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Descripción General

El Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos es un programa para construir circuitos digitales sobre un módulo digital virtual a partir de modelos lógicos de circuitos integrados estándares (familia TTL LS) y de aplicación específica (ASIC). Los circuitos pueden ser simulados en el módulo digital directamente y en algunos casos pueden ser validados con Escenarios Virtuales que representan al ambiente donde los circuitos operarán. Además, los circuitos hechos pueden ser almacenados, recuperados y editados. El programa también provee Tutoriales Interactivos de algunos circuitos lógicos típicos, y muchos de ellos incluyen descripciones VHDL. Este software ha sido diseñado para ser empleado como una herramienta de enseñanza y aprendizaje del diseño digital y actualmente está orientado a cursos básicos o de introducción a los circuitos digitales, tanto en el nivel escolar como universitario. El programa se ejecuta en MS Windows con una resolución de pantalla de al menos 1024 x 768. Este programa es gratuito, de copia y uso libre, y se encuentra en constante mejora.

Ventajas del Programa

• Cuenta con un gran número de modelos de circuitos integrados de la familia TTL LS.
• Los circuitos construidos pueden ser almacenados y recuperados. Ello permite una verificación y una reutilización de los ejemplos tanto en la enseñanza como en el aprendizaje del diseño digital.
• Los tutoriales al lado del módulo digital permiten validar rápidamente el conocimiento adquirido.
• Los escenarios brindan una mejor perspectiva y facilitan una mejor primera especificación del diseño lógico.
• Los ASICs simplifican los diseños y ahorran espacio en la tarjeta de alambrado (protoboard), y pueden ser usados como ejemplos de funcionamientos de los circuitos deseados. Esta característica puede servir, por ejemplo, para enseñar la partición del diseño digital. Nuevos modelos de ASICs pueden ser hechos a partir de descripciones VHDL o programas C++, mas por ahora sólo en el nivel de programación.

Limitaciones

• Los modelos de circuitos están basados sobre circuitos TTL con encapsulados DIP, y no pueden crearse nuevos modelos dinámicamente. En una versión posterior se agregarán compiladores sencillos de VHDL y C++ para crear modelos a la medida de las necesidades pedagógicas o de diseño.
• No se consideran efectos eléctricos (retardos en la propagación de las señales, abanicos de entrada y salida, ruido, etc.)
• Todos los modelos son lógicos, los chips modelados no cuentan con pines o puertos de tres estados ni bidireccionales.

El número de escenarios y tutoriales es pequeño, poco a poco se agregarán más de ellos.

El Módulo Digital

El módulo digital contiene:

Un protoboard.

• 18 leds: 8 rojos, 4 amarillos y un arreglo de seis leds de un semáforo.
• 3 visualizadores de siete segmentos.
• 2temporizadores: un reloj de 1Hz y otro de 10Hz (aproximadamente).
• 12 interruptores: cuatro verdes y 8 rojos.
• 4 pulsadores azules.
• Alimentación VCC y GND.
• Un expansor de 18 pines para interfaz con los escenarios.
• Un interruptor principal, con su propio led indicador de módulo encendido.

Edición de Circuitos

Los chips se eligen del menú Circuitos. Al seleccionar un chip aparece fuera del protoboard. El chip se arrastra con el ratón a la posición deseada. Los chips solamente pueden insertarse entre las filas E y F del protoboard. Para insertar y retirar un chip es necesario que las casillas y sus canales estén libres de cables. Los chips pueden retirarse haciendo click derecho sobre ellos.

Para construir o modificar el circuito el módulo debe estar apagado. Para construir un circuito primero se insertan los chips y luego se hacen las conexiones dibujando las líneas con el ratón.

Los cables se dibujan a mano alzada con el ratón. Para dibujar una línea de cable primero se presiona sobre una casilla libre, luego se arrastra el ratón y se libera sobre otra casilla libre.

Para retirar un cable se pulsa con el botón derecho del ratón sobre una casilla que contiene un extremo del cable.

Tutoriales interactivos. El propósito de los tutoriales es que el usuario determine, identifique y/o descubra las funciones lógicas interactuando con los circuitos preconstruidos.

Escenarios Virtuales. Sirven para simular el funcionamiento de los circuitos interactuando con los eventos externos a la misma electrónica.

Circuitos Lógicos. A continuación se ilustran algunos ejemplos de circuitos construidos sobre el programa.

Ejemplo de Decodificador binario y de siete segmentos.

Por correcciones, actualizaciones y novedades revisa periódicamente http://www.tourdigital.net/SimuladorTTLconEscenarios.htm. Todos tus mensajes para mejorar este programa son bienvenidos.