Manual de usuario de la TARJETA - DSID
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1. Tambi n se tiene un teclado matricial de 4 filas y 3 columnas el cual esta dise ado con interruptores normalmente abiertos Las 3 columnas son controladas por la GAL1 mientras que las filas comparten funciones con los interruptores con etiquetas 7 SW8 SW9 y SW10 es decir estos interruptores adem s de introducir valores digitales a la GAL tambi n permiten la entrada de los valores provenientes de cada fila del teclado La correspondencia de estos interruptores con las filas del teclado se muestra en la tabla 8 Entonces para poder usar el teclado los interruptores SW7 8 SW9 y SW10 deben estar en la posici n de 1 para que permitan el paso de los valores de cada fila Tarjeta de desarrollo para dise o digital 5 Autor Victor H Garc a Ortega ls as terminales de la 1 donde se encuentran conectadas las terminales de teclado se muestran en la tabla 9 Filas y columnas Terminal de la GAL1 Fila 0 8 a trav s de SW7 Fila 1 9 a trav s de SW8 Fila 2 10 atrav s de SW9 Fila 3 11 atrav s de SW10 Columna 0 23 Columna 1 22 Columna 2 14 Tabla 9 Terminales de conexi n del teclado en la GAL1 Sensores pticos En este m dulo se encuentran dos opto interruptores H21B1 5 etiquetados como OPSEN1 2 Estos sensores consisten de un diodo emisor infrarrojo y un foto Darlington en el mismo encapsulado La salida del sensor ofrece una corriente de colector de 40 mA Debido a que los sensores no ofrec2. DE SUJECI N En estas bases se encuentra conectado un interruptor Push Button para mandar la se al de reset o clear a usar en los circuitos secuenciales s ncronos El interruptor usado para mandar la se al de reset es normalmente abierto y manda mientras no se presione y 1 cuando se presiona La base ZIF1 contendr a la GAL1 y la base ZIF2 a la GAL2 Las terminales de las GALs donde se encuentra la se al de reset se muestran en la tabla 2 Se al Terminal de la GAL Reset o clear Terminal 13 en GAL1 y GAL2 Tabla 2 Terminales de conexi n de la se al de reset en las GAL Control de motores En este m dulo se utiliza un driver de potencia modelo ULN2803A 3 el cual contiene un arreglo de 8 transistores Darlington que proporcionan hasta 500mA de corriente en colector y un voltaje de salida de hasta 50V para el manejo de motores a pasos y DC En la tarjeta las primeras 4 entradas del Tarjeta de desarrollo para dise o digital 2 Autor Victor H Garc a Ortega E ULN2803A est n etiquetadas como CM1 y DM1 Estas entradas pueden manejar a un motor a pasos 1 unipolar de 4 hilos el cual es conectado en la bornera con la etiqueta MOTOR1 Este motor puede ser controlado por la GAL1 o la GAL2 esto se selecciona mediante los headers colocados debajo del ULN2803A Las otras 4 entradas del ULN2803A est n etiquetadas como AM2 BM2 CM2 y DM2 Estas entradas pueden manejar a otro motor a pasos M2 el cual es controlado
3. Integrated Circuit Circuito integrado de muy alta velocidad ZIF Zero Insertion Force Inserci n sin fuerza o presi n Tarjeta de desarrollo para dise o digital ii Autor Victor H Garc a Ortega ls Descripci n de la tarjeta displa multiplexzados 5V Display LEDs Figura 1 Arquitectura de la tarjeta de desarrollo En la figura 1 se muestra la arquitectura de la tarjeta de desarrollo donde se observa la interconexi n de dos GALs del modelo 22V10 las cuales tienen disponibles 22 terminales de entrada salida 10 macroceldas de salida Con estos dispositivos podemos realizar numerosas pr cticas de dise o digital que involucren los distintos elementos mostrados en la figura Los elementos que contiene esta tarjeta fueron divididos en 8 m dulos lo cuales son Oscilador Fuente de alimentaci n Bases ZIF Control de motores Leds y display de nodo com n M dulo de 3 displays multiplexados de nodo com n y LCD Interruptores y teclado matricial Sensores pticos AAA Cada uno de estos m dulos se describe a continuaci n Oscilador En este m dulo se dise o un oscilador con disparo Schmitt usando el inversor 74HC14 6 La se al generada es aproximadamente una onda cuadrada que depende de los valores de la resistencia R1 el preset FREC y el capacitor CP1 1 Este oscilador esta dise ado para manejar un rango de frecuencias de 1 Una macrocelda es bloque l gico configura
4. desarrollo para dise o digital 3 Autor Victor H Garc a Ortega ls Las terminales de la GAL1 donde se encuentran conectados los segmentos del display se muestran en la tabla 5 Segmento del display Terminal de la GAL1 Segmento A 21 Segmento B 20 Segmento C 19 Segmento D 18 Segmento E 17 Segmento F 16 Segmento G 15 Tabla 5 Terminales de conexi n de los segmentos del display en la GAL1 M dulo de 3 displays multiplexados de nodo com n y LCD En esta secci n se conecta un m dulo de 3 displays multiplexados de nodo com n a la GAL2 Dado que cada segmento consume 10 mA con una resistencia de 3300 a 5V se necesitan 70 mA para encender 7 segmentos simult neamente de cualquier display Esta cantidad de corriente no puede ser suministrada por un solo pin de salida de la GAL fan out por lo que usamos un transistor PNP BC557 7 que puede suministrar hasta 100 mA de corriente en colector Este transistor se ocupa como interruptor Al colocar 0 en la base del transistor se cierra produciendo que el voltaje de alimentaci n circule hacia la terminal de nodo com n del display Las terminales de la GAL2 donde se encuentran conectados los segmentos del m dulo de 3 displays multiplexados se muestran en la tabla 6 Segmento del m dulo Terminal de la GAL2 Segmento A 21 Segmento B 20 Segmento C 19 Segmento D 18 Segmento E 17 Segmento F 16 Segmento G 15 Tabla 6 Terminales de conexi n de los segmentos del m dulo de 3 di
5. solamente por la GAL2 y debe conectarse la bornera con la etiqueta MOTOR2 El dise o permite seleccionar el voltaje de operaci n para los motores mediante un header colocado a un lado del ULN2803A Con este header se elige si se desea utilizar el voltaje de 5V de la tarjeta para alimentar a los motores o si el usuario desea utilizar un voltaje diferente a este el cual debe ser introducido con una fuente externa en la bornera colocada a un lado de la bornera MOTOR1 Tambi n se colocaron 8 diodos de protecci n para las GAL Las terminales de las GALs donde se encuentran conectadas las entradas del ULN2803A se muestran en la tabla 3 Se al del ULN2803A Terminal de la GAL AM1 GAL1 terminal 19 GAL2 terminal 22 BM1 GAL1 terminal 20 GAL2 terminal 21 CM1 GAL1 terminal 21 GAL2 terminal 20 DM1 GAL1 terminal 22 GAL2 terminal 19 AM2 GAL2 terminal 18 BM2 GAL2 terminal 17 CM2 GAL2 terminal 16 DM2 GAL2 terminal 15 Tabla 3 Terminales de conexi n del ULN2803A en las GAL Leds y display de nodo com n En este m dulo se muestra la interconexi n de una barra de 10 LEDs y un display de nodo com n Los dos son conectados a la salida de la GAL1 Las terminales de la GAL1 donde se encuentran conectados los LEDs se muestran en la tabla 4 LED Terminal de la GAL1 LEDO 14 LED 1 15 LED 2 16 LED 3 17 LED 4 18 LED 5 19 LED 6 20 LED 7 21 LED 8 22 LED 9 23 Tabla 4 Terminales de conexi n de los LEDs en la GAL1 Tarjeta de
6. 5 a trav s de SW4 Sensor 5 trav s de SW5 Tabla 10 Terminales de conexi n de los sensores en la GAL1 Tarjeta de desarrollo para dise o digital 6 Autor Victor H Garc a Ortega ls Referencias 1 Ronald J Tocci Sistemas digitales principios y aplicaciones Prentice Hall 2003 2 National Instruments LM7805 Data Sheet 2010 3 Texas Instruments ULN2803A Data Sheet 2010 4 JHD company JHD162A Data Sheet 2010 5 Fairchild Semiconductor H21B1 Data Sheet 2010 6 NXP Semiconductor 74HC14 Data Sheet 2010 7 Fairchaild Semiconductor BC557 Data Sheet 2010 Tarjeta de desarrollo para dise o digital 7
7. INSTITUTO POLIT CNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE C MPUTO ACADEMIA DE SISTEMAS DIGITALES TARJETA DE DESARROLLO EDUCACIONAL PARA DISENO DIGITAL USANDO DISPOSITIVOS LOGICOS PROGRAMABLES MANUAL DE USUARIO 2 4 Es Ed 627 a SOCIO E feto ESCOM Profesor Victor Hugo Garc a Ortega Autor Victor H Garc a Ortega ls Tabla de contenido Indica odo i Indice i Lista d npe li Descripci n de la tarjeta cosita dels 1 2 A A 1 Fuente de 0 2 2 control de Motores conan 2 Leds y display nodo COM N 3 M dulo de displays multiplexados de nodo com n y 4 Interruptores y teclado matricial 2 5 Sensores 6 mini 7 ndice de figuras Figura 1 Arquitectura de la tarjeta de 1 ndice de tablas Tabla 1 Terminales de conexi n del oscilador en las 2 Tabla 2 Terminales de conexi n de la se al de reset en las GAL 2 Tabla Terminales d
8. ble formado por un flip flop tipo D y sumas de productos que se encuentra en las terminales de la salida de la GAL Esta macrocelda puede ser configurada para tener salidas combinatorias o salidas registradas Tarjeta de desarrollo para dise o digital 1 Autor Victor H Garc a Ortega E 1 198 Az a 1200 Hz el cual es ajustado con el preset FREC En la tarjeta se puede observar la frecuencia del oscilador a trav s del LED LOSC y la podemos medir usando la punta de prueba TPCLK y TPGND usando un osciloscopio Las terminales de las GALs donde se encuentra la se al del oscilador se muestran en la tabla 1 Se al Terminal de la GAL Oscilador Terminal 1 en GAL1 y GAL2 Tabla 1 Terminales de conexi n del oscilador en las GAL Fuente de alimentaci n La tarjeta se puede alimentar con un eliminador de 9V 12V a 500mA siempre y cuando no se use esta alimentaci n para el manejo de motores en este caso usar una fuente externa para alimentar a los motores En caso de querer alimentar a los motores con el mismo eliminador usar uno de 9V 12V y al menos 1A El voltaje del eliminador es regulado usando un circuito 7805 2 para obtener 5V El voltaje puede observarse a trav s del LED LEDON y se puede medir usando las puntas de prueba TPVCC y TPGND Bases ZIF En estas bases se introducen las GAL22V10 para la prueba de las diferentes pr cticas La forma de introducir las GAL a las bases es SIEMPRE CON LA TERMINAL 1 DE LA GAL HACIA LA PALANCA
9. e conexi n del ULN2803A en las 3 Tabla 4 Terminales de conexi n de los LEDs en la GAL1 3 Tabla 5 Terminales de conexi n de los segmentos del display en la GAL1 4 Tabla 6 Terminales de conexi n de los segmentos del m dulo de 3 displays mulliplexados en la GALA sensoriales 4 Tabla 7 Terminales de conexi n del LCD en la 2 5 Tabla 8 Terminales de conexi n de los interruptores en la 1 5 Tabla 9 Terminales de conexi n del teclado en la GAL1 6 Tabla 10 Terminales de conexi n de los sensores en la 11 6 Tarjeta de desarrollo para dise o digital i Autor Victor H Garc a Ortega ls Lista de acr nimos DC Direct Current Corriente directa CPLD Complex Programmable Logic Device Dispositivo l gico programable complejo Escuela Superior de C mputo FPGA Field Programmable Gate Array Arreglo de compuertas programables en campo GAL Generic Array Logic Arreglo l gico gen rico IPN Instituto Polit cnico Nacional LCD Liquid Crystal Display Display de cristal l quido LED Light Emitting Diode Diodo emisor de luz PLD Programmable Logic Device Dispositivo l gico programable SPDT Single Pole Double Throw Un polo dos tiros VHDL VHSIC Hardware Description Language VHSIC Very High Speed
10. en salidas digitales puras pueden producir oscilaciones a la salida es necesario obtener dicha se al antes de introducirla a la GAL Una forma de hacerlo es colocando inversores Schmitt trigger 1 En este m dulo se usa el 74HC14 6 el cual contiene 6 inversores Uno de ellos se usa en el dise o del oscilador dos con los sensores pticos H21B1 y quedan disponibles 3 para que el usuario pueda conectar otros sensores pticos Estos sensores comparten funciones con los interruptores con etiquetas SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 es decir estos interruptores adem s de introducir valores digitales a la GAL tambi n permiten la entrada de los valores provenientes de cada sensor La correspondencia de estos interruptores con las filas del teclado se muestra en la tabla 9 Entonces para poder usar los sensores los interruptores SW1 SW2 SW3 SW4 y SW5 deben estar en la posici n de 0 para que permitan el paso de los valores de cada sensor Todos los sensores tienen un LED indicador que muestra cuando est n enviando una se al digital En el caso de los sensores OPSEN1 2 estos mandan un 1 l gico a la entrada de la GAL1 cuando se introduce un objeto entre el diodo emisor y el foto Darlington Las terminales de la GAL1 donde se encuentran conectadas las terminales de cada sensor se muestran en la tabla 10 Sensor Terminal de la GAL1 OPSEN1 2 atrav s SW1 OPSEN2 3 a trav s de SW2 Sensor 3 4 atrav s de SW3 Sensor 4
11. splays multiplexados en la GAL2 El LCD que se propone es un LCD alfanum rico modelo JHD162A 4 de 16 caracteres visibles y dos l neas Utiliza un bus de datos de 8 bits y dos l neas de control para el env o de comandos y datos Tambi n es controlado por la GAL2 y utiliza un preset de 10KQ para variar el brillo con la etiqueta BRILLO Se puede configurar en modo de 4 y 8 bits para el despliegue de informaci n Las terminales de la GAL2 donde se encuentran conectadas las terminales del LCD se muestran en la tabla 7 Tarjeta de desarrollo para dise o digital 4 Autor Victor H Garc a Ortega ls Se al del LCD Terminal de la GAL2 RS 14 E 15 DO 16 D1 17 D2 18 D3 19 D4 20 D5 21 D6 22 D7 23 Tabla 7 Terminales de conexi n del LCD en la GAL2 Interruptores y teclado matricial En este m dulo se utilizan 10 interruptores SPDT para introducir informaci n digital a la GAL1 Los interruptores con etiquetas SW1 SW2 SW3 SW4 y SW5 comparten funciones con los sensores pticos es decir adem s de introducir valores digitales 1 y 0 a la GAL tambi n permiten la entrada de los valores provenientes de dichos sensores Las terminales de la GAL1 donde se encuentran conectadas las terminales de los interruptores se muestran en la tabla 8 Interruptor Terminal de la GAL1 SW1 2 SW3 4 SW5 SW6 SW7 SW8 SW9 10 5 10 11 Tabla 8 Terminales de conexi n de los interruptores en la 1
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