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7/16/2019 SISTEMAS DIGITALES

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ELABORÓ: COMITÉ DE DIRECTORES DE LA CARRERA DE

TSU EN MECATRONICAREVISÓ: COMISIÓN ACADÉMICA Y DE VINCULACIÓN DEL ÁREA

APROBÓ: C. G. U. T. FECHA DE ENTRADA EN VIGOR: SEPTIEMBRE 2009

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TECNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA

HOJA DE ASIGNATURA CON DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS

1. Nombre de la asignatura Sistemas digitales2. Competencias Desarrollar y conservar sistemas automatizados y de

control, utilizando tecnología adecuada, de acuerdo anormas, especificaciones técnicas y de seguridad, para

mejorar y mantener los procesos productivos.

3. Cuatrimestre Tercero4. Horas Prácticas 795. Horas Teóricas 266. Horas Totales 1057. Horas Totales por Semana

Cuatrimestre7

8. Objetivo de la Asignatura El alumno implementará controles automáticos mediantesistemas digitales para desarrollar y conservar procesos

productivos.

Unidades TemáticasHoras

Prácticas Teóricas TotalesI. Fundamentos de circuitos lógicos 7 3 10

II. Software de simulación 6 3 9III. Circuitos lógicos combinacionales 10 5 15IV. Circuitos lógicos secuenciales 14 5 19

V.

Introducción a dispositivos lógicosprogramables 6 4 10

VI. Microcontroladores 36 6 42Totales 79 26 105






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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática I. Fundamentos de circuitos lógicos2. Horas Prácticas 73. Horas Teóricas 34. Horas Totales 10

5. ObjetivoEl alumno realizará la detección y localización de fallas mediantelos principios de la lógica digital, para la eliminación de errores defuncionamiento en circuitos digitales combinacionales.

Temas Saber Saber hacer Ser

Sistemas, códigosnuméricos yconversiones.

Describir los:

- Sistemas numéricosbinario, decimal yhexadecimal, BCD ygray.

- Algoritmos deconversión entre elsistema binario,decimal hexadecimal,BCD y gray.

Realizar conversionesentre los diferentessistemas numéricos:binario, decimal,hexadecimal.Representar númerosdecimales en loscódigos BCD y gray.

AnalíticoDestreza ManualCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en Equipo

Simbología ycompuertas

Definir las compuertasbásicas lógicas,simbología (estándar eIEEE) y función lógica.

Comprobar las tablasde verdad de lascompuertas básicas.


Familias lógicas Describir lascaracterísticas de lasFamilias lógicas TTL yCMOS.

Interpretar la hoja deespecificación dedatos del fabricante.







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Medidas deseguridad en elmanejo yconservación de lasfamilias lógicas TTLy CMOS

Listar las medidas deseguridad en elmanejo de circuitosintegrados de lasfamilias lógicas TTL yCMOS.

Operar circuitosintegrados de lasfamilias lógicas TTL yCMOS.


Detección,localización yeliminación de fallas

Describir:

• Un método dedetección y localizaciónde fallas(Comprobación de lafunción lógica).• El funcionamientode los instrumentos

para la detección defallas en circuitosdigitales concompuertas lógicas.• Las técnicas paraaislamiento ycorrección de fallas encircuitos digitales concompuertas lógicas(sustitución decompuertas, falsoscontactos y soldadurafría)

Localizar fallaseléctricas mediante eluso de técnicas parasu aislamiento ycorrección encircuitos digitales concompuertas lógicas.







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Proceso de evaluación

Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizajeInstrumentos y tipos de

reactivosElaborará, a partir de uncaso, un reporte que incluya:

-Resultados de la conversiónde números entre lossistemas: binario, decimal,hexadecimal.-Resultados de lacomprobación de las tablasde verdad de las compuertaslógicas básicas.-Representación de númerosdecimales en los códigos

BCD y gray.-Descripción de lascaracterísticas de las familiaslógicas TTL y CMOS.-Resultado de localización defalla.-Propuesta de corrección.

1.- Analizar las conversionesentre los diferentes sistemas

numéricos.

2.- Identificar las medidas deseguridad para el manejo decircuitos integrados de lasfamilias lógicas.

3.- Analizar la tabla de verdadde las compuertas lógicasbásicas.

4.- Comprender el proceso delocalización y corrección defallas en circuitos digitales concompuertas lógicas.

Estudios de casosLista de cotejo






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Proceso enseñanza aprendizaje

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas de laboratorioEjercicios prácticosEstudio de casos

equipos de cómputolaboratorio de tecnologíapintarrón

proyector de videoequipo de cómputocircuitos integrados lógicos básicos (AND,OR,NOT,XOR)fuente de voltaje reguladamultímetro digitalpunta lógica

Espacio Formativo

Aula Laboratorio / Taller Empresa

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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática II. Software de simulación2. Horas Prácticas 63. Horas Teóricas 34. Horas Totales 9

5. Objetivo El alumno simulará circuitos digitales básicos, mediante softwareespecífico, para comprobar su funcionamiento.


Funciones básicas Describir las funcionesbásicas del software:menús y barra deherramientas.

Manipular archivosde simulación através del uso demenús y barras deherramientas delsoftware desimulación.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamientodeductivoProactivo

Instrumentosvirtuales

Describir el generadorde palabras, puntalógica y analizador deestados lógicos, en elsoftware de simulación.

Monitorear elcircuito digitalsimulado medianteel uso de losinstrumentosvirtuales de

medición.


Construcción delcircuito

Explicar el desarrollo desimulaciones de circuitosdigitales en el software.

Verificar elfuncionamiento decircuitos digitalesmediante susimulación y lamedición de losparámetroseléctricos con losinstrumentosvirtuales.







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Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos dereactivos

Elaborará, a partir de uncaso, un reporte de unproyecto que incluya:

-La descripción del entornode desarrollo del software desimulación.-El diagrama del circuitosimulado.-La descripción y justificaciónde los instrumentos virtualesutilizados.-Los parámetros de medición

verificados.-Las tablas de resultados desimulación de las compuertaslógicas.

1.- Identificar los instrumentosvirtuales del simulador.

2.- Analizar simulaciones ymediciones de circuitos digitalesen el software.

3.- Comprender el entorno detrabajo del software desimulación.







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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Aprendizaje mediado por nuevas tecnologíasEjercicios prácticosEstudios de casos

laboratorio de informática para simulaciónsoftware de simulación de circuitos digitalespintarrón

proyector de videoequipo de cómputo

Espacio Formativo


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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática III. Circuitos lógicos combinacionales2. Horas Prácticas 103. Horas Teóricas 54. Horas Totales 15

5. Objetivo

El alumno construirá circuitos lógicos combinacionales empleandolos métodos de simplificación de algebra de Boole o mapas deKarnaugh, para realizar aplicaciones específicas definidas por unatabla de verdad.


Simplificación decircuitos lógicoscombinacionales.

Definir los conceptosde: maxitérminos yminitérminos.

Explicar la estructuray aplicación de losmapas de Karnaugh alas funciones lógicas.

Explicar lasoperaciones delálgebra de Boole y su

aplicación en lareducción defunciones lógicas.

Simplificarexpresiones lógicasmediante el algebrabooleana y mapas deKarnaugh a partir detablas de verdad.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamientoDeductivoProactivoDestreza Manual

Simulación eimplementacióncircuitos lógicoscombinacionales.

Explicar elprocedimiento paraimplementar uncircuito lógicocombinacional ensoftware desimulación.

Implementarcircuitos lógicoscombinacionales apartir de una funciónbooleana, sudiagrama ysimulación.







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Bloques funcionales Describir la operaciónde los bloquesfuncionales básicos:codificadores,decodificadores,multiplexores ydemultiplexores.

Elaborar diseños decircuitos lógicoscombinacionales conbase en bloquesfuncionales básicos.







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A partir de un casoimplementará el circuitológico combinacional yelaborará un reporte queincluya:

-La simplificación deexpresiones definidas por latabla de verdad, así como losdiagramas de simulación yfotografías del circuito lógicoimplementado.

1.- Analizar la terminología delos circuitos lógicoscombinacionales.

2.- Comprender elprocedimiento para diseñarcircuitos lógicoscombinacionales.

3.-Comprender el proceso dediseño de los circuitos lógicoscombinacionales.

Estudio de casoLista de cotejo






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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosEjercicios prácticos

Aprendizaje basado en proyectosEstudio de casos

multimediaequipos de laboratorio de tecnologíalaboratorio de informática para simulación

equipo de cómputoCircuitos integrados (AND, NOT, OR, XOR).pintarrónproyector de video

Espacio Formativo


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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática IV. circuitos lógicos secuenciales2. Horas Prácticas 143. Horas Teóricas 54. Horas Totales 19

5. Objetivo

El alumno desarrollará circuitos lógicos secuenciales: contadores yregistros de corrimiento a través del uso de flip-flops para laimplementación de contadores de eventos y de transferencia dedatos binarios.


Flip-Flops Explicar la arquitecturay el funcionamiento deun circuito generadorde señal de reloj.Identificar losconceptos dedispositivos síncronos yasíncronos.Explicar los principiosde funcionamiento deflip-flop: JK, RS, T, D ysu tabla de verdad.

Implementar uncircuito generador deseñal de reloj.

Comprobar elfuncionamiento de losflip-flop: JK, RS, T, Dy su tabla de verdad.


Contadores Explicar el principio deoperación de loscontadores síncronos yasíncronos.

Implementarcontadoresascendente ydescendenteconstruidos con flip-flop.







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Registros Describir elfuncionamiento yaplicaciones de losregistros: transferenciade datos en paralelo yserial.

Realizar latransferencia dedatos en paralelo yserial utilizandoregistros.







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Elaborará un reporte a partirde una práctica, que incluyadiagrama y simulación de:

- Tabla de verdad delcontador de eventos.

- Circuito generador deseñal de reloj.

- Contador de eventos yregistros detransferencia de datos

paralelos y serial.

1.- Analizar los conceptos ymanejo de los diferentes tiposde flip-flops.

2.- Comprender elfuncionamiento de los flip-flopsen la estructura de contadoresasíncronos y síncronos.

3.- Comprender el conceptofuncional de los registros detransferencia de datos paraleloy serial en base de flip-flops

Ejercicios prácticosLista de cotejo






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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas de laboratorio

Aprendizaje basado en proyectosEquipos colaborativos

ejercicios prácticosequipos de laboratorio de tecnologíalaboratorio de informática para simulación

equipo de cómputocircuitos integrados Flip Flop (JK, RS, D, T).pintarrónproyector de video

Espacio Formativo


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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática V. Introducción a dispositivos lógicos programables.2. Horas Prácticas 63. Horas Teóricas 44. Horas Totales 10

5. ObjetivoEl alumno programará circuitos lógicos combinacionales ysecuenciales a través del uso de dispositivos lógicos programables(PLD) para la reducción de circuitos digitales.


Fundamentosde dispositivoslógicosprogramables

Explicar la arquitectura yfuncionamiento de losdispositivos lógicosprogramables: PAL yGAL.

Listar los tipos dedispositivos lógicosprogramables.

Diferenciar lasarquitecturas de lostipos de dispositivoslógicos programables.

Seleccionar undispositivo lógicoprogramable quesatisfaga losrequerimientosespecíficos establecidoen una tabla deverdad.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamiento DeductivoProactivo






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Programaciónde dispositivoslógicosprogramables

Describir:

• El Proceso deprogramación dedispositivos lógicosprogramables.• El entorno deprogramación de PLD.

Explicar el método deelaboración de unprograma.

Estructurar unprograma de uncircuito lógicocombinacional ysecuenciales a partirde la función lógica osu diagramaesquemático.

Programar circuitoslógicoscombinacionales ysecuenciales endispositivos lógicosprogramables PAL oGAL.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamiento DeductivoProactivo






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Elaborará un reporte a partirde una práctica que incluya:

- Selección del dispositivológico programable.-Elaboración del códigofuente del programa aplicadoal PAL o GAL.- Diagrama esquemático ydescripción de terminales deldispositivo GAL o PAL.-Armar el circuito lógico

implementado con el PLD.

1.- Identificar las arquitecturasde los tipos de dispositivoslógicos programables.

2.- Comprender lasarquitecturas de los tipos dedispositivos lógicosprogramables.

3.-Analizar la lógica deprogramación de los dispositivoslógicos programables, para la

construcción de circuitos lógicosdigitales.

Ejercicios prácticosLista de cotejo






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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas de laboratorio


ejercicios prácticosequipos de laboratorio de tecnologíalaboratorio de informática para simulación

equipo de cómputocircuitos integrados PAL y GALprogramador universalsoftware de programaciónfuente regulada de voltaje directopintarrónproyector de video

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UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática VI. Microcontroladores2. Horas Prácticas 363. Horas Teóricas 64. Horas Totales 42

5. ObjetivoEl alumno desarrollará aplicaciones básicas de control, identificandola arquitectura y características de un microcontrolador para lasimulación y programación de un sistema.


Arquitectura Definir el concepto demicrocontrolador.

Describir:• La unidad aritméticade procesamiento dedatos, memoria dedatos y de programa,registros de propósitogeneral y especifico,puertos de entrada ysalida.

• La relación queexiste entre loselementos internos deun microcontrolador.• Los elementos de lahoja de datos delmicrocontrolador.(distribución de pines,parámetros eléctricos,capacidad de memoria,puertos de

entrada/salida)

Localizar lasterminales delmicrocontrolador y sufunción.

Distinguir los bloquesfuncionales internosde unmicrocontrolador, sufunción einterrelación.

Seleccionar un

microcontrolador deacuerdo a losrequerimientos delnúmero de entrada-salida, memoria, ypuertos especialesespecificados.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamientoDeductivoProactivo






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Simulación yprogramación demicrocontroladores

Explicar el conjunto deinstrucciones,temporizadores,contadores,interrupciones, puertosespeciales y modos dedireccionamiento.

Describir el entorno desimulación yprogramación.

Verificar programas através de software desimulación.

Desarrollaraplicaciones básicascomo: contadores,alarmas, control demotor a pasos,mediante el uso demicrocontroladores.

AnalíticoCapacidad deautoaprendizajeTrabajo en EquipoRazonamientoDeductivoProactivo






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A partir de un casoelaborará un reporte queincluya :

- Mapa conceptual paraidentificar la arquitectura deun microcontrolador.

-El código fuente de laprogramación aplicada almicrontrolador.

-Diagrama esquemático.

-Describir las terminales deldispositivo microcontrolador.

1.- Analizar la arquitectura delmicrocontrolador paraidentificar las funciones de cadauno de los módulos.

2.- Analizar el software delmicrocontrolador para laelaboración y simulación deprogramas.

3.- Comprender laimplementación de sistemasdigitales con

microcontroladores.







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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosEjercicios prácticos


equipos de laboratorio de tecnologíalaboratorio de informática para simulaciónequipo de cómputo

circuitos integrados PAL y GALprogramador universal microcontroladorsoftware de programaciónfuente regulada de voltaje directopintarrónsistemas de desarrollo de microcontroladorproyector de video

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CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUECONTRIBUYE LA ASIGNATURA

Capacidad Criterios de Desempeño

Identificar las características del proceso

productivo considerando los aspectostécnicos y documentación, así como lasnecesidades del cliente, para establecerlos requerimientos del sistema.

Elabora un reporte de descripción del proceso

que integre:• diagrama de bloques,• descripción de entradas y salidas,• variables y sus características,• características de suministro de energía(eléctrica, neumática, etc.),

• protocolos de comunicación• Estado operativo de lo preexistente con unlistado de los elementos por subsistemas:o Neumáticoso Eléctricos y Electrónicoso Mecánicoso Elementos de control• Necesidades del cliente en el que se identifique:o capacidades de produccióno medidas de seguridado intervalos de operación del sistemao flexibilidad de la produccióno control de calidadDetermina el sistema general, subsistemas y loscomponentes en base a los requerimientos del

proceso.

Seleccionar los instrumentos y elementosde control con base en los aspectostécnicos, económicos y normativos, parasatisfacer los requerimientos del sistema.

Realiza una Tabla comparativa de los elementospor subsistemas y selecciona los idóneos,considerando:• características técnicas• costos• disponibilidad y tiempos de entrega• garantía y soporte






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Determinar la localización e interacción delos sistemas mediante diagramas técnicos,simbología y normatividad aplicable, parasu integración y simulación.

Genera una hoja de datos técnicos(características) que especifique:• descripción de entradas y salidas,• variables y sus características,• características de suministro de energía(eléctrica, neumática, etc.)

• protocolo de comunicación a utilizar

Elabora planos y/o diagramas, en función de lahoja de datos técnicos:• Eléctricos• Electrónicos• Neumáticos y/o Hidráulicos• De distribución de planta• ControlRealiza la simulación de los subsistemasconforme a los planos y diagramas, y valida su

funcionamiento.

Instalar componentes de automatizaciónrealizando la conexión, configuración yprogramación necesaria, para cumplir conlos requerimientos del sistema.

Realiza la instalación de componentes deautomatización, en función de:- los diagramas,- hoja de técnica de los equipos a instalar y- condiciones de seguridad.

Configura los elementos que así lo requieran deacuerdo a las especificaciones del fabricante.

Programa los elementos de control considerandolos componentes y su configuración, generando,según corresponda:- Tablas de asignación- Diagrama de escalera, lista de comandos, entreotros.- Tablas de registros- Asignación de tiempos- Comunicación de datos a otros sistemas deacuerdo a los protocolos de comunicación.






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Verificar la operación de los sistemasmediante pruebas técnicas, para supuesta en marcha.

Define y ejecuta un procedimiento de arranque,operación y paro del proceso

Realiza mediciones de desempeño paracompararlas con los requerimientos del proyectoy registrarlos en un reporte.

Documentar el funcionamiento y laoperación del sistema compilando lainformación generada en la planeación yejecución del proyecto, para facilitar laoperación, mantenimiento, servicio ymejora del sistema.

Elabora un manual del usuario del proyectorealizado, que contenga:descripción general del procesoprincipales componentessuministro de energíarecomendaciones de seguridadintervalos de operaciónprocedimiento de arranque, operación y parorecomendaciones de mantenimiento

Elabora un reporte del proyecto que integre losdocumentos previos generados:• Diagramas• Listado de partes• Programas• Reporte de necesidades del cliente• Lista de entradas y salidas• Procedimientos• Manual del usuario

Diagnosticar la operación de sistemasautomatizados y de control medianteinstrumentos de medición e informacióntécnica, para detectar anomalías delproceso y proponer acciones demantenimiento.

Aplica el procedimiento estandarizado dedetección de fallas (ejemplo AMF, árbol de tomade decisiones, entre otras)

Genera un informe de diagnóstico de la falla- Nombre del equipo- Tipo de falla- Localización de la falla- Posibles causas- Resultados de las mediciones realizadas- Propuesta de soluciones (acciones de

mantenimiento para corrección de falla)






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Ejecutar acciones de mantenimientode acuerdo al programa establecido,para minimizar los paros en los procesosproductivos.

Realiza acciones de mantenimiento de acuerdo alprograma establecido y siguiendo las condicionesde seguridad.

Registra los resultados en una lista deverificación.





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FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Autor Año Título delDocumento Ciudad País Editorial

Ronald, T. (2007) Sistemas Digitales Principios y

Aplicaciones

México México Prentice Hall

(2006)Floyd, T. Fundamentos de Sistemas Digitales

Madrid España Prentice Hall

(2005)Mano, M. Fundamentos de Diseño Lógico y de

Computadoras

Madrid España Pearson

(2008)Tokheim, R. Electrónica Digital Madrid España McGraw Hill

(2006)Wakerly, J. Diseño Digital Principios y Prácticas

México México Prentice Hall

Valdés,F. yPallás, F.

(2007) Microcontroladores - Fundamentos y

Aplicaciones Con PIC

México México Alfaomega,Marcombo

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