jueves, 29 de agosto de 2013

Tarea de circuito combinacional

Tarea de circuito Combinacional



 
 
 
 

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martes, 27 de agosto de 2013

Circuito combinacional


Circuito combinacional





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viernes, 23 de agosto de 2013

Agentes autómatas

  
 Introducción 

En esta investigación conoceremos más acerca de agentes autómatas, compuertas lógicas  leyes de Morgan, mapas de Kargnaugh , como simular un circuito en worbench y memorias biestables. 

Agentes Autómatas
Introducción
La teoría de autómatas es el estudio de dispositivos de cálculo abstractos, es decir, de las “máquinas”. Antes de que existieran las computadoras, en la década de los años treinta, A. Turing estudió una máquina abstracta que tenía todas las capacidades de las computadoras de hoy día, al menos en lo que respecta a lo que podían calcular. El objetivo de Turing era describir de forma precisa los límites entre lo que una máquina de cálculo podía y no podía hacer; estas conclusiones no sólo se aplican a las máquinas abstractas de Turing, sino a todas las máquinas reales actuales.
En las décadas de los años cuarenta y cincuenta, una serie de investigadores estudiaron las máquinas más simples, las cuales todavía hoy denominamos “autómatas finitos”. Originalmente, estos autómatas se propusieron para modelar el funcionamiento del cerebro y, posteriormente, resultaron extremadamente útiles para muchos otros propósitos.

 Autómata finito
Se define en términos de sus estados, la entrada que acepta y su reacción ante la misma. Hay autómatas finitos de 2 tipos: Deterministas y no Deterministas, dependiendo de cómo se defina la capacidad para cambiar el estado.

Funcionamiento de los autómatas finitos Deterministicos (AFD).
Consiste en ir pasando de un estado a otro, a medida que va recibiendo los caracteres de la palabra de entrada. Simplemente hay que pasar de estado a estado siguiendo las flechas de transiciones para cada carácter de la palabra de entrada, empezando por el estado inicial. Este proceso puede llevarse a cobo en los diagramas de estado y el camino recorrido se visualiza como una trayectoria.


Autómata Finito Determinista (AFD)
Es una quíntupla D = (Q; Σ; δ;s; F ) donde:
Q es un conjunto finito de estados.
Σ es un alfabeto de finito.
δ es una función de transición, finita.
s es el estado inicial.
F es una colección de estados finales o de aceptación.

Autómata Finitos No Deterministicos (AFND)

Hay dos formas posibles de entender como funciona un AFND.
La primera es pensar que cuando hay varias alternativas, el AFND elige una de ellas. Si existe una forma de elegir el siguiente estado que me lleve finalmente a aceptar la cadena, entonces el AFND  la aceptaría.
La segunda forma es imaginarse que el AFND esta en varios estados a la vez ( en todos en los que "puede estar" de acuerdo a la primera visión). Si luego leer la cadena puede estar en un estado final, acepta la cadena. En cualquier caso, es bueno por un rato no pensar en como implementar un AFND.

Una libertad adicional que permitiremos en los AFNDs es la de rotular las transiciones
con cadenas, no sólo con caracteres. Tal transición se puede seguir cuando los caracteres de
la entrada calzan con la cadena que rotula la transición, consumiendo los caracteres de la
entrada. Un caso particularmente relevante es el de las llamadas transiciones-ε, rotuladas
por la cadena vacía. Una transición-ε de un estado p a uno q permite activar q siempre que
se active p, sin necesidad de leer ningún carácter de la entrada.

Autómata Finito Determinista (AFND)
Es una quíntupla D = (Q; Σ; δ;s; F ) donde:
Q es un conjunto finito de estados.
Σ es un alfabeto de finito.
δ es una función de transición, finita.
s es el estado inicial.
F es una colección de estados finales o de aceptación.



Compuertas Lógicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.


 
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad.
 Compuerta NOT
Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su operación lógica es s igual a  a invertida


Compuerta AND
Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, no es un producto aritmético, aunque en este caso coincidan.

*Observa que su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto*


Compuerta OR
Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas... Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1 = 1, el tema es que se trata de una compuerta O Inclusiva es como a y/o b.

*Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida sea también 1*


 Compuerta OR-EX o XOR
Es OR EXclusiva en este caso con dos entradas (puede tener mas entradas) y lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b invertida y a invertida por b.

*Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus entradas es 1*

Leyes de Morgan
Son una parte de la Lógica proposicional, analítica ,y fueron creada por Augustus de Morgan; estas declaran las reglas de equivalencia en las que se muestran que dos proposiciones pueden ser lógicamente equivalentes.

Las Leyes de Morgan permiten:

El cambio del operador de conjunción en operador de disyunción y viceversa.  Las proposiciones conjuntivas o disyuntivas a las que se aplican las leyes de Morgan pueden estar afirmadas o negadas (en todo o en sus partes).
Casos:

¬(P ^ Q) ≡ (¬P v ¬Q)

Si nos encontramos con una proposición conjuntiva totalmente negada, la ley de Morgan nos permite transformarla en una proposición disyuntiva con cada uno de su miembros negados

¬(P v Q) ≡ (¬P ^ ¬Q)

Si nos encontramos con una proposición disyuntiva totalmente negada, la ley de Morgan nos permite transformarla en una proposición conjuntiva con cada uno de sus miembros negados

(P ^ Q) ≡ ¬ (¬ P v ¬ Q)

Si nos encontramos con una proposición conjuntiva afirmada, la ley de Morgan nos permite transformarla en una proposición disyuntiva negada en su totalidad y en sus miembros.

(P v Q) ≡ ¬(¬P ^ ¬Q)

Si nos encontramos con una proposición disyuntiva afirmada, la ley de Morgan nos permite transformarla en una proposición conjuntiva negada en su totalidad y en sus miembros.


 Mapas de Kargnaugh
Un mapa de Kargnaugh se conoce  como tabla de Kargnaugh o  diagrama de Veitch(abreviado mapa-K o mapa-KV) es un diagrama utilizado para la simplificación de funciones algebraicas Booleanas; este mapa fue inventado en 1950 por Maurice Kargnaugh.
Las variables de entrada pueden combinarse de 16 formas diferentes, por lo que el mapa de Kargnaugh tendrá 16 celdas, distribuidas en una cuadricula de 4 × 4.

La combinación de dígitos binarios en el mapa representa el resultado de la función por cada combinación de entradas. Por ejemplo, la celda en la esquina superior izquierda del mapa es 0, porque el resultado de la función es ƒ = 0 cuando A = 0, B = 0, C = 0, D = 0. De igual manera, la esquina inferior derecha es 10 porque el resultado de la función es ƒ = 10 cuando A = 1, B = 0, C = 1, D = 0. Una vez construido el mapa de Kargnaugh, la siguiente tarea es la de seleccionar conjunto de términos denominados subcubos de manera que se obtenga el menor número de subcubos posible. Estos subcubos se seleccionan formando grupos de rectángulos que encierren a los unos del mapa, las áreas deben ser potencia de 2 (ej. 1, 2, 4, 8, ...) y se debe tratar de agrupar el mayor número de unos posible. En resumen hay que tomar en cuenta al hacer estos grupos de unos (subcubos) lo siguiente:

  • Debemos utilizar todos los unos del mapa.
  • Es mejor crear el menor numero de grupos.
  • Los unos pueden estar en varios grupos.
  • El número de unos dentro de un grupo debe de ser cualquier potencia de 2.
  • Mientras más grande sea un grupo la simplificación de la función será mejor.
  • No es necesario que todos los grupos tengan el mismo tamaño.


Construcción del mapa-K.
Las variables de entrada pueden combinarse de 16 formas diferentes, por lo que el mapa de Kargnaugh tendrá 16 celdas.
Como simular un circuito en Workbench

Memorias Biestables.
Un biestable, también llamado báscula (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo indefinido. Esta característica es ampliamente utilizada en electronica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los biestables se dividen en asíncronos y síncronos.
La principal diferencia es que el asíncrono solo tiene entradas de control, sin embargo el síncrono dispone además de una entrada para sincronismo o reloj. Si las entradas de control dependen de la de sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas. Por lo general, las entradas de control asíncronas prevalecen sobre las síncronas.  La entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (de subida o de bajada). Dentro de los biestables síncronos activados por nivel están los tipos RS yD, y dentro de los activos por flancos los tipos JK,T y D.
Un biestable puede usarse para almacenar un bit. La información contenida en muchos biestables puede representar el estado de un secuenciador, el valor de un contador, un carácter ASCII en la memoria de un ordenador, o cualquier otra clase de información. Un uso corriente es el diseño de maquinas de estado finitas electrónicas. Los biestables almacenan el estado previo de la máquina que se usa para calcular el siguiente.
El T es útil para contar. Una señal repetitiva en la entrada de reloj hace que el biestable cambie de estado por cada transición alto-bajo si su entrada T está a nivel 1. La salida de un biestable puede conectarse a la entrada de reloj de la siguiente y así sucesivamente. La salida final del conjunto considerado como una cadena de salidas de todos los biestables es el conteo en codigo binario del número de ciclos en la primera entrada de reloj hasta un máximo de 2n-1, donde n es el número de biestables usados. Una cadena de biestables T como la descrita anteriormente también sirve para la división de la frecuencia de entrada entre 2n, donde n es el número de biestables entre la entrada y la última salida.


Conclusión


El mapa

El mapa de Kargnaugh,  podría considerarse como una especie de tabla de la verdad. Su gran utilidad radica en la posibilidad de minimizar expresiones booleanas.
Las compuertas lógicas son dispositivos electrónicos muy sencillos, pero al mismo tiempo son muy utilizados en el área de la automatización industrial. 

             Bibliografía
 


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martes, 13 de agosto de 2013

Robot

 Introducción




En esta investigación conoceremos más acerca de que es un robot , de su historia y de la evolución que ha tenido en el tiempo hasta la actualidad. Además cuando se piensa en la palabra robot a todos nos llega a la imaginación de mecanismos generalmente antropomórficos con prestaciones sobrehumanas, a veces malignos, maquiavélicos, otras veces simpáticos y serviciales, e incluso una herramienta domestica maravillosa que nos libera de todos los trabajos pesados y rutinarios del hogar o el trabajo. 


Definición de un robot
Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología.

Historia de la robótica
Por siglos, el ser humano ha construido máquinas que imitan partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses; los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicos, los cuales eran utilizados para fascinar a los adoradores de los templos.
El inicio de la robótica actual puede fijarse en la industria textil del siglo XVIII, cuando Joseph Jacquard inventa en 1801 una máquina textil programable mediante tarjetas perforadas. Luego, la Revolución Industrial impulsó el desarrollo de estos agentes mecánicos. Además de esto, durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots. Jacques de Vauncansos construyó varios músicos de tamaño humano a mediados del siglo XVIII.En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos.
La palabra robot se utilizó por primera vez en 1920 en una obra llamada "Los Robots Universales de Rossum", escrita por el dramaturgo checo Karel Capek. Su trama trataba sobre un hombre que fabricó un robot y luego este último mata al hombre. La palabra checa 'Robota' significa servidumbre o trabajado forzado, y cuando se tradujo al ingles se convirtió en el término robot.
Luego, Isaac Asimov comenzó en 1939 a contribuir con varias relaciones referidas a robots y a él se le atribuye el acuñamiento del término Robótica y con el surgen las denomidas "Tres Leyes de Robótica" que son las siguientes:
  1. Un robot no puede actuar contra un ser humano o, mediante la inacción, que un ser humano sufra daños.

  2. Un robot debe de obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, salvo que estén en conflictos con la primera ley.

  3. Un robot debe proteger su propia existencia, a no ser que esté en conflicto con las dos primeras leyes


En 1960 se introdujo el primer robot "Unimate'', basada en la transferencia de artículos.
En 1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motors Company para atender una máquina de fundición de troquel.
En 1966 Trallfa, una firma noruega, construyó e instaló un robot de pintura por pulverización.
En 1971 El "Standford Arm'', un pequeño brazo de robot de accionamiento eléctrico, se desarrolló en la Standford University.
En 1978 Se introdujo el robot PUMA para tareas de montaje por Unimation, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors.


Actualmente, el concepto de robótica ha evolucionado hacia los sistemas móviles autónomos, que son aquellos que son capaces de desenvolverse por sí mismos en entornos desconocidos y parcialmente cambiantes sin necesidad de supervisión. En los setenta, la nasa inicio un programa de cooperación con el Jet Propulsión Laboratory para desarrollar plataformas capaces de explorar terrenos hostiles.


En general la historia de la robótica la podemos clasificar en cinco generaciones :las dos primeras, ya alcanzadas en los ochenta, incluían la gestión de tareas repetitivas con autonomía muy limitada. La tercera generación incluiría visión artificial, en lo cual se ha avanzado mucho en los ochenta y noventas. La cuarta incluye movilidad avanzada en exteriores e interiores y la quinta entraría en el dominio de la inteligencia artificial en lo cual se esta trabajando actualmente.


Tipos de Robots

Androides: Robots con forma humana. Imitan el comportamiento de las personas, su utilidad en la actualidad es de sólo experimentación. El principal limitante de este tipo de robots es la implementación del equilibrio ya que es bípedo.

Móviles: Se desplaza mediante una plataforma rodante(ruedas); estos modelos aseguran el transporte de piezas de un lugar a otro.

Zoomórficos: Sistema de locomoción imitando a los animales.La aplicación de estos robots sirve principalmente para el estudio de volcanes y exploración espacial.

Poliarticulados: Mueven sus extremidades con pocos grados de libertad. Su principal utilidad es industrial, para desplazar elementos que requieren cuidados.



Robot en la actualidad


Hoy en día la información y avances tecnológicos  sobre los robots son cada vez más comunes y más frecuentes. El caso  más importante y conocido  es el robot  Curiosity utilizado por la NASA para la exploración del planeta Marte.







Además hay otros casos importantes como por ejemplo: 

Robot Kirobo

Kirobo, el primer robot humanoide en viajar al espacio.





Robot con aspecto humano

El robot Bender puede demostrar emociones, mueve los ojos, labios, detecta y reconoce personas e incluso responde cuando le hablan.

Aplicaciones de la Robótica

Los robots son muy útiles en muchas áreas:
  • En la industria se utilizan para hacer trabajos peligrosos como soldaduras de arco, de punto o implementación de sustancias inhalantes nocivas. También se usan para aplicar pintura en spray, transporte pesado, molienda de materiales o moldeado en plástico.
  • En los Laboratorios médicos se utilizan para realizar tareas repetitivas de medición de peso, cantidad de materia, pH, etc. Los robots presentan tres ventajas sobre el trabajo humano: mayor productividad, mayor control de calidad y reducción de exposición humana a sustancias dañinas.
  • El Instituto de Investigación Australiano ha invertido mucho dinero en fabricar robots para la agricultura; produjo uno que esquila ovejas, y otro que realiza los cortes de los cerdos.
  • En la actividad de investigación del espacio se han utilizado y se utilizan robots, la información que se recoge de los planetas con las sondas no tripuladas como la Galileo, que investigó Júpiter; son producto de mediciones de robots.

Conclusión

Bueno la robótica no es más que la ciencia detrás de lo que son los robots ,ya sea, en su diseño, funcionamiento, producción y  programación . Además la robótica hoy en día se ha vuelto muy popular y es utilizada mayormente para llevar a cabo las tareas que los seres humanos no quieren realizar, es decir, porque son peligrosas y desagradables.
Por último para el futuro la robótica se convertirá en una necesidad para la sociedad.

Bibliografía

http://www.emol.com/noticias/nacional/2013/08/11/614056/robot-con-aspecto-humano-es-uno-de-los-atractivos-de-feria-tecnologica-de-osorno.html?utm_source=twitter&utm_medium=tweets

http://es.wikipedia.org/wiki/Curiosity

http://www.argos.edu.uy/alumnos/2007/robotica/Aplicaciones.htm

http://www.slideshare.net/hilariozaguilar/tipos-de-robots-8229707
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