FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONESTEMA 1 INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DIGITALES Y SISTEMAS NUMERICOSDOCENTE: ING. CARLOS A. PIEREZ CALAO Universidad de Crdoba, Comprometida con el Desarrollo Regional

UNIVERSIDAD DE CORDOBA

Desarrollar habilidadesAdems de conocimientos es indispensable las actividades dentro y fuera del aula con el propsito de:

Fortalecer las habilidades bsicas La expresin oral escrita Desarrollar las especializadas Anlisis y sntesis de problemas Aplicar los conocimientos en la prctica. Metodologa en la deteccin y correccin de fallas Uso eficiente de Internet y la computadora.

Adems de proporcionarle los recursos para que desarrolle:

Trabajo individual Trabajo colaborativo Capacidad para organizar y planificar

Aprender por cuenta propiaEs importante la reflexin del alumno respecto de sus propios procesos de conocimiento, que constituye uno de los aspectos fundamentales para desarrollar la capacidad de aprender por cuenta propia.

HabilidadesAprendizaje autnomo y continuo Habilidades bsicas en programacin Manejo efectivo del software para el diseo digital Disear sistemas digitales Secuenciales Anlisis y sntesis de sistemas digitales Generar nuevas ideas Mtodo para detectar y corregir fallas Aplicar los conocimientos a la prctica Disear sistemas digitales combinacionales 4.07 4.10 4.13 4.21 4.25 4.21 4.28

4.354.47Bastante Mucho Regular Poco Nada

Escala

5

4

3

2

1

Profesor Facilitador

El profesor ser un medio o enlace entre el alumno y la informacin

La exposicin del curso

Mayor claridad Optimizacin del tiempo de exposicin del maestro Oportunidad de llevar a cabo actividades dentro del aula Permitir que los alumnos se expresen y participen en el proceso enseanza aprendizaje.

Propsito generalContribuir a desarrollar la primera etapa de la competencia del diseo e implementacin de sistemas digitales, aplicando una metodologa de diseo para los sistemas digitales tanto combinacionales como secuenciales basada en la aplicacin de los fundamentos tericos y prcticos del algebra booleana.

Contenidos TemticosI.II.III.IV.Introduccin a los Sistemas Digitales Sistemas Numricos lgebra Booleana Minimizacin de Funciones Booleanas.

Contenidos TemticosExamen Final V.- Diseo Combinacional. VI.- Flip-Flops. VII.- Diseo Secuencial.

Criterios y Mecanismos para la Calificacin , Acreditacin y Evaluacin. Exmenes Parciales Examen final Proyectos obligatorios, Tareas (actividades)Adems de

Proyectos Adicionalespara aprobar el curso.

Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones Ronald J. Tocci, 2004 Fundamentos de Sistemas Digitales T. L. Floyd, 2005 Sistenas Digitales Principios y Prcticas WAKERLY, 2005Sistemas Digitales y Electrnica Digital Juan Angel Garza Garza, 2005 Fundamentos de diseo Digital Cesar A. Leal FIME UANL

Bibliografa Actualizada

INTRODUCCIONLa electrnica digital le ha permitido al hombre agilizar procesos, incrementar las capacidades de almacenamiento de datos, exactitud en los pronsticos y resultados, simulacin de todo tipo de evento del mundo real, implementar sistemas de seguridad empleando la biometra, incrementar las velocidades de transferencia de datos, multiplexar las comunicaciones y todo ese gran entorno de avances tecnolgicos que envuelve el mundo de hoy. La electrnica digital le permitir al ingeniero de sistemas estudiar los principios fundamentales y aplicaciones bsicas con las cuales podr implementar aplicaciones a las telecomunicaciones, combinando el hardware y el software.

OBJETIVOS Distinguir entre las representaciones analgicas y digitales Estudiar los sistemas numricos que hacen parte de la lgica digital y aprender a realizar conversiones entre sistemas.

CONTENIDO UNIDAD 1 REPRESENTACIONES NUMRICAS SISTEMAS DIGITALES Y ANALGICOS SISTEMAS NUMRICOS EMPLEADOS EN TCNICAS DIGITALES CONVERSIONES ENTRE SISTEMAS NUMRICOS CDIGOS BINARIOS CDIGOS ALFANUMRICOS CONCEPTO DE: BYTE, NIBBLE Y PALABRA MTODO DE PARIDAD PARA LA DETECCIN DE ERRORES

Definiciones

Sistema Digital Analgico

SistemaUn Sistema Comprende un conjunto de componentes que presentan una estructura organizada, habiendo

entre ellas una relacin tal que lleve al sistema aalcanzar los objetivos propuestos por el mismo. Ludwig Von Bertalanffy (1901-1972)bilogo, reconocido por haber formulado la Teora de sistemas

Conjunto de partes o elementos organizadas y relacionadas que

Sistema(system)

interactan entre s para lograrun objetivo.Los sistemas reciben (entrada) datos, energa o materia del ambiente y

proveen (salida) informacin, energao materia.

DICCIONARIO INFORMTICO http://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema.php

Sistema1. Conjunto de reglas o principios sobre una materia racionalmente enlazados entre s. 2. Conjunto de cosas que relacionadas entre s ordenadamente contribuyen a determinado objeto.

3. Biol. Conjunto de rganos que intervienen en alguna de las principales funciones vegetativas. Sistema nervioso.

www.rae.es

Sistema2.- Conjunto de cosas o partes coordinadas segn una ley, o que,

ordenadamente relacionadas entre s, contribuyen a determinadoobjeto o funcin.Diccionario General de la Lengua Espaola Vox

SistemaMedio o manera usados para hacer una cosa. Manera de estar dispuesto un aparato o utensilio.

SistemaUna primera clasificacin de los sistemas podra ser la siguiente.:Existen sistemas naturales (los generados por la naturaleza) y sistemas artificiales (hechos por el hombre). Est claro que los sistemas electrnicos se encuentran dentro de los sistemas artificiales.

DigitalAdjetivo. De los dedos o relativo a ellos: huella digital.

DigitalQue expresa o suministra los datos por medio de nmeros

1, 2, 3El pequeo LAROUSE ilustrado 2004

DigitalFsica: Se dice del aparato o instrumento que mide cantidades y las representa con nmeros dgitos: reloj digital. Instrumento Que suministra su informacin mediante nmeros: reloj circuito.

DIGITAL Cualquier seal o modo de transmisin que utiliza valores discretos en lugar de un espectro continuo de valores (como lasseales analgicas).

DICCIONARIO INFORMTICO http://www.alegsa.com.ar/Dic/digital.php

DigitalRepresentacin de informacin de modo binario (2 estados).Suele utilizarse en pedagoga y psicologa para hablar de la destreza digital. Esta destreza interviene en los trabajos de precisin, como en el manejo de piezas finas, que exigen un desarrollo adecuado de la motricidad fina. Sistema que usa muestras digitales (valores discretos codificados en binario) para representar seales analgicas.http://www.definicion.org/digital

Era Digital ?Audio Digital MP3, Video Digital MPEG, Multimedia, cmaras digitales Megapixels, Disco Duro Mega Bytes, Flash Memory, USB, Internet, correo electrnico, pginas web, Mdem, home page, tarjeta de red, CD, PDF, DOC, XLS, Laptop, Compras en lnea, Firma Digital, velocidad de conexin Kbps, servidor, webcam, interfaz, escner, operadores booleanos, MODEM, puerto de impresora, PPP, foros de discusin, chats, y por supuesto, cibercomunidades, facebook, ftolog, medios virtuales, hipertextos y portales, Iphone, 3G, blueray, bluetooth, Sata.

Analgico, caadjetivo. Anlogo Que tiene analoga con algo . Fsica. Que representa de manera continua en el tiempo la evolucin de una magnitud: seal analgica.

Sistemas AnalgicosEstas magnitudes son:

Temperatura, presin, longitud, velocidad, tensin, intensidad, aceleracin, etc. que tienen un carcter continuo o analgico.

Segn la naturaleza de la informacin que lleva la seal elctrica, esta puede clasificarse en:

Analgica

Digital

Seal analgicavalores frente al tiempo.

:

El modelo matemtico que la describe es una funcin continua, por tanto transporta una informacin analgica y puede tomar infinitos

Seal Digital

:

Seal digital: el modelo matemtico que la describe es una funcin que slo puede tomar un conjunto finito de valores, que transporta una informacin digital. PULSOS

Seal Digital

:

El tipo de seal con la que trabajaremos en electrnica digital ser un caso particular de la seal digital, la seal digital binaria, Que toma dos valores lgicos, normalmente uno y cero

Que tipo de reloj usas ?

Analgico

Digital

Cual sistema crees que tenga una respuesta mas rpida ?

Analgico

Digital

Codificacin analgica y digitalEl proceso que consiste en convertir una seal o variable analgica en digital se denomina digitalizacin. En la figura se muestra la digitalizacin de una seal analgica senoidal con una resolucin de 3 bits.

Codificacin analgica y digitalLa mayora de los sistemas electrnicos construidos procesan seales digitales, pero el mundo fsico es fundamentalmente analgico como hemos visto. En consecuencia un sistema digital muy a menudo debe tratar con seales analgicas en su punto de contacto con el mundo exterior (sus entradas)

CONVERSION ANALOGICO-DIGITAL

(ADC, Analogic to Digital Conversion)La conversin Analgico-Digital consta de varios procesos:

Muestreo Cuantizacin Codificacin

Muestreo

Cuantizacin

Codificacin:

Cuales sern las principales ventajas de los sistemas Digitales ?

Ventajas de los Sistemas Digitales1.- Los Sistemas Digitales generalmente son ms fciles de disear.

2.- Facilidad para almacenar, procesar y trasmitir lainformacin.

Ventajas de los Sistemas Digitales3.- Programacin de la operacin. 4.- Los circuitos digitales se afectan menos con el ruido.

Limitaciones de los Sistemas DigitalesCuando empleamos tcnicas digitales existe slo una desventaja:

El mundo real es fundamentalmente analgico

Un sistema digital Es cualquier dispositivo destinado a la generacin, transmisin, procesamiento o almacenamiento de seales digitales.

Para el anlisis y la sntesis de sistemas digitales binarios se utiliza como herramienta el lgebra de Boole.

Fuente http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_digital

Un sistema digitalPara la implementacin de los circuitos digitales, se utilizan puertas lgicas (AND, OR y NOT), construidas generalmente a partir de transistores. Estas puertas siguen el comportamiento de algunas funciones booleanas.

Segn el propsito los sistemas digitales se clasifican en: a) sistemas de propsitos especiales b) sistemas de propsitos generales.

Estos ltimos permiten el cambio de su comportamiento mediante la programacin de algoritmos de soluciones de problemas especficos.

Fuente http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_digital

ConclusionesPara aprovechar las tcnicas digitales cuando se tienen entradas y salidas analgicas, se siguen los 3 pasos:

1.-Convertir las entradas analgicas a la forma digital 2.-Almacenar y Procesar la informacin digital

3.-Convertir las salidas digitales a la forma analgica delmundo real.

ELECTRNICA

CIENCIA QUE ESTUDIA LOS FENMENOS RELACIONADOS CON EL TRANSPORTE DE CARGA ELCTRICA EN MEDIOS MATERIALES JUNTO CON LA CONSTRUCCIN DE DISPOSITIVOS, CIRCUITOS Y SISTEMAS BASADOS EN ESTOS. Esta ciencia se divide en dos grandes ramas: Analgica y Digital

ELECTRNICA DIGITALse encarga de sistemas electrnicos en los cuales la informacin est codificada en dos nicos estados. A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o ms comnmente 1 y 0, refirindose a que en un circuito electrnico hay (1verdadero) tensin de voltaje o hay ausencia de tensin de voltaje ( 0 falso).

ELECTRNICA DIGITAL VS ANALGICAELECTRNICA

DIGITAL

ANALGICA

SOLO DOS ESTADOS POSIBLES PARA CODIFICAR LA INFORMACIN

INFINIDAD DE ESTADOS POSIBLES PARA CODIFICAR LA INFORMACIN

REPRESENTACIONES NUMRICASREPRESENTACIN DE VALORES NUMRICOS

CANTIDADES DIGITALES

CANTIDADES ANALGICAS

DGITOS QUE CAMBIAN EN INCREMENTOS DISCRETOS (PASO A PASO)

PUEDEN VARIAR A TRAVS DE UN INTERVALO CONTINUO DE VALORES

ANALGICO VS DIGITAL

SISTEMAS DIGITALES Y ANALGICOS SISTEMAS DIGITALESCombinacin de dispositivos diseados para manipular informacin que solo puede representarse en forma digital o tomar valores discretos

SISTEMAS ANALGICOSDispositivos que pueden manipular cantidades fsicas que varan sobre un intervalo continuo de valores

ELECTRNICA DIGITAL AUMENTO DE FIABILIDAD EN EL PROCESAMIENTO Y TRANSMISIN DE LA INFORMACIN SOPORTE MATEMTICO ADECUADO, COMO SON LAS LGEBRAS DISCRETAS TECNOLOGAS DE FABRICACIN ADECUADAS AMPLIA DISTRIBUCIN COMERCIAL AMPLIAS APLICACIONES EN MLTIPLES CAMPOS

TIPOS DE CIRCUITOS DIGITALES CIRCUITOS COMBINACIONALES Las salidas nicamente son funcin del valor de las entradas y no de la historia anterior del circuito; por lo tanto, no tienen memoria y el orden de la secuencia de entradas no es significativo.

CIRCUITOS SECUENCIALES Se caracterizan por el hecho de que las salidas dependen de la historia anterior del circuito adems de la combinacin de entradas; por lo que estos circuitos s disponen de memoria y el orden de la secuencia de entradas s es significativo

LIMITACIONES DE LAS TCNICAS DIGITALES El mundo real es analgico El procesamiento de las seales digitales lleva tiempo

SISTEMAS NUMRICOS

Sistema Numrico Se llama sistema numrico al conjunto ordenado de smbolos o dgitos y a las reglas con que se combinan para representar cantidades numricas. Existen diferentes sistemas numricos, cada uno de ellos se identifica por su base. Dgito Un dgito en un sistema numrico es un smbolo que no es combinacin de otros y que representa un entero positivo. Bit Es un dgito binario (Abreviacin del ingls binary digit), es decir, un 0 o un 1.

LOS SISTEMAS NUMRICOS

Notacin En adelante, para distinguir entre los diferentes sistemas numricos encerraremos entre parntesis el nmero y le aadiremos un subndice, indicando la base que se est usando. Sin embargo, si no se usa subndice se deber entender que el nmero est en base diez, a menos que se diga lo contrario.

Ejemplos: 35 = (35)10 = 35 base 10 (sistema decimal)

(110100)2 = 1101002= 110100 base 2 (sistema binario)(34)16 = 3416= 34 base 16 (sistema hexadecimal)

Cdigo decimal binario (BCD) El cdigo decimal binario (BCD Binary Code Decimal) es utilizado para expresar los diferentes dgitos decimales con un cdigo binario. Por consiguiente, el cdigo BCD tiene diez grupos de cdigo y resulta prctico para convertir entre decimal y BCD

Decimal

Dgito en BCD

01 2 3 4 5 6 7 8 9

00000001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

El cdigo 8421 El cdigo 8421 pertenece al grupo de cdigos BCD. El nombre 8421 indica los diferentes pesos de los cuatro bits binarios (23, 22, 21, 20).Con un nmero de 4 bits se pueden representar 24 combinaciones posibles, pero al emplear el cdigo 8421 se incluyen solamente 10 grupos de cdigo binario, en consecuencia las combinaciones 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111 no se utilizan.

EjemploConvertir a BCD el nmero decimal 6498. Reemplazando por los valores de la tabla 1.1.4. se obtiene,

649810 =(0110 0100 1001 1000)8421

Cdigos alfanumricosPermiten codificar caracteres del lenguaje natural en un conjunto de bits. Al igual que con los nmeros, no existe una nica norma para codificar los caracteres alfanumricos es un cdigo binario de un grupo de elementos que constan de diez dgitos decimales, las 26 letras del alfabeto y cierto nmero de de smbolos especiales como el $. El nmero total de elementos en un grupo alfanumrico es mayor de 36. Por lo tanto debe codificarse con un mnimo de seis bits (26 = 64 ).

El ASCII ( The American Standard Code for Information Interchange, Cdigo Estndar estadounidense para el intercambio de informacin) es un cdigo desarrollado por el Instituto Estadounidense de Normas.Procede directamente de la definicin de byte: 1B = nmero de bits necesarios para codificar un carcter. Utiliza 7 bits para representar cada carcter, y el octavo como bit de paridad para detectar errores. Las 128 variaciones distintas que se pueden conseguir con 7 bits permiten incluir en esta codificacin las maysculas y minsculas del abecedario ingls.

BYTEUn byte consiste de 8 bits y puede representar cualquiert tipo de datos o de informacin. Cuntos bytes hay en una cadena de 32 bits? Solucin 32/8 = 4 hay cuatro bytes en una cedena de 32 bits.

NIBBLEAbarca la mitad de un byte.Cuntos nibbles hay en un byte? Solucin 2

PALABRAEs un grupo de bits que representa una cierta unidad de informacion. La computadora personal en su escritorio puede manejar ocho bytes a la vez, por lo tanto tiene un tamao de palabra de 64bits.

Dependiendo de la longitud (medida en nmero de bits) del registro, este se denomina de acuerdo ala siguiente tabla

MTODO DE PARIDAD PARA LA DETECCIN DE ERRORESUn bit de paridad es un dgito binario que indica si el nmero de bits con un valor de 1 en un conjunto de bits es par o impar. Los bits de paridad conforman el mtodo de deteccin de errores ms simple. Hay dos tipos de bits de paridad: bit de paridad par y bit de paridad impar. El bit de paridad par se pone a 1 si el nmero de unos en un conjunto de bits es impar, haciendo de esta forma que el nmero total de bits (datos+paridad) sea par.

El bit de paridad impar se pone a 1 si el nmero de unos en un conjunto de bits es par, haciendo de esta forma que el nmero total de bits (datos+paridad) sea impar.Ntese que este mtodo detecta los errores, pero no los corrige.