Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos

Descripción General

El Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos es un programa para construir circuitos digitales sobre un módulo digital virtual a partir de modelos lógicos de circuitos integrados estándares (familia TTL LS) y de aplicación específica (ASIC). Los circuitos pueden ser simulados en el módulo digital directamente y en algunos casos pueden ser validados con Escenarios Virtuales que representan al ambiente donde los circuitos operarán. Además, los circuitos hechos pueden ser almacenados, recuperados y editados. El programa también provee Tutoriales Interactivos de algunos circuitos lógicos típicos, y muchos de ellos incluyen descripciones VHDL. Este software ha sido diseñado para ser empleado como una herramienta de enseñanza y aprendizaje del diseño digital y actualmente está orientado a cursos básicos o de introducción a los circuitos digitales, tanto en el nivel escolar como universitario. El programa se ejecuta en MS Windows con una resolución de pantalla de al menos 1024 x 768. Esta versión del programa es gratuita, de copia y uso libre.

 

Ventajas del Programa

  • Cuenta con un gran número de modelos de circuitos integrados de la familia TTL LS.
  • Los circuitos construidos pueden ser almacenados y recuperados. Ello permite una verificación y una reutilización de los ejemplos tanto en la enseñanza como en el aprendizaje del diseño digital.
  • Los tutoriales al lado del módulo digital permiten validar rápidamente el conocimiento adquirido.
  • Los escenarios brindan una mejor perspectiva y facilitan una mejor primera especificación del diseño lógico.
  • Los ASICs simplifican los diseños y ahorran espacio en la tarjeta de alambrado (protoboard), y pueden ser usados como ejemplos de funcionamientos de los circuitos deseados. Esta característica puede servir, por ejemplo, para enseñar la partición del diseño digital. Nuevos modelos de ASICs pueden ser hechos a partir de descripciones VHDL o programas C++, mas por ahora sólo en el nivel de programación.

 

Limitaciones

  • Los modelos de circuitos están basados sobre circuitos TTL con encapsulados DIP. El usuario no puede crear nuevos modelos.
  • Todos los modelos son solamente lógicos, sin pines o puertos de tres estados ni bidireccionales.
  • Los modelos no consideran efectos eléctricos (retardos en la propagación de las señales, abanicos de entrada y salida, ruido, etc.)
  • El número de escenarios y tutoriales es pequeño.

 

El Módulo Digital

El módulo digital (figura 1) consta de los siguientes elementos:

  • Una tarjeta para alambrar circuitos (protoboard, breadboard)
  • Indicadores luminosos: 18 leds sencillos y 3 visualizadores de siete segmentos
  • Relojes de 1H y 10 Hz
  • Entradas digitales: 12 interruptores y 4 pulsadores
  • Alimentación: líneas de VCC y GND
  • Expansor de 18 líneas para conexión con un escenario
  • Un interruptor principal para el encendido y apagado del sistema.

Edición de Circuitos

La edición de circuitos es muy sencilla. Los chips se seleccionan desde un menú de categorías de circuitos y luego se insertan en el protoboard. Los cables o alambres se dibujan trazando líneas con el ratón. los cables y chips pueden retirarse pulsando con el botón derecho sobre el chip o sobre un extremo del cable.

 

Escenarios

Los escenarios pueden elegirse e insertarse desde el menú del programa. Estando el interruptor principal apagado el escenario trabaja en modo independiente siguiendo un comportamiento predefinido. En este modo el usuario observa cómo debe interactuar el circuito con el medio ambiente o lugar de trabajo. Cuando el interruptor se enciende el escenario obedece a las señales provenientes del módulo.

 

Tutoriales

Los tutoriales presentan los aspectos básicos de algunos temas. En varios casos se acompañan descripciones VHDL. En una versión siguiente se incluirán más tutoriales con mayores facilidades pedagógicas.

Los tutoriales actuales incluyen puertas básicas(And, Or, Not), descodificadores(1 de 2, 1 de 4, 1 de 8, 74138), multiplexores(de 2 entradas, de 2 entradas de 4 bits, 74157, de 4 entradas, de 8 entradas, 74151), sumadores (completo, de 2 bits, de 4 bits, 7483A), comparadores (de 1 bit, de 4 bits, 7485), latches (SR con NOR, SR con NAND) y flipflops (74LS76A).

 

Modelos de Circuitos Integrados Estándares

En la siguiente lista se muestran los circuitos integrados LS TTL modelados en este programa:

  • Circuitos combinacionales
    • And
      • 7408 – And de 2 entradas (x4)
      • 7411 – And de 3 entradas (x3)
      • 7421 – And de 4 entradas (x2)
    • Nand
      • 7400 – Nand de 2 entradas (x4)
      • 7410 – Nand de 3 entradas (x3)
      • 7420 – Nand de 4 entradas (x2)
      • 7430 – Nand de 8 entradas
      • 74133 – Nand de 13 entradas
    • Not
      • 7404 – Not (x6)
    • Nor
      • 7402 – Nor de 2 entradas (x4)
      • 7427 – Nor de 3 entradas (x3)
      • 74260 – Nor de 5 entradas (x2)
    • Or
      • 7432 – Or de 2 entradas (x4)
    • Xor
      • 7486 – Xor de 2 entradas (x4)
      • 74386 – Xor de 2 entradas (x4)
    • And – Or – Invert
      • 7451 – 2 productos, 2-3-entradas
      • 7454 – 3-2-2-3 entradas
      • 7455 – 2 productos, 4-entradas
    • Codificadores
      • 74147 – Codificador de prioridad, 10 líneas a 4
      • 74148 – Codificador de prioridad, 8 líneas a 3
    • Descodificadores
      • 7442 – Descodificador 1 de 10 líneas (BCD a decimal)
      • 7447 – Descodificador BCD a 7 Segmentos
      • 74137 – Descodificador/demultiplexor 1 de 8 líneas
      • 74138 – Descodificador 1 de 8 líneas
      • 74139 – Descodificador/demultiplexor 1 de 4 líneas (x2)
      • 74155 – Descodificador/demultiplexor 1 de 4 líneas (x2)
      • 74247 – Descodificador BCD a 7 Segmentos
    • Multiplexores
      • 74151 – Multiplexor de 8 líneas a 1
      • 74153 – Multiplexor de 4 líneas a 1 (x2)
      • 74157 – Multiplexor de 2 líneas a 1 (x4)
      • 74158 – Multiplexor de 2 líneas a 1 (x4)
      • 74298 – Multiplexor de 2 líneas a 1 con registro (x4)
      • 74352 – Multiplexor de 4 líneas a 1 (x2)
      • 74398 – Multiplexor de 2 líneas a 1 con registro (x4)
      • 74399 – Multiplexor de 2 líneas a 1 con registro (x4)
    • ALU
      • 74181 – Unidad lógica y aritmética de 4 bits
    • Generador de paridad
      • 74280 – Generador/Revisor de paridad par/impar de 9 bits
    • Comparador
      • 7485 – Comparador de magnitud, 4 bits
    • Sumadores
      • 7483A – Sumador, 4 bits
      • 74283 – Sumador, 4 bits
  • Circuitos secuenciales
    • Flipflops
      • 7473A – Flipflop JK flanco negativo(x2)
      • 7474A – Flipflop D, preset, clear, flanco positivo (x2)
      • 7476A – Flipflop JK, preset, clear, flanco negativo (x2)
      • 74107A – Flipflop JK flanco negativo (x2)
      • 74109A – Flipflop JK flanco positivo (x2)
      • 74112A – Flipflop JK flanco negativo (x2)
      • 74113A – Flipflop JK flanco negativo (x2)
      • 74114A – Flipflop JK flanco negativo (x2)
    • Registros con Latches
      • 7475 – 4 latches D
      • 7477 – 4 latches D
      • 74256 – Latch direccionable de 4 bits (x2)
      • 74259 – Latch direccionable de 8 bits
      • 74279 – 4 latches con set y reset
      • 74375 – 4 latches D
    • Registros con Flipflops
      • 74174 – 6 flipflops D
      • 74175 – 4 flipflops D
      • 74273 – 8 flipflops D con clear
      • 74377 – 8 flipflops D con enable
      • 74378 – 6 flipflops D con enable
      • 74379 – 4 flipflops D con enable
    • Registros de Desplazamiento
      • 7495B – 4 bits
      • 74164 – Entrada serie, salida paralela
      • 74165 – 8 bits, paralelo a serial
      • 74166 – Entrada paralela, salida serie
      • 74194A – bidireccional, 4 bits
      • 74195A – 4 bits, universal
    • Memoria
      • 74170 – Memoria de lectura y escritura 4 x 4
    • Contadores Asíncronos
      • 7490 – Divisor por 2 y 5
      • 7492 – Divisor por 2 y 6
      • 7493 – Divisor por 2 y 8
      • 74196 – Divisor entre 2 y 5
      • 74197 – Divisor entre 2 y 8
      • 74290 – Divisor entre 2 y 5
      • 74293 – Divisor entre 2 y 8
      • 74390 – Divisor entre 2 y 5 (x2)
      • 74393 – Contador binario de 4 bits (x2)
      • 74490 – Contador de décadas (x2)
    • Contadores Síncronos
      • 74160A – Módulo 10, reset asíncrono
      • 74161A – Módulo 16, reset asíncrono
      • 74162A – Módulo 10, reset síncrono
      • 74163A – Módulo 16, reset síncrono
      • 74168 – Bidireccional, módulo 10
      • 74169 – Bidireccional, módulo 16
      • 74190 – Módulo 10
      • 74191 – Módulo 16
      • 74192 – Bidireccional, BCD
      • 74193 – Bidireccional, módulo 16
      • 74669 – Bidireccional, módulo 16

NOTA: el pin bidireccional del 7447 se ha modelado sólo como salida.

 

Modelos de Circuitos Integrados de Aplicación Específica

Existen cuatro modelos de ASICs:

  • 74801 (semáforo de seis luces con modos diurno y nocturno)
  • 74802 (contador BCD con salida en binario y con decodificador de 7 segmentos incorporado)
  • 74803 (contímetro de 0 a 8)
  • 74804 (semáforo con sensores de paso)

Ejemplos de Circuitos, Escenarios y Tutoriales

A continuación se muestran ejemplos de un tutorial, varios circuitos y dos escenarios incorporados en el programa.

La figura 2 muestra un tutorial interactivo para la puerta AND. El propósito de los tutoriales es que el usuario determine, identifique y/o descubra las funciones lógicas interactuando con los circuitos preconstruidos.

 

 

La figura 3 muestra un circuito de prueba basado en un contador para probar todas las combinaciones de puertas lógicas simples.

 

 

La figura 4 muestra un circuito decodificador binario con un decodificador de siete segmentos.

La figura 5 muestra un circuito de contador BCD con habilitación de cuenta ascendente/descendente de 0 a 999.

La figura 6 muestra un caso de interacción entre un circuito construido sobre el módulo digital y un escenario para un tanque de agua que se llena con una bomba. Cuando el módulo está apagado el escenario opera en modo simulación, con un control independiente que muestra el comportamiento deseado. Cuando el módulo se enciende el escenario responde a las salidas del circuito construido sobre la tarjeta de pruebas (breadboard).

La figura 7 ilustra un escenario para el control de las luces de un semáforo con sensores de paso de vehículos por una calle de bajo tránsito. Los autos obedecen al estado de las luces de los semáforos.

Descargas

El programa puede ser descargado desde http://adf.ly/1H0DlF
Una guía preliminar está en http://adf.ly/1H0DvM
Ejemplos de algunos circuitos están en http://adf.ly/1H0E7R
La versión 0.9.7 sin tutoriales ni escenarios pero con varios protoboards y tableros de entrada y salida se describe en http://adf.ly/1H0EGi y puede ser descargado desde http://adf.ly/1H0ER6

 

Instalación de Programadores de Pics PIC-600, Winpic800, Pickit2_V2.61

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Software Programadores de Pics PIC-600, Winpic800, Pickit2V2.61

Pic600

Modulo cargador/programador de microcontroladores PICs. La comunicación con la computadora es a través del puerto USB y puede programar una amplia gama de microcontroladores PIC de última generación por medio del software incluido US-Burn. Cuenta con base de cero esfuerzo (ZIF) de 40 pines, perfecta para casi todo tipo de PICs de las familias 12F, 16F, y dsPICs 30F.

Link de Descarga Pic-600: http://adf.ly/1FvzOQ

WinPic800

El software WinPic800 soporta los Pic nuevos, por ejemplo el Pic 18F2550, es freeware y lo podemos usar con este Programador de Pic y Memorias, (Solamente con los Pic).

Link de Descarga Winpic800: http://adf.ly/1FvzcF

 

The PICkit2

Development Programmer/Debugger (PG164120) is a low-cost development tool with an easy to use interface for programming and debugging Microchip’s Flash families of microcontrollers. The full featured Windows® programming interface supports baseline (PIC10F, PIC12F5xx, PIC16F5xx), midrange (PIC12F6xx, PIC16F), PIC18F, PIC24, dsPIC30, dsPIC33, and PIC32 families of 8-bit, 16-bit, and 32-bit microcontrollers, and many Microchip Serial EEPROM products.

Link de Descarga Pickit2v2.61: http://adf.ly/1Fvzh0

002.- primer programa c para microcontrolador

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001 Instalación CCCS

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002 Primer Programa Mikrobasic

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001 Instalación MikroBasic

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PIC C Compiler

El CCS PCWH Compiler; es un compilador que nos permite escribir los programas en lenguaje C en vez de assembler, con lo que se logra un menor tiempo de desarrollo, y mucha facilidad en la programación.

Descripción del programa y características:

El compilador incluye funciones para acceder al hardware de los procesadores PIC, tal como READ_ADC() para leer el valor de un conversor A/D. La E/S discreta se maneja describiendo las características de los puertos. Funciones tales como INPUT() y OUTPUT_HIGH() mantienen apropiadamente los registros tri-estado. Las variables, incluyendo estructuras pueden ser directamente mapeadas a memoria tal como los puertos de E/S para representar mejor la estructura del hardware en C.

La velocidad de reloj del microcontrolador se puede especificar para permitir que las funciones incorporadas retrasen un número dado de microsegundos o milisegundos. Las funciones de E/S serie permiten que funciones estándar como GETC() y PRINTF() sean usadas para RS-232.

El transceptor serie del hardware se usa en las partes que aplican cuando es posible. Para otros casos el compilador genera un transceptor serie por software. Los operadores estándar de C y las funciones estándar incorporadas se optimizan para producir código muy eficiente para funciones de bits y de E/S.

Pueden implementarse funciones inline o separadas, permitiendo optimizar según mejoras en la ROM o en la velocidad. Los parámetros de las funciones se pasan en registros reusables. Las funciones inline con parámetros de referencia se implementan eficientemente sin sobrecarga de memoria.

Durante el proceso de enlazado se analiza la estructura del programa, incluyendo el árbol de llamadas. Las funciones que se llaman unas a otras con frecuencia se agrupan juntas en el mismo segmento de página. La herramienta transparente al usuario maneja llamadas a través de las páginas automáticamente. Las funciones se pueden implementar inline o separadas. La RAM se reserva eficientemente usando el árbol de llamadas para determinar cuántas ubicaciones pueden ser reusadas. Las cadenas constantes y tablas se almacenan en la ROM del dispositivo.

La salida en HEX y los archivos de depuración son seleccionables y compatibles con emuladores y programadores populares incluyendo MPLAB IDE para depuración a nivel de fuente. PCW incluye un poderoso IDE bajo Windows. El compilador requiere Windows 95, 98, ME, NT4, 2000, XP, Vista, W7 o Linux

Link de Descarga: http://adf.ly/1FvkL2

MikroBasic

Uno de los compiladores de lenguaje BASIC para microcontroladores PIC que esta atrayendo legiones de usuarios es MikroBasic. Si bien ya lleva un tiempo en el mercado, a partir de la versión 5.00 se ha masificado. Afortunadamente, el hobbysta no necesita aprender el lenguaje Assembler o conocer a fondo oscuras herramientas de programación para dotar de software a sus proyectos con microcontroladores.
La empresa mikroElectrónica distribuye una serie de compiladores para microcontroladores, entre los que se destacan el mikroC y mikroBasic. La características mas destacadas de estos compiladores, y en particular del que nos ocupara en esta serie de artículos es la inclusión de un IDE (entorno de desarrollo integrado o en inglés Integrated Development Environment) que hace muy cómoda la programación, ya que resalta la sintaxis del lenguaje, proporciona acceso muy rápido a la excelente ayuda incluida, estadísticas sobre el uso de recursos del microcontrolador, y muchas ventajas mas.


Probablemente mikroBasic sea el entorno que soporta mas modelos de micros y además dispone de un enorme grupo de librerías, divididas en comunicaciones RS-232, RS-485 e I2C; teclados PS/2, conexiones USB, interfaz para LCD, y un largísimo etc.

Link de Descarga: http://adf.ly/1Fukbb

033.- Electrónica Analógica (Control de Temperatura con AO y lm35)