓNICA DIGITAL

Marta Hernando

Despacho 3.1.16

mmhernando@uniovi.es

985 182 073

Tutorías: Lunes 9.30-11.30Martes 11.30-13.30, 18.00-19.00Jueves 19.00-20.00

CAMPUS VIRTUAL: Presentaciones, problemas, exámenes, guías de prácticas

Bibliografía:

•“Fundamentos de Sistemas Digitales”, Thomas L. Floyd, Ed. Prentice Hall

•“Problemas resueltos de Electrónica Digital”, Javier García Zubía, Ed. Thomson Paraninfo

•“Sistemas Digitales y Tecnología de Computadores”, José Mª Angulo y Javier García Zubía, Ed. Thomson Paraninfo

•“Diseño Digital. Principios y prácticas”, John F. Wakerly, Ed. Prentice Hall

•“Fundamentos de lógica digital con diseño VHDL”, Stephen Brown y Zvonko Vranesic, Ed. McGraw-Hill

•“Fundamentos de diseño lógico y de computadoras”, M. Morris Mano, Charles R. Kime, Ed. Prentice Hall

•“Fundamentos de diseño lógico”, Charles H. Roth, Ed. Thomson Paraninfo

Prácticas:

7 prácticas de 2h (1.4 créditos)

Primera práctica: 19 de octubre

Repetidores que hayan hecho las prácticas pueden hacer un trabajo

Grupos:Lunes 11.30-13.30Martes 9.30-11.30Jueves 11.30-13.30Jueves 9.30-11.30Viernes 9.30-11.30

Prácticas 20%. Asistencia obligatoria + memoria

Evaluación:

Examen 80% (mínimo 4.0)

Opción de evaluación continua:

10% de la nota basada en trabajos voluntarios

Programa:

I. Introducción: Codificación y operaciones con códigos. Álgebra de Boole. Puertas lógicas. Funciones lógicas y su simplificación.

II. Circuitos combinacionales: Bloques SSI y MSI. Diseño de circuitos secuenciales.III. Circuitos secuenciales: Bloques MSI secuenciales asíncronos y síncronos. Aplicaciones.IV. Introducción a la lógica programada: Memorias y dispositivos lógicos programables.

Lección 1

ELECTRÓNICA DIGITAL

1er curso I.T. Telemática

E.U.I.T. Informática de Gijón

CÓDIGOS BINARIOS

s

Magnitud analógica: toma valores continuos

Magnitud digital: toma valores discretos

Ejemplo de magnitud analógica:

Ejemplo de magnitud analógica discretizada:Cada valor discreto se puede representar por un código digital

Magnitudes analógicas/digitales

Sistema binario

Es aquel sistema que sólo tiene dos estados distintos:

•VERDADERO/FALSO•ABIERTO/CERRADO•0/1•ENCENDIDO/APAGADO•ALTO/BAJO•0V/5V

Los dos estados se suelen representar por los símbolos 0 y 1

A los dos símbolos se les llama BITS (binary digit)

A los grupos de bits (combinaciones de 0s y 1s) se les llama CÓDIGOS:

0011 00101 111100000 011100

Códigos binarios

CÓDIGO: Representación unívoca de la información, de tal manera que a cada dato se le asigna una combinación de símbolos determinados y viceversa.

• Código binario natural• Código decimal codificado en

binario• Códigos progresivos• Códigos detectores de error• Códigos correctores de error

Un número se representa por una sucesión ordenada de dígitos situados a izquierda y derecha de un punto de referencia (punto o coma decimal).

En un código posicional de base b, cada uno de los posibles dígitos tiene un valor dado por la expresión pi•bi, siendo p el dígito e i su posición respecto al punto de referencia (dígitos a la izquierda: posiciones positivas, dígitos a la derecha: posiciones negativas, 0: primera posición a la izquierda):

Para un número N en base b con n+1 dígitos enteros y k dígitos decimales, su valor será:

pn•bn+pn-1•bn-1+......+ p1•b1+ p0•b0+ p-1•b-1+.........+ p-

k•b-k

En base 2, b=2 y p puede tomar valores 0 o 1. Por ejemplo:

1 0 1 02 = 1 • 23 + 0 • 22 + 1 • 21 + 0 • 20 = 8 + 0 + 2 + 0 = 1010

Paso de binario a decimal: resolver el polinomio

Código binario natural

Parte entera: Se divide el número decimal por dos, siendo el resto el dígito binario menos significativo (p0); el cociente de esta división se vuelve a dividir por dos indicando el nuevo resto el dígito siguiente (p1); se continúa el proceso hasta que el cociente sea menor que dos.

Paso de decimal a binario natural

pn•bn+pn-1•bn-1+......+ p1•b1+ p0•b0+ p-1•b-1+.........+ p-k•b-k

Parte decimal: Se multiplica por dos; la parte decimal se vuelve a multiplicar por dos y así sucesivamente hasta que el resultado decimal sea cero o se alcance la precisión necesaria. El número binario equivalente es la sucesión de valores enteros generada

Paso de decimal a binario natural

(((pn•b+pn-1)•b+......+ p1)•b+ p0

57

281 2

140

2

70 2

31 2

11

(((p-k•b-1+ p-k-1)•b-1+.......+ p-

1)•b-1

pn•bn+pn-1•bn-1+......+ p1•b1+ p0•b0+ p-1•b-1+.........+ p-k•b-k

0.63X 2

2

1 . 26X 2

0 . 52X 2

1 . 04X 2

0 . 08

57,6310=111001,10102

Códigos decimales codificados en binario

Asignan un código binario a cada dígito decimal10 dígitos decimales diferentes códigos de 4

bits

Códigos ponderados:BCD natural: pesos 8421BCD Aiken: pesos 2421 (autocomplementario)

Códigos no ponderados:BCD exceso tres (autocomplementario)

BCD natural BCD Aiken 8 4 2 1 2 4 2 1

BCD exceso tres

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 5 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 6 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 7 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 8 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 9 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0

Códigos progresivos

Cada código sólo difiere del anterior y el siguiente en el valor de uno de los dígitos.

000

001

011

010110

111

101

100Código de Gray

000001011010110111101100

Códigos detectores de error

Se añade un bit adicional (bit de paridad) al código:• Paridad par: el número total de “1” contando el

bit de paridad es par• Paridad impar: el número total de “1” contando

el bit de paridad es impar

BCD

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

BCD paridad par

0000 0

0001 1

0010 1

0011 0

0100 1

0101 0

0110 0

0111 1

1000 1

1001 0

BCD paridad impar

0000 1

0001 0

0010 0

0011 1

0100 0

0101 1

0110 1

0111 0

1000 0

1001 1

Códigos correctores de error

La paridad simple detecta pero no corrige; se hace preciso acudir a la Paridad entrelazada:

000001 1

000011 0

010101 1

111011 1

101100 1

Datos enviados, con

paridad horizontal par

Palabra de paridad vertical

par

000101 1

000011 0

010101 1

111011 1

101100 1

¡ Se puede

corregir en la

recepción!

Códigos de carácter

Código ASCII: Una secuencia de bits se utiliza para representar caracteres : J=1001010

(American Standard Code Information Interchange)

También se utiliza para mandar comandos: Retorno de carro a una impresora ...

Códigos octal y hexadecimal

Código octal : Código en base 8

Cada dígito toma valores entre 0 y 7

54708 = 5*83 + 4*82 + 7*81 + 0*80 = 2560 + 256 + 56 + 0 = 287210

Código hexadecimal: Código en base 16

Cada dígito toma valores entre 0 y 15; se hace preciso distinguir de alguna forma los dígitos que tienen dos cifras

Ejemplo: 1 5 7 6¿ Es “uno” y “cinco” o es “quince”?

Los dígitos a partir del 10 (inclusive) se denominan con

letras:

A, B, C, D, E y F

5B70h = 5*163+11*162+7*161+0*160 = 20480+2816+112+0=2340810

Conversión binario octal/hexadecimal

Binario octal:Se agrupan los bits de tres en tres a partir del punto decimal, asignando el código octal a cada grupo

10110.10012 = 0 1 0 1 1 0 . 1 0 0 1 0 0 =26.448

Binario hexadecimal:Se agrupan los bits de cuatro en cuatro a partir del punto decimal, asignando el código hexadecimal a cada grupo

10110.10012 = 0 0 0 1 0 1 1 0 . 1 0 0 1 =16.9h

Conversión octal/hexadecimal binario

Octal / hexadecimal binario :Se asigna a cada dígito octal/hexadecimal su correspondiente código binario

3 6 1 . 2 3 8

011 110 001 . 010 0112

7 C 6 . F 1h

0111 1100 0110 . 1111 00012

Ejemplos:octal binario

hexadecimal binario