MATERIAL DIDÁCTICO

Equipos Microprogramables

IES Universidad Laboral de Albacete

Curso Académico: 2023-2024 | Profesor: Carlos Víllora Fernández

📋 Índice de Contenidos

1. Introducción al Material Didáctico

📚 Propósito del Material

Este material didáctico está diseñado para facilitar el aprendizaje del módulo Equipos Microprogramables del Ciclo Formativo de Grado Superior en Mantenimiento Electrónico. Cada unidad incluye teoría, prácticas, evaluaciones y recursos complementarios adaptados a la normativa vigente.

🎯 Competencia General del Módulo

Mantener y reparar equipos y sistemas electrónicos, profesionales, industriales y de consumo, así como planificar y organizar los procesos de mantenimiento, aplicando los planes de prevención de riesgos laborales, medioambientales, criterios de calidad y la normativa vigente.

📋 Objetivos Generales del Módulo

  • Medir parámetros utilizando instrumentos de medida o software de control
  • Utilizar procedimientos y secuencias de intervención para planificar el mantenimiento
  • Aplicar técnicas de verificación de síntomas para realizar diagnósticos
  • Aplicar técnicas de mantenimiento preventivo
  • Ejecutar pruebas de funcionamiento y ajustes de equipos
  • Preparar informes técnicos de mantenimiento
  • Evaluar situaciones de prevención de riesgos laborales

⚠️ Aspectos Importantes

  • Evaluación continua: Es necesario aprobar todos los resultados de aprendizaje
  • Prácticas obligatorias: Todas las prácticas deben ser realizadas y documentadas
  • Seguridad: Siempre seguir las normas de prevención de riesgos laborales
  • Documentación: Mantener un registro completo de todas las actividades

2. UT1: Fundamentos de Electrónica Digital

📊 Información de la Unidad

Duración: 30 períodos | Evaluación: 1ª EVAL | RA Principal: RA1

📖 Contenidos Teóricos

1.1 Sistemas Numéricos de Codificación

  • Sistema Decimal: Base 10, dígitos 0-9
  • Sistema Binario: Base 2, dígitos 0-1
  • Sistema Octal: Base 8, dígitos 0-7
  • Sistema Hexadecimal: Base 16, dígitos 0-9, A-F

1.2 Conversión entre Sistemas de Numeración

  • Conversión de decimal a binario (división por 2)
  • Conversión de binario a decimal (suma de potencias)
  • Conversión a través de octal y hexadecimal
  • Tablas de conversión rápidas

1.3 Códigos Binarios

  • BCD (Binary Coded Decimal): Codificación decimal en binario
  • BCD Exceso 3: BCD + 3
  • Código GRAY: Código reflejado, un solo bit cambia

1.4 Álgebra de Boole

  • Operaciones básicas: AND, OR, NOT
  • Propiedades: conmutativa, asociativa, distributiva
  • Teoremas de De Morgan
  • Leyes de absorción y complemento

1.5 Puertas Lógicas

  • Puerta AND: salida 1 si todas las entradas son 1
  • Puerta OR: salida 1 si alguna entrada es 1
  • Puerta NOT: inversión lógica
  • Puertas derivadas: NAND, NOR, XOR, XNOR
  • Símbolos normalizados según IEEE

1.6 Funciones Lógicas y Simplificación

  • Tablas de verdad
  • Mapas de Karnaugh
  • Método de Quine-McCluskey
  • Formas canónicas: suma de productos y producto de sumas

🔬 Prácticas de Laboratorio

Práctica 1.1: Conversión de Sistemas Numéricos

Objetivo: Dominar la conversión entre sistemas numéricos

Material: Calculadora, tablas de conversión

Procedimiento:

  1. Convertir números decimales a binario, octal y hexadecimal
  2. Verificar conversiones usando calculadora científica
  3. Realizar conversiones inversas
  4. Completar tabla de conversión de 0 a 255

Práctica 1.2: Simulación de Puertas Lógicas

Objetivo: Comprender el funcionamiento de puertas lógicas

Material: Software de simulación (Proteus, Multisim)

Procedimiento:

  1. Simular puertas básicas (AND, OR, NOT)
  2. Verificar tablas de verdad
  3. Simular puertas derivadas (NAND, NOR, XOR)
  4. Implementar circuitos combinacionales simples

Práctica 1.3: Implementación Física de Puertas Lógicas

Objetivo: Montar y verificar puertas lógicas reales

Material: Protoboard, integrados 74LS00, 74LS02, 74LS04, LEDs, resistencias

Procedimiento:

  1. Montar puerta NAND (74LS00)
  2. Verificar funcionamiento con LEDs
  3. Medir tiempos de propagación
  4. Documentar resultados

Práctica 1.4: Simplificación con Mapas de Karnaugh

Objetivo: Aplicar técnicas de simplificación

Material: Papel, lápiz, tablas de Karnaugh

Procedimiento:

  1. Dada una función lógica, crear tabla de verdad
  2. Dibujar mapa de Karnaugh
  3. Agrupar términos adyacentes
  4. Obtener función simplificada

📝 Evaluación

Criterios de Evaluación (RA1)

  • a) Relacionar funciones lógicas con bloques funcionales digitales (0.1 puntos)
  • b) Clasificar diferentes familias lógicas (0.2 puntos)
  • c) Identificar aplicación de integrados digitales (0.3 puntos)
  • d) Reconocer función de circuitos combinacionales (0.2 puntos)
  • e) Relacionar simbología electrónica (0.2 puntos)
  • f) Reconocer funcionamiento de circuitos secuenciales (0.5 puntos)

Instrumentos de Evaluación

  • Prueba escrita (60%): Conversiones numéricas, álgebra de Boole, puertas lógicas
  • Prácticas de laboratorio (30%): Montajes, mediciones, documentación
  • Actitud y participación (10%): Trabajo en equipo, puntualidad

Ejercicios de Evaluación

  1. Convertir (10110101)₂ a decimal, octal y hexadecimal
  2. Simplificar la función F = A'B'C + A'BC + AB'C + ABC usando Karnaugh
  3. Dibujar el símbolo y tabla de verdad de una puerta XOR
  4. Explicar la diferencia entre código BCD y código GRAY

🔧 Recursos Complementarios

Software de Simulación

  • Proteus ISIS: Simulación de circuitos digitales
  • Multisim: Simulación y análisis de circuitos
  • Logisim: Simulador educativo de circuitos lógicos
  • Digital Works: Simulador de circuitos digitales

Herramientas de Laboratorio

  • Protoboard y cables de conexión
  • Integrados TTL: 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32
  • LEDs y resistencias limitadoras
  • Fuente de alimentación 5V
  • Multímetro digital

Bibliografía Recomendada

  • "Fundamentos de Electrónica Digital" - Floyd
  • "Sistemas Digitales" - Tocci
  • "Electrónica Digital" - Malvino

Enlaces Web

3. UT2: Circuitos Digitales Combinacionales

📊 Información de la Unidad

Duración: 16 períodos | Evaluación: 1ª EVAL | RA Principal: RA2

📖 Contenidos Teóricos

2.1 Definición de Circuitos Combinacionales

Circuitos cuya salida depende únicamente de las entradas presentes, sin memoria del estado anterior.

2.2 Codificadores

  • Codificador 4 a 2: Convierte 4 entradas en 2 salidas
  • Codificador 8 a 3: Convierte 8 entradas en 3 salidas
  • Codificador de prioridad: 74LS148
  • Aplicaciones: teclados, multiplexación

2.3 Decodificadores

  • Decodificador 2 a 4: 74LS139
  • Decodificador 3 a 8: 74LS138
  • Decodificador BCD a 7 segmentos: 74LS47
  • Aplicaciones: displays, selección de memoria

2.4 Multiplexores y Demultiplexores

  • Multiplexor 4 a 1: 74LS153
  • Multiplexor 8 a 1: 74LS151
  • Demultiplexor 1 a 4: 74LS155
  • Aplicaciones: transmisión de datos, selección de señales

2.5 Generadores y Detectores de Paridad

  • Paridad par e impar
  • Generador de paridad: 74LS280
  • Detector de errores
  • Aplicaciones: comunicación serie, memoria

2.6 Protoboard

  • Estructura y conexiones internas
  • Normas de montaje
  • Prevención de errores
  • Medidas de seguridad

🔬 Prácticas de Laboratorio

Práctica 2.1: Codificador de Prioridad

Objetivo: Implementar y verificar codificador 74LS148

Material: 74LS148, protoboard, LEDs, resistencias, pulsadores

Procedimiento:

  1. Montar circuito del codificador
  2. Conectar pulsadores en las entradas
  3. Verificar tabla de verdad
  4. Comprobar funcionamiento de prioridad

Práctica 2.2: Decodificador BCD a 7 Segmentos

Objetivo: Controlar display de 7 segmentos

Material: 74LS47, display 7 segmentos, resistencias, pulsadores

Procedimiento:

  1. Montar circuito decodificador-display
  2. Probar todos los dígitos 0-9
  3. Verificar funcionamiento con diferentes entradas
  4. Documentar resultados

Práctica 2.3: Multiplexor 8 a 1

Objetivo: Implementar multiplexor 74LS151

Material: 74LS151, generador de funciones, osciloscopio

Procedimiento:

  1. Montar circuito multiplexor
  2. Aplicar señales en las entradas
  3. Controlar selección con entradas de dirección
  4. Visualizar salida en osciloscopio

Práctica 2.4: Generador de Paridad

Objetivo: Implementar generador/detector de paridad

Material: 74LS280, pulsadores, LEDs

Procedimiento:

  1. Montar circuito generador de paridad
  2. Probar con diferentes combinaciones
  3. Verificar detección de errores
  4. Comprobar paridad par e impar

📝 Evaluación

Criterios de Evaluación (RA2)

  • a) Aplicar técnicas de montaje de integrados combinacionales (0.1 puntos)
  • b) Identificar bloques de los integrados (0.1 puntos)
  • c) Medir parámetros de circuitos montados (0.2 puntos)
  • d) Comparar con valores de documentación (0.4 puntos)
  • e) Identificar aplicaciones en equipos electrónicos (0.4 puntos)
  • f) Reconocer función de cada componente (0.3 puntos)

Instrumentos de Evaluación

  • Prueba práctica (50%): Montaje y verificación de circuitos
  • Prueba escrita (40%): Teoría y aplicaciones
  • Documentación (10%): Informes de prácticas

🔧 Recursos Complementarios

Integrados TTL

  • 74LS148: Codificador de prioridad 8 a 3
  • 74LS138: Decodificador 3 a 8
  • 74LS47: Decodificador BCD a 7 segmentos
  • 74LS151: Multiplexor 8 a 1
  • 74LS280: Generador/detector de paridad

Herramientas

  • Protoboard de 830 puntos
  • Display 7 segmentos común ánodo
  • Pulsadores normalmente abiertos
  • LEDs de diferentes colores
  • Resistencias 330Ω, 1kΩ, 10kΩ

4. UT3: Circuitos Digitales Aritméticos

📊 Información de la Unidad

Duración: 12 períodos | Evaluación: 1ª EVAL | RA Principal: RA2

📖 Contenidos Teóricos

3.1 Comparadores

  • Comparador de 1 bit: Puerta XOR como comparador
  • Comparador de 4 bits: 74LS85
  • Comparador de magnitud: A > B, A < B, A = B
  • Aplicaciones: control, decisión, ordenamiento

3.2 Sumadores y Restadores

  • Semisumador: Suma de 2 bits
  • Sumador completo: 74LS83
  • Sumador de 4 bits: Con acarreo
  • Restador: Complemento a 2
  • Aplicaciones: ALU, calculadoras

3.3 Unidad Aritmética Lógica (ALU)

  • ALU 4 bits: 74LS181
  • Operaciones aritméticas: Suma, resta, incremento
  • Operaciones lógicas: AND, OR, XOR, NOT
  • Señales de control: S0, S1, S2, S3, M
  • Aplicaciones: microprocesadores, calculadoras

3.4 Simulador Software de Circuitos

  • Proteus ISIS: Simulación avanzada
  • Multisim: Análisis de señales
  • Logisim: Simulación educativa
  • Ventajas de la simulación

🔬 Prácticas de Laboratorio

Práctica 3.1: Comparador de Magnitud

Objetivo: Implementar comparador 74LS85

Material: 74LS85, pulsadores, LEDs, resistencias

Procedimiento:

  1. Montar circuito comparador
  2. Probar todas las combinaciones
  3. Verificar salidas A>B, A
  4. Documentar tabla de verdad

Práctica 3.2: Sumador de 4 Bits

Objetivo: Implementar sumador 74LS83

Material: 74LS83, pulsadores, LEDs, resistencias

Procedimiento:

  1. Montar circuito sumador
  2. Probar sumas con acarreo
  3. Verificar funcionamiento con diferentes valores
  4. Comprobar acarreo de salida

Práctica 3.3: ALU 4 Bits

Objetivo: Implementar ALU 74LS181

Material: 74LS181, pulsadores, LEDs, resistencias

Procedimiento:

  1. Montar circuito ALU
  2. Probar operaciones aritméticas
  3. Probar operaciones lógicas
  4. Verificar señales de control

Práctica 3.4: Simulación de Circuitos Aritméticos

Objetivo: Simular circuitos aritméticos

Material: Software de simulación

Procedimiento:

  1. Crear esquema en simulador
  2. Configurar entradas y salidas
  3. Ejecutar simulación
  4. Analizar resultados

📝 Evaluación

Criterios de Evaluación (RA2)

  • a) Aplicar técnicas de montaje de integrados aritméticos (0.1 puntos)
  • b) Identificar bloques de los integrados (0.1 puntos)
  • c) Medir parámetros de circuitos montados (0.2 puntos)
  • d) Comparar con valores de documentación (0.4 puntos)
  • e) Identificar aplicaciones en equipos electrónicos (0.4 puntos)
  • f) Reconocer función de cada componente (0.3 puntos)

Instrumentos de Evaluación

  • Prueba práctica (60%): Montaje y verificación
  • Prueba escrita (30%): Teoría y aplicaciones
  • Simulación (10%): Trabajo con software

🔧 Recursos Complementarios

Integrados TTL

  • 74LS85: Comparador de magnitud 4 bits
  • 74LS83: Sumador de 4 bits
  • 74LS181: ALU 4 bits

Software de Simulación

  • Proteus ISIS
  • Multisim
  • Logisim

5. UT4: Localización de Averías en Circuitos Combinacionales

📊 Información de la Unidad

Duración: 10 períodos | Evaluación: 2ª EVAL | RA Principal: RA6

📖 Contenidos Teóricos

4.1 Parámetros Característicos de Familias Lógicas

  • TTL: 5V, 0.8V/2.0V, 16mA/0.4mA
  • CMOS: 3.3V-5V, 0.3V/0.7V, alta impedancia
  • ECL: Alta velocidad, -5.2V
  • Parámetros importantes: VIL, VIH, VOL, VOH, IOL, IOH

4.2 Herramientas Básicas

  • Sonda lógica: Detección de niveles
  • Analizador lógico: Múltiples canales
  • Multímetro: Medidas de tensión y corriente
  • Osciloscopio: Análisis temporal

4.3 Metodología para Búsqueda y Localización

  • Análisis de síntomas: Identificar el problema
  • Verificación de alimentación: Voltajes correctos
  • Medición de señales: Niveles lógicos
  • Substitución de componentes: Aislamiento del fallo

4.4 Resolución de la Avería

  • Identificación del componente defectuoso
  • Desmontaje y sustitución
  • Verificación del funcionamiento
  • Documentación del proceso

4.5 Características Técnicas y Documentación

  • Hojas de datos (datasheets)
  • Esquemas de conexión
  • Especificaciones técnicas
  • Condiciones de funcionamiento

4.6 Aplicaciones de Circuitos Combinacionales

  • Electrónica de consumo: Televisores, reproductores
  • Electrónica industrial: Control, automatización
  • Telecomunicaciones: Codificación, multiplexación
  • Informática: Procesadores, memorias

🔬 Prácticas de Laboratorio

Práctica 4.1: Medición de Parámetros TTL

Objetivo: Medir parámetros característicos TTL

Material: 74LS00, multímetro, fuente 5V, resistencias

Procedimiento:

  1. Medir VIL, VIH, VOL, VOH
  2. Medir corrientes IOL, IOH
  3. Verificar márgenes de ruido
  4. Comparar con datasheet

Práctica 4.2: Uso de Sonda Lógica

Objetivo: Dominar el uso de sonda lógica

Material: Sonda lógica, circuitos de prueba

Procedimiento:

  1. Calibrar sonda lógica
  2. Probar en circuitos conocidos
  3. Identificar niveles lógicos
  4. Detectar señales de alta impedancia

Práctica 4.3: Localización de Averías

Objetivo: Localizar averías en circuitos

Material: Circuitos con averías simuladas, herramientas

Procedimiento:

  1. Analizar síntomas del circuito
  2. Verificar alimentación
  3. Medir señales en puntos clave
  4. Localizar y sustituir componente defectuoso

Práctica 4.4: Documentación de Averías

Objetivo: Documentar proceso de reparación

Material: Plantillas de informe, cámara

Procedimiento:

  1. Registrar síntomas iniciales
  2. Documentar proceso de diagnóstico
  3. Fotografiar componentes defectuosos
  4. Elaborar informe final

📝 Evaluación

Criterios de Evaluación (RA6)

  • a) Identificar síntomas de disfunción (0.25 puntos)
  • b) Diagnosticar avería según disfunción (0.25 puntos)
  • c) Resolver disfunciones en circuitos combinacionales (0.25 puntos)
  • d) Realizar medidas de parámetros (0.25 puntos)
  • e) Determinar avería según parámetros (0.25 puntos)
  • f) Sustituir componente responsable (0.25 puntos)
  • g) Reprogramar circuito microprogramable (0.25 puntos)

Instrumentos de Evaluación

  • Prueba práctica (70%): Localización de averías
  • Informe técnico (20%): Documentación del proceso
  • Teoría (10%): Parámetros y metodología

🔧 Recursos Complementarios

Herramientas de Diagnóstico

  • Sonda lógica digital
  • Analizador lógico
  • Multímetro digital
  • Osciloscopio digital

Componentes de Prueba

  • Integrados TTL y CMOS
  • Resistencias y condensadores
  • Circuitos de prueba con averías

Documentación

  • Datasheets de integrados
  • Manuales de herramientas
  • Plantillas de informes

IES Universidad Laboral de Albacete | Departamento de Electrónica

Material Didáctico: Equipos Microprogramables | Curso 2023-2024

Este material está adaptado a la normativa vigente y cumple con los estándares de calidad educativa