Simulador de circuitos digitales

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<keywords content="TTL 74Ls164N, electronica, circuito, pic, NE555, PIC BASIC, PIC SIMULATOR IDE, esquema, circuito impreso, proyecto, gratis, download, programa, CMOS, pin, e/s, i/o, ucontrol, PIC, 16F628a, 16f84a" /> <center>


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Dado electrónico
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Comunicación inalámbrica
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Gráficos con CCS
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Carteles de LEDs
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Simulador de circuitos digitales.

Introducción

Simulador de circuitos digitales.

El nombre completo del software que vamos a analizar es Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos. Como su nombre lo indica, es un programa que nos permite construir y evaluar circuitos digitales utilizando para ello un módulo digital virtual.

Contenido


Todos los que alguna vez hemos diseñado un circuito digital sabemos de lo importante que es contar con una herramienta que nos permita llevar a cabo una simulación del funcionamiento del circuito en que estamos trabajando. Estas herramientas suelen ser bastante caras, y muchas veces el hobbysta o aficionado a la electrónica no tiene acceso a ellas. Afortunadamente, existe el Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos (“el Simulador”, de aquí en adelante), que es completamente gratis y no tiene nada que envidiarle a muchas de las herramientas de pago.



El autor

Este programa ha sido desarrollado por Arturo Javier Miguel De Priego Paz Soldán, Ingeniero Electrónico de la Pontificia Universidad Católica del Perú. La versión que evaluaremos es la 0.94, la última disponible al momento de escribir este articulo. El programa corre bajo Windows, y necesita de una resolución de pantalla de por lo menos 1024 x 768 píxeles.


SimuCircDigi02.gif
Ejemplo del tutorial correspondiente a la puerta AND


El programa

El software permite construir y simular circuitos digitales, a partir de modelos lógicos de circuitos integrados estándares (de la familia TTL “LS”) y de aplicación específica (conocidos como ASIC). Los circuitos que construye el usuario pueden ser simulados directamente sobre el módulo digital que provee el programa o, en algunos casos, ser validados sobre los Escenarios Virtuales. Estos escenarios representan el entorno en el que los circuitos operarán. Por supuesto, los esquemas construidos pueden ser almacenados, recuperados y editados.


SimuCircDigi01.gif
Pantalla principal del programa, mostrando el Módulo Digital.


El programa también provee una serie de Tutoriales Interactivos, que se encargan de ilustrarnos sobre el funcionamiento de algunos circuitos lógicos típicos. Muchos de ellos incluyen descripciones VHDL. Según nos cuenta Arturo, “el software ha sido diseñado para ser empleado como una herramienta de enseñanza y aprendizaje del diseño digital, y actualmente está orientado a los cursos básicos o de introducción a los circuitos digitales, tanto en el nivel escolar como universitario.”


SimuCircDigi03.gif
Circuito de prueba, basado en un contador con puertas lógicas simples.


Entre los puntos sobresalientes de este programa, podemos destacar el gran número de modelos de circuitos integrados TTL que el autor ha incluido (y sigue incluyendo). La posibilidad de almacenar y recuperar nuestros proyectos permite la verificación y reutilización de los mismos, tanto en la enseñanza como en el aprendizaje del diseño digital. La existencia de los tutoriales, que se muestran a la derecha del módulo digital permite validar rápidamente el conocimiento adquirido. Los escenarios, aunque pocos por ahora (el programa se encuentra en permanente desarrollo), nos brindan una mejor perspectiva y facilitan una mejor primera especificación del diseño lógico.

La inclusión de módulos ASIC simplifican los diseños, a la vez que ahorran espacio en el protoboard virtual. El usuario puede crear nuevos modelos de ASIC, a partir de descripciones VHDL o programas C++.


SimuCircDigi04.gif
Decodificador binario y displays de siete segmentos.


El autor comenta que todavía resta trabajo por hacer, para que el producto sea aun más flexible. Por ejemplo, no es posible por ahora que el usuario diseñe nuevos modelos de circuitos integrados TTL para agregarlo a la biblioteca del programa. Esto será subsanado en las próximas versiones, las que permitirán usar VHDL también para esta tarea.



Tampoco se han considerado los efectos eléctricos (retardos en la propagación de las señales, abanicos de entrada y salida, ruido, etc.), y los chips modelados no cuentan con pines de tres estados ni bidireccionales.


SimuCircDigi05.gif
Contador BCD con habilitación de cuenta ascendente/descendente, de 0 a 999.


Esto no representa una limitación demasiado grabe. El simulador, tal como se encuentra en la actualidad, es perfectamente operativo y cumple a la perfección su misión educativa. Cuenta con cuatro modelos de ASICs y casi 100 integrados TTL listos para usar.


El Módulo Digital

De alguna manera, este es el corazón del programa. Sobre el, el usuario va desplegando los componentes y conexiones que conforman su proyecto. Esta compuesto por una tarjeta para alambrar circuitos (también conocida como protoboard o breadboard), 18 LEDs, 3 visualizadores de siete segmentos, generadores de reloj, entradas digitales (12 interruptores y 4 pulsadores), bornes de alimentación (VCC y GND), una bornera de expansión de 18 líneas (a la que se conectan los escenarios virtuales) y un interruptor principal para el encendido y apagado del sistema

Para montar un circuito, simplemente vamos seleccionando los chips necesrios desde un menú (que los agrupa por categorías) y los insertamos sobre el protoboard. Las conexiones entre ellos se dibujan trazando líneas con el ratón. De ser necesario, tanto los cables como los chips pueden retirarse simplemente pulsando con el botón derecho sobre el chip en cuestión o sobre uno de los extremos del cable a remover.



Escenarios y tutoriales

Como decíamos, el programa proporciona escenarios sobre los que probar nuestros circuitos. Estos pueden elegirse e insertarse desde un menú. Cuando el interruptor principal se encuentra en la posición de “apagado”, el escenario trabaja en modo independiente, siguiendo un comportamiento predefinido. En este modo el usuario puede observar cómo debe interactuar el circuito con el medio ambiente virtual. Cuando el interruptor se enciende, el escenario se controla mediante las señales que provienen desde el Módulo Digital


SimuCircDigi06.gif
Escenario de un cruce de avenida con calle de bajo tránsito.


Los tutoriales nos muestran los aspectos básicos de algunos temas relacionados con la electrónica digital. En muchos casos podemos ver la descripción VHDL correspondiente. Los hay enfocados al funcionamiento de las puertas básicas, descodificadores, multiplexores, sumadores, comparadores, latches y flipflops.


Referencias


Este articulo forma parte de la Revista uControl #2
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wikipage=Revista_Numero_0002 tooltip=uControl Revista #2 img_src=Image:UCR002Portada.jpg img_width=100px img_alt=uControl Revista #2

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En este número comenzamos a escribir el software que hará de nuestro Relojito un proyecto terminado. Aprovechamos para aprender un poco más sobre programación, y presentamos las rutinas encargadas de controlar su funcionamiento en BASIC y CCS.

También aprenderemos a construir un oscilador de frecuencia variable, en el rango de los MHz. que será mucha utilidad en nuestro banco de trabajo. Los hemos bautizado "u-Scilador", el oscilador de uControl.

Puedes consultar el índice completo desde aquí.

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Autor

Ariel.jpg Datos del Autor
Nombre: Ariel Palazzesi
email: arielpalazzesi@gmail.com
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