LABORATORIO 08

LABORATORIO 08

Proyecto Contador dos Dígitos

Contador:

En electrónica digital, un contador es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaces de almacenar y contar los impulsos (a menudo relacionados con una señal de reloj), que recibe en la entrada destinada a tal efecto, así mismo también actúa como divisor de frecuencia. Normalmente, el cómputo se realiza en código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas). Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos un contador con un módulo distinto de 2^n, lo que haremos es añadir un circuito combinacional.

Contadores crecientes en serie

Si conecto n celdas como la anterior: Problema: el retraso se acumula.

Contador Creciente paralelo

Sustituyo las puertas AND por puertas de i entradas para cada bit: Problema: crece el tamaño de las puertas.

Contador decreciente

Basta tomar las salidas negadas en vez de las naturales.

Contador reversible

Usar las dos posibilidades, y elegir con un Multiplexor:

Circuito Secuencial:

Es un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial. Es decir aquellos circuitos en que el contenido de los elementos de memoria sólo puede cambiar en presencia de un pulso del reloj . Entre pulso y pulso de reloj, la información de entrada puede cambiar y realizarse operaciones lógicas en el circuito combinacional, pero no hay cambio en la información contenida en las células de memoria.

Circuitos secuenciales sincrónicos

En un circuito secuencial asíncrono, los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los retardos asociados a las compuertas lógicas utilizadas en su implementación, es decir, estos circuitos no usan elementos especiales de memoria, pues se sirven de los retardos propios (tiempos de propagación) de las compuertas lógicas usados en ellos. Esta manera de operar puede ocasionar algunos problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no están bajo el control del diseñador y además no son idénticos en cada compuerta lógica.

Circuitos secuenciales asincrónicos

Los circuitos secuenciales síncronos, sólo permiten un cambio de estado en los instantes marcados por una señal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj. Con ésto se pueden evitar los problemas que tienen los circuitos asíncronos originados por cambios de estado no uniformes en todo el circuito.

PROTEUS

VÍDEO DEL CIRCUITO

Observaciones:

Se logro observar que en el modulo que se nos proporciono por el profesor, logramos elaborar mejor nuestro circuito contador, gracias a que el modulo tiene sistema anti rebote, si hubiésemos usando protoboard simple al circuito debíamos agregar un latch o sino un timer 555.

Los cables tenían que ser conectados de una manera especifica porque en un momento el proyecto contaba solo de 2 en 2 y al remover toda la conexión y hacer otra pudimos lograr que el proyecto funcione con normalidad.

Conclusiones:

Se concluye que, mediante esta práctica de laboratorio, se ha conocido y practicado el manejo en el protoboard, que es indispensable para probar el funcionamiento de los circuitos combinados, secuenciales y para el desarrollo de un contador digital (binario y decimal).

En conclusión, el desarrollo del contador digital (binario y decimal), decodificadores y resistencias para los segmentos del display ha permitido visualizar una aplicación importante de los circuitos en la vida cotidiana.

Integrantes:

Jesus Paricahua Roque

Cristian Capia Condori

Francois Palomino Chirapa

LABORATORIO 07

LABORATORIO 07

Módulo Contador con

Generadores Clock

Oscilador Astable:

En electrónica, un astable es un circuito multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados inestables entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. Este tipo de circuitos fue desarrollado por Abraham y Bloch que lo denominaron "multivibrador" dado que la forma de onda de la oscilación vibra en múltiples frecuencias (la fundamental y los armónicos impares). La frecuencia de conmutación depende, en general, de la carga y descarga de condensadores. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y de trenes de pulsos.

En la Figura 1 se muestra el esquema de un multivibrador astable realizado con componentes discretos. El funcionamiento de este circuito es el siguiente:

Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciaran la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-1 el que conduce primero. En estas condiciones el voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios, por lo que C-1 comenzará a cargarse a través de R-2, creando al principio una muy pequeña diferencia de potencial entre sus placas y, por tanto, trasladando el voltaje próximo a 0 hasta la base de TR-2, que se pondrá en corte. Cuando el voltaje en C-1 alcance los 0,6 V, TR-2 comenzará a conducir, pasando la salida a nivel bajo (tensión próxima a 0V). C-1, que se había cargado vía R-2 y unión base-emisor de TR-2, se descargará ahora provocando el bloqueo de TR-1.
C-2 comienza a cargarse vía R-3 y al alcanzar la tensión de 0,6 V provocará nuevamente la conducción de TR-1, la descarga de C-1, el bloqueo de TR-2 y el pase a nivel alto (tensión próxima a Vcc (+) de la salida Y).
A partir de aquí la secuencia se repite indefinidamente, dependiendo los tiempos de conducción y bloqueo de cada transistor de las relaciones R-2/C-1 y R-3/C-2. Estos tiempos no son necesariamente iguales, por lo que pueden obtenerse distintos ciclos de trabajo actuando sobre los valores de dichos componentes.

Oscilador Monoestable:

El monoestable es un circuito multivibrador que realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

En la Figura 1 se representa el esquema de un circuito multivibrador monoestable, realizado con componentes discretos, cuyo funcionamiento es el siguiente:

Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciarán la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-2 el que conduce primero. El voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios (salida Y a nivel bajo), por lo que la tensión aplicada a la base de TR-1 a través del divisor formado por R-3, R-5 , será insuficiente para que conduzca TR-1. En estas condiciones TR-1 permanecería bloqueado indefinidamente.
Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, el transistor TR-1 conducirá y su tensión de colector se hará próxima a 0 V, con lo que C-1, que estaba cargado a través de R-1 y la unión base-emisor de TR-2, se descargará a través de TR-1 y R-2 aplicando un potencial negativo a la base de TR-2 que lo llevará al corte (salida Y a nivel alto) . En esta condición la tensión aplicada a la base de TR-1 es suficiente para mantenerlo en conducción aunque haya desaparecido el impulso de disparo en T.
Seguidamente se inicia la carga de C-1 a través de R-2 y TR-1 hasta que la tensión en el punto de unión de C-1 y R-2 (base de TR-2) sea suficiente para que TR-2 vuelva a conducir y TR-1 quede bloqueado. La duración del periodo cuasi estable viene definido por los valores de C-1 y R-2.

Simulación en Proteus:

VÍDEO DEL CIRCUITO:

OBSERVACIONES:

 El clock pueden cambiar su velocidad a una mas cómoda para apreciar el cambio continuo de los números.

Habían pocos Display que funcionaban correctamente lo que demoro un poco al aplicarlo en físico.

CONCLUSIONES: 

Concluimos que los generadores de reloj son una de las herramientas esenciales al momento de querer hacer un circuito con una secuencia programable ya que estos ofrecen un periodo el cual no va varía sin un cambio externo.

Integrantes:

Jesus Paricahua Roque

Cristian Capia Condori

Francois Palomino Chirapa

LABORATORIO 06

LABORATORIO 06

lABORATORIO 06

Circuitos Contadores con

Flip Flops

LATCHES 

• El Latch (cerrojo) es un dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados (biestable). 
• Almacenan información en forma asíncrona 
• Con Latches se pueden hacer directamente circuitos secuenciales o se pueden usar para crear Flip-Flop.

LATCH SR (SET-RESET) 

Elemento de memoria mas sencillo
Es un biestable con un estado SET y otro de RESET(puesta a 1 y a 0)

Se tiene dos versiones:
Latch S-R con entrada activa en ALTO

Se tiene dos versiones:
Latch S R con entrada activa en BAJO.

Símbolo Lógico para los Latches

Aplicación
Si se aplica las formas de onda a las entradas del Latch, determinar la forma de
onda que se observara en la salida. Considere Q inicialmente en estado BAJO.

La tabla de verdad para este circuito es la siguiente:

FLIP-FLOPS

• Dispositivos síncronos (cambia de estado únicamente en un instante 
• especifico de una entrada de disparo denominado reloj) 
• Los cambios de salida se producen sincronizadamente con el reloj 
• Los Flip-flops son sensitivos a la transición del pulso de reloj más que a la 
• duración. 
• Los circuitos secuenciales básicos que funcionan también como unidades de memoria elementales se denominan multivibradores biestables (por tener dos estados estables –alto y bajo-), también conocidos como Flip- Flops. 
• Son capaces de memorizar un bit de información. 
• Existen varios tipos de Flip-flops y variaciones de estos que permiten realizar funciones específicas, dependiendo de la aplicación.

Cambia de estado con:

• Sus entradas S (set) y R (reset) se denominan entradas síncronas. 
• El cambio de estado se efectúa en el flanco de disparo de un 
• impulso de reloj. 
• Las entradas S y R se pueden cambiar en cualquier instante en que la entrada del reloj este a nivel ALTO o nivel BAJO (excepto durante un breve instante de tiempo en las proximidades de las transiciones de disparo de reloj) sin que varíe la entrada.

Aplicación

Determinar la forma de onda Q, si se aplican las entradas mostradas a un
flip-flop disparado por flanco negativo. Suponer que inicialmente se encuentra en estado RESET.

• Es el mas versátil y es uno de los tipos de Flip-flops más utilizados. 
• La entrada J realiza la función SET y la entrada K la función 
• RESET. 
• No tiene “Condiciones no validas”(J y K pueden ser “1” 
• simultáneamente).

Funcionamiento del FLIP-FLOP J K disparado por flanco positivo

Aplicación

Determinar la forma de onda Q, si se aplican las entradas mostradas a un flip-flop JK disparado por flanco positivo. Suponer que inicialmente se encuentra en estado RESET.

Conecte 4 flip flops de la forma mostrada para formar un CONTADOR, compruebe su funcionamiento e implemente de forma física.

Finalmente conecte al contador previo el DISPLAY DE 7 SEGMENTOS con decodificador incluido para ver el incremento de los números.

VIDEO DEL CIRCUITO

OBSERVACIONES:

Cada circuito forma un flip-flop básico del cual se pueden construir uno más complicado. 

Cada flip-flop tiene dos salidas, Q y Q´ y dos entradas S (set) y R (reset). Este tipo de flip-flop se llama Flip-Flop RS acoplado directamente o bloqueador SR (SR latch). Las letras R y S son las iniciales de los nombres en de las entradas(reset, set).

CONCLUSIONES:

Concluimos que los LATCH son la base de los FLIP FLOP, que haciendo modificaciones en éstos lograremos distintos tipos de FLIP FLOP. 

Se mencionó que un circuito flip-flop puede estar formado por dos compuertas NAND o dos compuertas NOR.

INTEGRANTES:

Jesus Paricahua Roque

Cristian Capia Condori

Francois Palomino Chirapa

LABORATORIO 05

LABORATORIO 05

LABORATORIO 05 

Circuitos Sumadores Y Decodificadores

Sumador:

En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario
decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos el sumador se convertirá en un sumador- substractor (Adder-subtracter).

El sumador binario completo de n bits se basa en el sumador binario completo de 1 bit.

El sumador que se muestra suma dos número binarios de 4 bits cada uno.

A = A3A2A1A0 y B = B3B2B1B0, entonces

la suma será S = Cout3S3S2S1S0

El bit menos significativo en los dos sumandos A y B es Ao y Bo y el bit más significativo es A3 y B3.

La suma se inicia en el sumador completo 0 (el inferior) con las suma de Ao y Bo, si esta suma tuviese acarreo (Cout=1) este pasaría al sumador 1, y así sucesivamente hasta llegar al sumador 3 en la parte superior del gráfico.

Si el sumador superior tiene acarreo (“1”), éste se refleja en la suma al lado izquierdo de la sumatoria final.

El acarreo entrante inferior no se conecta.

Decodificador:

Un decodificador  es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) de N bits de entrada y M líneas de salida (N puede ser cualquier entero y M es un entero menor o igual a 2N), tales que cada línea de salida será activada para una sola de las combinaciones posibles de entrada. Estos circuitos, normalmente, se suelen encontrar como decodificador / demultiplexor. Esto es debido a que un demultiplexor puede comportarse como un decodificador.

Si por ejemplo tenemos un decodificador de 2 entradas con 22=4 salidas, su funcionamiento sería el que se indica en la siguiente tabla, donde se ha considerado que las salidas se activen con un “uno” lógico:

El decodificador BCD a 7 segmentos. Este tipo de decodificador acepta código BCD en sus entradas y proporciona salidas capaces de excitar de 7 segmentos para indicar un dígito decimal. El display está formado por un conjunto de 7 leds conectados en un punto  común en su salida. Cuando la salida es común en los ánodos, el display es llamado de ánodo común y por el contrario, sí la salida es común en los cátodos, llamamos al display de cátodo común. En el display de cátodo común, una señal alta encenderá el segmento excitado por la señal. La alimentación de cierta combinación de leds, dará una imagen visual de un dígito de 0 a 9.

 

SUMADOR COMPLETO DE 4 BITS:

Tomando en cuenta el circuito anterior, SIMULAR dicho circuito y

completar la tabla siguiente:

Implementacion en Proteus:

Video Tutorial del Circuito:

¿Qué sucede si la SUMATORIA es superior a 9?, ¿qué número se muestra en el DISPLAY y por qué?

El display muestra los números en el sistema hexadecimal, en la cual los números del 10 al 15 se representa con  letras.

En el CI 7448, ¿para qué se utilizan los pines BI/RBO, RBI y LT?

El pin LT se utiliza para cambiar a nivel bajo todas las salidas desde “a” hasta  “g” con lo que todos los segmentos del display encendería.

El ping RBI se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas de más de una

cifra.

El ping BI/RBO se utiliza para apagar los ceros ala izquierda en sistemas con más den display, se usa en conjunción con la entrada RBI.

En el bloque del entrenador denominado HEX 7 SEGMENT DISPLAY, ¿para qué sirven las entradas LE, RBI y la salida RBO?

Se observó que le pin correspondiente a LE, tenía que estar conectado a tierra, ya que de lo contrario se congelaría el número mostrado en el display, es decir, no hubiera variado al cambiar el estado de las entradas.

La función del RBI a nivel bajo (0V) es apagar el display, siempre que LT esté a nivel alto (5V) y todas las entradas A, B, C y D estén a nivel bajo (0V).

La función BI/RBO  a nivel bajo (0V) es apagar el display, independientemente de las demás entradas. Actúa también como salida indicadora de apagado del display RBO.

Observaciones:

-   Es importante reconocer el orden de los bits en el proteus, es decir, cual es el A0, A1, A2, A3, para de esa manera  colocar los estados lógicos correctamente.

-  El acarreo de entrada , se coloca en los dos primeros sumandos de la suma lógica, y el acarreo de salida es el quinto bit del resultado de la suma.

Conclusiones :

- Es importante conocer cómo se realiza las operaciones básicas en sistema binario, y de cómo se transforma un número en sistema decimal a binario y viceversa.

- En el presente laboratorio se aprendió el correcto uso del decodificador 7448, el cual trabaja con un display cátodo común de 7 segmentos, en el caso de que el display hubiera sido ánodo común, se hubiera usado el decodificador 7447.

INTEGRANTES Y FOTO GRUPAL: 

Cristian Capia Condori

Jesus Paricahua Roque

Francois Palomino Chirapa