UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE UNIDAD ACADEMICA : INSTITUTO DE EDUCACIÓN A DISTANCIA PROGRAMA : INGENIERIA DE SISTEMAS POR CICLOS AREA DE FORMACIÓN : INGENIERIA APLICADA NÚCLEO DE FORMACIÓN : PROBLEMA DEL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN. NOMBRE DEL CURSO : ELECTRONICA DIGITAL CODIGO DEL CURSO : 0202295 SEMESTRE : SEGUNDO CREDITOS : TRES TRABAJO PRESENCIAL : 24 HORAS TRABAJO INDEPENDIENTE : 120. TOTAL EN HORAS : 144. TUTORES: Ing.Luis Alberto Osorio Canal Ing. Harold Esneider Perez Waltero 1. JUSTIFICACION DELCURSO Si bien la tecnologia esta evolucionando constantemente, existe una particularidad y es que esa constante evolucion tecnologica se sostiene sobre una plataforma digital, de esta manera resulta imperativo y esencial el estudio de los principios básicos y de los elementos que conforman la Electronica Digital, los cuales se convierten en los principales elementos de operación en el funcionamiento de un ordenador o una red de comunicaciones 2. ARTICULACIÓN DEL CURSO CON LOS PROPÓSITOS, CAMPOS, NÚCLEOS DE FORMACIÓN EN EL MARCO DEL DISEÑO CURRICULAR El Ingeniero de Sistemas como profesional integro debe conocer aquellos aspectos esenciales que constituyen la plataforma de trabajo sobre la cual el se desenvuelve, por lo tanto la Electronica Digital debe ser parte de su conocimientos fundamentales, para de esta manera poderse enfrentar con éxito al desarrollo de software operativo o aplicativo o al diseño e implementacion de redes de comunicaciones entre otras; ya que estas seran areas donde muy probablemente se va desempeñar. 3. PROPÓSITOS DE FORMACIÓN DEL CURSO GENERAL En este curso, el estudio de los circuitos digitales son de vital importancia en la formación del estudiante, ya que dicho curso, se encuentra dentro de la formación específica de la carrera, lo que lo convierte en un eslabón de formación dentro de la columna vertebral de la tecnología. Dicha asignatura aparte de conectar al estudiante con el hardware de cualquier sistema digitalizado, le sirve de base para conectarlo en el estudio complementario sobre el computador en otras áreas y disciplinas. ESPECIFICOS Pág. 1/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE Definir los principales conceptos sobre el tratado básico y de introducción a los sistemas digitales, e igualmente la manera y métodos para servirnos de ellos. Introducir al estudiante en el aprendizaje del diseño y construcción de circuitos con compuertas, flip flop, contadores, registros de desplazamiento. Permitir que el estudiante pueda explorar y profundizar en la ciencia de los circuitos digitalizados. Capacitar al estudiante en el manejo y entendimiento de los temas, de tal manera que pueda por su propia cuenta adentrarse en esta técnica desde el punto de vista práctico como teórico. Conducir al estudiante, de una manera sencilla y ordenada en el desarrollo de cada tema, de manera que pueda relacionar consecuentemente el tema anterior con el siguiente. 4. OBJETO DE TRABAJO El desarrollo del curso pretende que el estudiante adquiera habilidades y destrezas en la aplicación y el uso de la Electronica Digital en el area de Ingeniería de Sistemas, a traves del desarrollo de competencias interpretativas, argumentativas y propositivas haciendo uso de trabajos colaborativos, evaluaciones escritas y practicas de laboratorio. Partiremos de analizar los siguientes nucleos problemicos. NUCLEO PROBLEMICO 1: ¿Qué es la energía Eléctrica y que tiene que ver con la Electrónica digital? Se explican los principios básicos de la energía eléctrica y como se manifiesta en la Electrónica Digital. NUCLEO PROBLEMICO 2: ¿Qué es la Electrónica digital y porque su importancia? Se explica lo que es la electrónica digital tomando como referente la electrónica análoga y conoceremos aspectos básicos para lograr interpretar su importancia. NUCLEO PROBLEMICO 3: ¿Qué elementos constituyen la esencia de la electrónica Digital? Se hace una descripción de aquellos elementos básicos que permitieron desarrollar la Electrónica Digital. NUCLEO PROBLEMICO 4: ¿Como describimos y justificamos la importancia de la Electrónica Digital en el desarrollo tecnológico? Se justifica la forma como la electrónica digital es la plataforma del actual desarrollo tecnológico. 5. METODOLOGIA El tutor representará una guía en la formación del estudiante y estará presto a solucionar sus dudas al comienzo de cada tutoría y en las horas de consulta programadas en el acuerdo pedagógico. El estudiante debe trabajar independientemente en la preparación de los temas del curso bajo la guía virtual y presencial del tutor siguiendo el contenido temático del PIC; en forma grupal debe desarrollar talleres, trabajos colaborativos en cada unidad. Se realizarán evaluaciones cortas de control de lectura y seguimiento al final de cada unidad y un trabajo colaborativo por unidad y resolver las preguntas generadores las cuales deben ser entregadas antes de cada Pág. 2/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE tutoría; el tutor debe retroalimentar cada evaluación y trabajo colaborativo, permitiendo que el estudiante pueda realizar sus respectivas correcciones. 6. LABORATORIO Y VISITA EMPRESARIAL El curso cuenta con tres prácticas de laboratorio que se desarrollaran después de las dos primeras tutorías o al menos después de la primera. El estudiante debe llegar al laboratorio con los componentes electrónicos que previamente se hayan exigidos por parte del tutor, en cipas deberán presentar un pre informe de lo que se va desarrollar; una vez concluida la practica al menos antes de la siguiente, el cipas debe presentar un informe de la practica anterior según el formato que el tutor le haya entregado previamente y será sustentado. En lo posible se intentara programar una visita a una empresa de “Desarrollo Tecnológico”, para efectuarse en el transcurso del semestre, del cual se debe presentar un informe por cipas. 7. PRODUCTOS FINALES DEL CURSO El estudiante debe desarrollar por cipas un proyecto final montado en protoboard con su respectivo informe escrito el cual debe sustentar como máximo la fecha de la primera convocatoria, este proyecto se construirá a partir de las tres practicas de laboratorios que previamente se desarrollaron. 8. ACREDITACION Y EVALUACION GENERAL DE CURSO El curso se acreditará en forma general desde los aspectos formativo, individual, por equipo; así la evaluación durante todas las sesiones será permanente y atenderá a lo establecido institucionalmente: 60% para el trabajo independiente y presencial, individual y por Cipas (la no asistencia a los laboratorios acarrea la perdida de la asignatura); distribuido de la siguiente forma: Pre informe e informe de laboratorio 10%, sustentación final del proyecto 20%, evaluación escrita por unidad 15%, sustentación de talleres y trabajo colaborativo 15%; y el 40% para la convocatoria individual y por escrito. 9. MATERIAL PEDAGÓGICO El texto guía para esta asignatura es: Ronald j. Tocci Sistemas digitales principios y aplicaciones editorial Prentice Hall. 2004, 833 pp. Este texto es el más apropiado, porque aborda con sencillez y claridad los conocimientos fundamentales y las aptitudes que se necesitan para conocer las partes, circuitos y estructura de los sistemas digitales; igualmente, introduce al estudiante, en todos los temas expuestos en el curso, paso a paso de una forma clara y concisa, con ilustraciones detalladas y ejemplos guía para la realización de ejercicios de aplicación. 9.1 FUENTES DE CONSULTA COMPLEMENTARIA 9.1.1 J. M Angulo Electrónica digital moderna, Madrid: Paraninfo. 9.1.2 MORRIS, MANO. Diseño digital, México: Prentice Hall, 1994. 9.1.3 Manual ECG sems 9.1.4 TTL Data book. 9.1.5 Milton Gussow. Fundamentos de Electricidad, México: Mc. Graw-Hill.1998 9.1.6 Malvino F. Principios de Electrónica, México: México: Mc. Graw-Hill.2006 Pág. 3/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE 9.1.7J. R. Cogdell. Fundamentos de Electrónica, México: México: Prentice Hall, 2000 10. NUCLEOS PROBLEMICOS Es importante anotar que el primer núcleo problémico se desarrolla en la primera unidad, el segundo núcleo problémico se desarrolla en la segunda unidad, el tercer núcleo problémico se desarrolla en la tercera y cuarta unidad y el cuarto núcleo problémico se desarrolla en la quinta unidad. UNIDAD I 10.1 NUCLEO PROBLEMICO NUMERO 1: ¿Qué es la energía Eléctrica y que tiene que ver con la Electrónica digital? TIEMPO TOTAL DEL NUCLEO TIEMPO PRESENCIAL TIEMPO INDEPENDIENTE : : : 18 Horas 3 Hora 15 Horas 10.1.1 Descripción y Análisis de las Temáticas. En ésta unidad se estudia los aspectos fundamentales de la Electricidad y de los Circuitos Eléctricos y la forma como se caracterizan las señales eléctricas para considerarlas digitales. Introducción Sistemas de unidades. Ley de OHM Circuitos Serie Circuitos Paralelo Leyes KIRCHHOFF 10.1.2 Preguntas Generadoras ¿Cómo se genera la electricidad? ¿Cómo se aplican las potencias de 10 en la lectura de resistencias? ¿A qué se le llama flujo de corriente eléctrica? ¿Que se le Llama un circuito inductivo? ¿Cómo podemos clasificarlo? ¿Qué aplicación tienen las mallas y los nodos en el análisis de los circuitos resistivos? ¿Que caracteristicas electricas tienen las señales digitales? 10.1.3 Lecturas Recomendadas Fundamentos de Electricidad. Milton Gussow. Editorial Mac. Graw-Hill. Circuitos Electricos. James A. Svoboda, Richard C. Dorf. Editorial RAMA. Pág. 4/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE 10.1.4 Proceso de Retroalimentación Es importante que se realice un proceso de coevaluación con los integrantes del CIPA, con el propósito de que haya una retroalimentación del tema, se aclaren las dudas y se logre un buen trabajo en equipo, que es el objetivo primordial para la acreditación del curso. 10.1.5 Acreditación de la Unidad El estudiante estará en capacidad de: Conocer los parametros basicos de la energía electrica. Identificar los niveles electricos que caracterizan las señales digitales. Lo anterior se soportara con el desarrollo de un trabajo colaborativo por cipas sustentado, una prueba escrita y la práctica de laboratorio. UNIDAD II 10.2 NUCLEO PROBLEMICO NUMERO 2: ¿Qué es la Electrónica digital y porque su importancia? TIEMPO TOTAL DEL NUCLEO : 24 Horas TIEMPO PRESENCIAL : 4 Horas TIEMPO INDEPENDIENTE : 20 Horas 10.2.1 Descripción y Análisis de las Temáticas. Conocer las diferentes representaciones numéricas y códigos usados en los circuitos digitales así como conversión entre estos. Sistemas de Numeración Conversión de binario a decimal Conversión de decimal a binario Conversión de octal a binario Conversión de binario a octal Conversión de hexadecimal a decimal Conversión de hexadecimal a binario Código BCD Código ASCII. 10.2.2 Preguntas Generadoras ¿Cuál es la importancia en los circuitos digitales de los códigos binarios? Si tuviéramos solo 4 dedos, como conoceríamos el sistema decimal? ¿cómo seria el sistema en base a este hecho? ¿Cual es la utilidad del código ASCII en los computadores? 10.2.3 Lecturas Recomendadas Ronald j. Tocci Sistemas Digitales principios y aplicaciones editorial Prentice Hall. 2004, 833 pp. Pág. 5/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE 10.2.4 Proceso de Retroalimentación Es importante que se realice un proceso de coevaluación con los integrantes del CIPA, con el propósito de que haya una retroalimentación del tema, se aclaren las dudas y se logre un buen trabajo en equipo, que es el objetivo primordial para la acreditación del curso. 10.2.5 Acreditación de la Unidad El estudiante estará en capacidad de: Explicar de forma clara lo que es la Electrónica Digital y las razones por las cuales ofrece grandes ventajas para el procesamiento y transporte de información. Lo anterior se soportara con el desarrollo de un trabajo colaborativo por cipas sustentado, una prueba escrita y la práctica de laboratorio. UNIDAD III 10.3 NUCLEO PROBLEMICO NUMERO 3: ¿Qué elementos constituyen la esencia de la electrónica Digital? TIEMPO TOTAL DEL NUCLEO : 36 Horas TIEMPO PRESENCIAL : 6 Horas TIEMPO INDEPENDIENTE : 30 Horas 10.3.1 Descripción y Análisis de las Temáticas. Se describirán las compuertas lógicas, su funcionamiento, ecuaciones que las rigen, mecanismos de descripción de comportamiento (tablas de verdad) y tecnologías de fabricación. Compuertas AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR Teoremas de Boole. Teoremas de D’Morgan Implementación de circuitos a partir de la expresión Booleana. 10.3.2 Preguntas Generadoras ¿Qué ejemplos puede colocar de compuertas AND, OR en la vida diaria? Implemente circuitos eléctricos que respondan en forma similar a las compuertas AND, OR, NAND y NOR. 10.3.3 Lecturas Recomendadas Ronald j. Tocci Sistemas Digitales principios y aplicaciones editorial Prentice Hall. 2004, Cap. 3. 10.3.4 Proceso de Retroalimentación Es importante que se realice un proceso de coevaluación con los integrantes del CIPA, con el propósito de que haya una retroalimentación del tema, se aclaren las dudas y se logre un buen trabajo en equipo, que es el objetivo primordial para la acreditación del curso. 10.3.5 Acreditación de la Unidad Pág. 6/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE El estudiante estará en capacidad de: Al finalizar la unidad, el estudiante debe acreditar su capacidad para, identificar y manejar las diferentes compuertas lógicas, la ecuación que las rige, su implementación y aplicación en el mundo real. Lo anterior se soportara con el desarrollo de un trabajo colaborativo por cipas sustentado, una prueba escrita y la práctica de laboratorio. UNIDAD IV 10.4 NUCLEO PROBLEMICO NUMERO 3: ¿Qué elementos constituyen la esencia de la electrónica Digital? TIEMPO TOTAL DEL NUCLEO : 42 Horas TIEMPO PRESENCIAL : 7 Horas TIEMPO INDEPENDIENTE : 35 Horas 10.4.1 Descripción y Análisis de las Temáticas. Se continua estudiando los elementos que constituyen la Electronica Digital un poco mas a nivel de diseño y aplicación; haciendo uso de métodos para la solución de problemas lógicos utilizando tablas, mapas de Karnaugh y su implementación y aplicación. Circuitos lógicos combinacionales. Suma de productos Producto de sumas. Mapas de Karnaugh para dos, tres y cuatro variables. Diseño de circuitos lógicos. Codificadores, decodificadores y multiplexores. 10.4.2 Preguntas Generadoras Se desea llenar un tanque con dos bombas si esta vacío; con una si esta a la mitad y con ninguna si esta lleno ¿Como seria un circuito en base a compuertas para que cumpla este requerimiento? 10.4.3 Lecturas Recomendadas Ronald j. Tocci Sistemas Digitales principios y aplicaciones editorial Prentice Hall. 2004, Cap. 4. 10.4.4 Proceso de Retroalimentación Es importante que se realice un proceso de coevaluación con los integrantes del CIPA, con el propósito de que haya una retroalimentación del tema, se aclaren las dudas y se logre un buen trabajo en equipo, que es el objetivo primordial para la acreditación del curso. 10.4.5 Acreditación de la Unidad El estudiante estará en capacidad de: Al finalizar la unidad, el estudiante debe acreditar su capacidad para resolver y diseñar circuitos lógicos que permitan resolver problemas de la vida diaria. Pág. 7/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE Lo anterior se soportara con el desarrollo de un trabajo colaborativo por cipas sustentado, una prueba escrita y la práctica de laboratorio. UNIDAD V NUCLEO PROBLEMICO NUMERO 4: ¿Como describimos y justificamos la importancia de la Electrónica Digital en el desarrollo tecnológico? TIEMPO TOTAL DEL NUCLEO : 24 Horas TIEMPO PRESENCIAL : 4 Horas TIEMPO INDEPENDIENTE : 20 Horas 10.5.1 Descripción y Análisis de las Temáticas. Comprender, desarrollar y aplicar el diseño de circuitos digitales secuenciales con flip flop a circunstancias reales e interpretar su importancia en el desarrollo de los microprocesadores. De igual manera entender el funcionamiento de circuitos de mediana escala de integración comparadores, multiplexores y convertidores A/D 10.5.2 Importancia de la señal de reloj en circuitos secuenciales. Flip-Flop R-S sincronizado por reloj. Flip-Flop J-K sincronizado por reloj. Flip-Flop D sincronizado por reloj. Almacenamiento y transferencia de datos. Registros de corrimiento (desplazamiento). Registros de corrimiento entrada serie-salida paralelo. División y conteo. Comparadores de magnitud. Convertidor A/D, D/A. Adquisición de datos. Preguntas Generadoras ¿Qué es un estado ambiguo en el FF tipo R-S? ¿Cuál es el papel del reloj en las diferentes clases de flip-flop? ¿Seria posible la comunicación digital sin estos registros, como los reemplazaría? ¿En qué ocasiones se utiliza el decodificador y codificador? ¿Por que son útiles los multiplexores y demultiplexores en los edificios inteligentes? ¿Qué uso tiene el A/D en los voltímetros digitales? 10.5.3 Lecturas Recomendadas Ronald j. Tocci Sistemas Digitales principios y aplicaciones editorial Prentice Hall. 2004, Cap. 5 y Cap. 9. 10.5.4 Proceso de Retroalimentación Pág. 8/9 UNIVERSIDAD DEL TOLIMA INSTITUTO DE EDUCACION A DISTANCIA PLAN INTEGRAL DE CURSO ELECTRONICA DIGITAL – SEGUNDO SEMESTRE Es importante que se realice un proceso de coevaluación con los integrantes del CIPA, con el propósito de que haya una retroalimentación del tema, se aclaren las dudas y se logre un buen trabajo en equipo, que es el objetivo primordial para la acreditación del curso. 10.4.5 Acreditación de la Unidad El estudiante estará en capacidad de: Acreditar su capacidad para interpretar la importancia que tiene la señal de reloj en un sistema secuencial y por lo tanto podra dimensionar el funcionamiento del microprocesador. Lo anterior se soportara con el desarrollo de un trabajo colaborativo por cipas sustentado, una prueba escrita y la práctica de laboratorio. Pág. 9/9