Optativa Electrònica Digital de tercer d'ESO

Professor

José Manuel Navarro

Descripció

L’Electrònica digital és la base teòric-pràctica de l’actual desenvolupament electrònic en el camp del control de processos per ordinador. Avui dia qualsevol aparell o dispositiu electrònic funciona gràcies a un microxip (un autèntic ordinador miniatura) que supervisa totes les funcions per al qual ha estat dissenyat l’esmentat aparell.

Per tant, per arribar al coneixement del microprocessador, primer hem de conèixer la teoria digital en la que es fonamenta i realitzar alguns muntatges que ens permetin complementar i assolir aquest coneixement, veient així mateix la gran versatilitat de possibilitats que comporta la utilització de l’electrònica digital com a recurs per resoldre problemes tecnològics de control de processos.

Aquesta modalitat d’optativa està modulada en 1 quadrimestre, amb 2 hores setmanals, que es faran servir per transmetre tot el coneixement bàsic de la teoria digital i la seva comprovació pràctica, a través d’entrenadors digitals, tant en forma de programari com d’elements físics reals (placa de prototips, cablejat, circuits integrat digitals, ...)

Objectius bàsics

  • Aprendre, de forma autònoma i amb seguretat, a resoldre enunciats de lògica digital
  • Muntar i verificar, en programari i en circuit real, els resultats obtinguts de les diferents propostes d’enunciats

Unitats didàctiques

  1. Introducció a l’Electrònica Digital.
    • Definició
    • Interacció amb la Tecnologia
  2. Coneixements previs.
    • Circuit elèctric no inversor
    • Circuit elèctric inversor
    • Circuit elèctric OR (amb 2 o més interruptors en paral·lel)
    • Circuit elèctric AND (amb 2 o més interruptors en sèrie)
    • Circuits elèctrics NOR i NAND
  3. Lògica i lògica digital.
    • Què és la lògica?
    • Què és la lògica digital?
    • Relació entre lògica i lògica digital
    • L’àlgebra de Boole
  4. Funcions o equacions lògiques bàsiques.
    • Les portes lògiques bàsiques: simbologia, taula de veritat i expressió lògica
    • Les portes lògiques derivades: simbologia, taula de veritat i expressió lògica
    • Connexions de portes lògiques del mateix tipus (conversió d’una porta de més entrades a altra de menys i viceversa)
    • Equivalències entre portes lògiques.
    • Unes equivalències molt importants: els teoremes de De Morgan
    • Comprovacions pràctiques
  5. Funcions lògiques complexes.
    • Relació inseparable: funció lògica-taula de veritat-circuit lògic
    • Com passar de la taula de veritat a la funció lògica
    • Com passar de la taula de veritat al circuit o diagrama lògic
    • Com passar de la funció lògica al circuit lògic
    • Com passar de la funció lògica a la taula de veritat
    • Com passar del digrama lògic a la funció lògica
    • Com passar del diagrama lògic a la taula de veritat
    • Resolució d’enunciats senzills. Simulació amb ordinador
    • Comprovació pràctica dels resultats obtinguts
  6. Simplificació de funcions lògiques.
    • Utilitzant el mètode dels teoremes de l’àlgebra de Boole
    • Utilitzant el mètode tabular de Karnaugh
    • Resolució de diferents enunciats per trobar la funció lògica simplificada al màxim
    • Comprovació al simulador i verificació real en muntatge protoboard, de les funcions prèviament simplificades mitjançant el mètode tabular de Karnaugh
  7. Projecte digital (visualitzador per l’ascensor).
    • Enunciat amb les condicions que ha de complir el circuit de control digital del visualitzador
    • Estudi i desenvolupament de la millor opció (amb simplificació màxima inclosa): disseny del circuit digital
    • Comprovació al programari de simulació
    • Recerca d’informació tècnica a Internet, segons la família lògica que es vol utilitzar (TTL o CMOS) i components complementaris (resistors, condensadors, LEDS, ...)
    • Verificació pràctica amb els components reals
    • Muntatge definitiu en placa de circuit imprès, que prèviament hauran de dissenyar (amb programari específic) i fabricar (amb procés d’insolació, revelat i atacat)

Metodologia

El desenvolupament de les classes impartides, s’estructura en les següents fases:

  1. Explicació del tema utilitzant la pissarra digital interactiva de l’aula de Tecnologia, fent el resum de les idees més importants d’aquesta unitat
  2. L’alumne/a copia el resum en fulls DIN A-4 blanc, per a realitzar posteriorment un dossier amb tota la informació rebuda
  3. Realització d’exercicis de comprensió del tema desenvolupat, que ha d’incloure en el dossier. Correccions dels mateixos
  4. Disseny de la portada del dossier, corresponent al tema d’optativa tractat
  5. Iniciació del projecte: explicació a la PdI (pissarra digital interactiva)
    • Enunciat del problema tecnològic, a resoldre amb Electrònica Digital
    • Tria dels grups de treball, en aquest cas de 2 persones
    • Organització de les tasques a desenvolupar dins el grup de treball
    • Previsió de durada del projecte; materials i recursos necessaris
    • Resolució dels primers dubtes
  6. Realització del diari tècnic (incidències, verificacions, canvis de plans, ...)
  7. Presentació del projecte acabat

Material

Per a poder assolir els objectius previstos, l’alumnat ha de portar diàriament:

  • Ordinador personal: programaris de simulació i disseny; dossier digital facilitat a l’alumne a través del seu correu de l’Institut; consultes tècniques a través d’Internet
  • Pen drive
  • Fulls color blanc DIN A-4: desenvolupament i resum de les unitats didàctiques, disseny del dossier, diari tècnic
  • Estris de dibuix, bolígrafs, llapis de colors
  • Pila de 9 V, per a la realització de les pràctiques digitals

Avaluació

L’alumne serà avaluat tenint en compte els següents aspectes:

  • Part conceptual: resolució d’exercicis escrits, a classe o com a deures; proves escrites per analitzar el grau d’assoliment dels conceptes treballats (exàmens)
  • Part procedimental: control del bon estat de confecció del dossier; proves pràctiques; progrés i consecució del projecte
  • Part actitudinal: atenció a l’aula, interès en les activitats, regularitat en el treball, cura i respecte per l’entorn (persones i infraestructures)

La nota final que l’alumne obtindrà a cada trimestre contempla les següents proporcions:

  • Presentació del dossier i presentació del diari tècnic 15%
  • Deures i exàmens 35%
  • Projecte tecnològic 40%
  • Comportament i actitud 10%

Per aprovar aquesta matèria optativa, cal haver aconseguit, com a mínim, una puntuació final de 4,7.

En cas de no arribar a aquesta nota, l’alumne/a haurà de fer la recuperació corresponent, presentant-se a un examen.

La recuperació extraordinària, si l’hagués de fer, serà al setembre de 2016.