UNIVERSIDAD DE PIURAFacultad de IngenieríaPPAA Ingeniería Mecánico EléctricaCurso: Sistemas DigitalesGuía de Laboratorio N°2Tema: Contadores

1. Objetivos

Familiarizar al alumno con el uso de circuitos multivibradores, contadores asíncronos, decodificadores y display básicos de siete segmentos.

Este laboratorio debe realizarse en dos fases, una primera en las mesas de trabajo empleando Protoboard y Circuitos integrados en el Laboratorio de Electrónica, y una segunda fase presentando un informe objetivo y ordenado de lo desarrollado.

2. Actividades preparatorias

El alumno deberá revisar las características de funcionamiento que aparecen en las hojas de datos que se presentan al final de esta guía.

3. Sumario de conceptos

3.1 Contadores

Es un circuito secuencial que pasa por una secuencia prescrita de estados. La secuencia puede seguir un conteo binario o cualquier otra secuencia de estados. Se encuentran en casi todo sistema digital. Se utiliza para contar el numero de ocurrencias de un evento o para generar secuencias de temporizado para controlar operaciones en un sistema digital. Un contador que sigue la secuencia binaria se denomina contador binario n bits, consta de “n” flip-flops (FF) y puede contar en binario desde 0 hasta 2n-1.

Con “n” flip-flops (FF) no necesariamente debe contar 2n números: Puede truncarse la secuencia para contar un número menor de estados. Un contador BCD (contador del 0 al 9) cuenta la secuencia binaria desde 0000 hasta 1001 y regresa a 0000 para repetir la secuencia. Otros pueden seguir una secuencia arbitraria que es posible no sea la secuencia binaria directa. Clasificación básica de los contadores: Contadores Asíncronos y Contadores Síncronos.

3.2 Contador asíncrono

Los FF no están conectados al mismo reloj à no cambian simultáneamente. La señal de reloj sólo ataca al flip-flop que representa al bit menos significativo. Los otros FF se conectan en cascada sirviendo su salida de reloj para el siguiente, hasta llegar al bit más significativo:

En general, el alumno está en capacidad de diseñar cualquier secuenciador con la relación deseada aplicando la teoría de máquinas de estado.

Para los contadores síncronos las entradas de reloj de todos los flip-flops se conectan juntas a un reloj común. De esta manera todos los FF cambian de estado simultáneamente (en paralelo):

4. Trabajo práctico

El alumno trabajará empleando tecnología clásica para complementar lo aprendido en clase y para contrastar con la complejidad de los Dispositivos Lógicos Programables. El trabajo a realizar se basa en un circuito de un dado electrónico utilizando un divisor de frecuencia.Se diseñará un oscilador que genere una señal de reloj. Esta señal de reloj será conectada a un contador binario configurado como BCD. Luego a las salidas de este contador se conectará dos llaves lógicas (NAND, AND) y un decodificador. Este se conectará a un display de siete segmentos de ánodo común:

Entrada generador de pulsos

Contador Llave lógica NAND

Llave lógica AND

Decodificador Binario a 7 segmentos

Salida: display de siete segmentos

4.1 Circuito Multivibrador

La señal de reloj se obtendrá del CI LM555. Este dispositivo permite ser configurado como oscilador Monoestable, Astable, o Biestable. En este caso será configurado como oscilador ASTABLE a una frecuencia cercana a 1HZ. No es preciso que sea exactamente esa frecuencia. La frecuencia se obtiene fijando el valor de Ra, Rb y C, la salida se obtiene de la patilla 3:

Multivibrador 555

Contador 74192

Integrado7401

Integrado7408

Decodificador 7447

Display de 7 segmentos

4.2 Contador 74192El CI 74192 es un contador reversible BCD síncrono TTL, es decir, módulo-10. Tiene doble entrada de reloj, una para cuenta ascendente y una para cuenta descendente que conmutan en la transición del nivel BAJO al nivel ALTO del pulso. La entrada de borrado síncrono se activa en nivel ALTO colocando las salidas en nivel BAJO (0000) y se inicializa en cualquier número que se cargue en las entradas de datos en forma binaria y se transfieren asíncronamente a la salida BCD (A=QA, B=QB, C=QC, D=QD). La salida de arrastre se utiliza para conectar en cascada serie varios contadores.

4.3 Decodificador:

SN74LS 47BCD-TO-SEVEN SEGMENT DECODER DRIVER. Este CI está diseñado para decodificar -+0una entrada binaria y convertirla en código de siete segmentos para un display. Cuando se desea encender un LED, el decodificador “escribe” un CERO lógico (ON=CERO).

4.4 Display

Si el decodificador empleado da un UNO LÓGICO para encender los leds, se necesitará un Display de “Cátodo Común”, si por el contrario, lo que entrega es un CERO LÓGICO, se requiere un Display de “ÁNODO COMÚN”. En la figura se muestra la distribución para configuración Ánodo Común. Para el decodificador empleado (7447) se requiere diplays de Ánodo Común, pues enciende los leds con CERO.

IMPORTANTE: Conectar resistencias de protección de 150 ,330 o 220 Ohmios

4.5 Integrado 7401 Este circuito integrado consta de 4 puertas NAND con salida en colector abierto . La tabla de la verdad de cada puerta NAND de dos entradas del circuito integrado 7401, podemos ver que puede estar representada de dos formas diferentes. Tabla de la verdad de una puerta NAND de dos entradas

4.6 Integrado 7408 El TTL (Lógica Transistor a Transistor) 7408 es un Circuito integrado (CI) que contiene puertas lógicas AND.O p e r a d o r : A N DT e c n o l o g í a : T T L , 7 4 L S 0 8 , 7 4 S 0 8P u e r t a s : 4E n t r a d a s : 2 p o r p u e r t aC á p s u l a : D I P 1 4 p i n s

Descripción de las terminales del CI 7408Configuración 7408Pin 1:La entrada A de la compuerta 1.Pin 2:La entrada B de la compuerta 1.Pin 3:Aquí veremos el resultado de la operación de la primera compuerta.Pin 4:La entrada A de la compuerta 2.Pin 5:La entrada B de la compuerta 2.Pin 6:Aquí veremos el resultado de la operación de la segunda compuerta.Pin 7 Normalmente GND:Es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra.Pin 8:Aquí veremos el resultado de la operación de la cuarta compuerta.Pin 9:La entrada B de la compuerta 4.Pin 10:La entrada A de la compuerta 4.Pin 11:Aquí veremos el resultado de la operación de la tercera compuerta.Pin 12:La entrada B de la compuerta 3.Pin 13:La entrada A de la compuerta 3.

Referencia para el montaje Para la simulación, el alumno deberá tener en cuenta la polaridad de los integrados, revisar

bien sus conexiones, establecer continuidad en los puntos de unión.

Tener en cuenta si el display es ánodo común conectarlo a positivo o cátodo común conectarlo a negativo.

R4

DC 7

Q 3

GN

D1

VC

C8

TR2 TH 6

CV5

U1

555

R110k

54%

RV1

50k

C10.01uF

C210uF

R2330

D1LED-BLUE

D015 Q0 3

D11 Q1 2

D210 Q2 6

D39 Q3 7

UP5 TCU 12

DN4 TCD 13

PL11

MR14

U2

74192

2

31

U3:A

7401

A7 QA 13

B1 QB 12

C2 QC 11

D6 QD 10

BI/RBO4 QE 9

RBI5 QF 15

LT3 QG 14

U4

7447

123

U5:A7408

R3

330R4

330R5

330R6

330R7

330R8

330R9

330

5. Cuestionario

☼ Analizar la forma de trabajo del Circuito Integrado LM555, modo Astable.☼ ¿Cuáles fueron las fallas mas frecuentes en el armado del circuito? ¿Por qué?☼ ¿Qué métodos se empleó para detectar las fallas?☼ ¿Con qué tipo de tecnología esta diseñada la familia 74XX y cuáles son sus voltajes y

corrientes de detección?☼ ¿Qué aplicaciones reales encuentra para el circuito estudiado? ¿Diga qué cambios

tendría?☼ ¿Cuál es la función que realiza el switch en el circuito?

Informe de laboratorio

Curso: Sistemas Digitales

Tema: __________________________

Nombre del alumno: _____________________________________________________

NOTA

Grupo: ________________________________________________________________

Jefe de laboratorio: ____________________________________________________

Fecha de realización: ____________________________________________________

Fecha de entrega: ______________________________________________________

EVALUACIÓN PuntajePuntualidad (1 punto)Control de lectura inicial (5 ptos.)Participación en el laboratorio (6 ptos.)Cuestionario del informe (4 ptos.)Conclusiones y recomendaciones (4 ptos.)

Informe

La redacción del informe deberá contemplar los siguientes puntos:

1. Tablas de resultados (cuando corresponda)2. Respuestas al cuestionario3. Simulaciones (cuando corresponda)4. Conclusiones y recomendaciones