67824044 Tema 632 Contador Sincrono

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA"ANTONIO JOSÉ DE SUCRE"

VICE RECTORADO PUERTO ORDAZDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICASECCIÓN DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

CONTADORES S ÍNCRONOS

Elaborado por:Ing. ALEJANDRO MÁRQUEZ

ABRIL DE 1996

CONTADORES SÍNCRONOS

Revisión: Abril 2008

167 CONTADOR SÍNCRONO

A diferencia del contador asíncrono, el contador síncrono cambia de un estado al estado siguiente en perfecto sincronismo con la señal de entrada de reloj.

El contador asíncrono como circuito integrado

En el mercado existe una gran variedad de circuitos integrados TTL que funcionan como contadores síncronos, para este tema se necesitan conocer los siguientes:

• 74161 Contador sincrónico binario de 4 bits• 74163 Contador sincrónico binario de 4 bits• 74169 Contador sincrónico ascendente / descendente binario de 4 bits• 74190 Contador sincrónico ascendente / descendente de décadas• 74191 Contador sincrónico ascendente / descendente binario de 4 bits• 74192 Contador sincrónico ascendente / descendente de décadas• 74193 Contador sincrónico ascendente / descendente binario de 4 bits

EL CIRCUITO INTEGRADO 74190

Contador sincrónico BCD ascendente / descendente

Descripción

Es un contador binario de década, que puede contar en forma ascendente o descendente dependiendo de cómo se programe la entrada U/D. El circuito integrado acciona en flanco de positivo del reloj y puede ser programado para que inicie la secuencia de conteo en un número predeterminado a través de L , Tiene una entrada CE que habilita o no al circuito integrado. Tiene dos salidas llamadas terminal de conteo TC y acarreo del reloj RC que están normalmente en uno. Estas dos salidas permiten una variedad de métodos para la expansión del contador.

Símbolo lógico Configuración de pines

Clk

10 1

3

CE

L D3 D2 D1

Q3 Q2 Q1 Q0

9 11

4 14

2 6 7

15

D0 U/D 5 13

12 RC TC

1 Q1 U/D D1

2 3 4 5 6 7

10 15 13 12 11

GND

9 D3 Vcc

8

TC RC

Q0 Q3 CE

Clk D2

Q2

L

14 16 D0

Tabla de la verdad

Modo de operación CE L U/DClk D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 RC TCMemoriza 1 X X X X X X X q3 q2 q1 q0 rc0 tc0

Carga paralela 0 0 X X d3 d2 d1 d0 1 0Cuenta 0 1 0 X X X X Cuenta Ascendente 1 0Cuenta 0 1 1 X X X X Cuenta Descendente 1 0Acarreo Ascendente 0 1 0 X X X X 1 X X 1 (a) Acarreo Descendente 0 1 1 X X X X 0 0 0 0 (b)

ELECTRÓNICA DIGITAL 168

Nota (a): Cuando el contador esta contado ascendentemente, y cuenta el número nueve produce un pulso en TC del tamaño del pulso de Clk. Estando en nueve y cuenta el número cero en RC se produce un pulso de reloj invertido en el instante que termina de contar el nueve y comienza a contar el cero.Nota (b): Cuando el contador esta contado descendentemente, y cuenta el número cero produce un pulso en TC del tamaño del pulso de Clk. Estando en cero y cuenta el número nueve en RC se produce un pulso de reloj invertido en el instante que termina de contar el cero y comienza a contar el nueve.


Contador sincrónico BCD ascendente / descendente

Descripción

Es un contador de década, que puede contar en forma ascendente o descendente usando las entradas de reloj ClkU o ClkD. El circuito integrado opera en flanco positivo del reloj y puede ser programado para que inicie la secuencia de conteo en un número predeterminado a través de L , Tiene un Reset R que limpia todas las salidas. Tiene dos salidas llamadas terminal de conteo ascendente UTC y terminal de conteo descendente DTC que están normalmente en uno.


ClkD

10 1

3

L D3 D2 D1

Q3 Q2 Q1 Q0

9 11

5 4

2 6 7

15

D0 R 14 12

13 TCD ClkU

TCU

1

Q 1 D 1

2 3 4 5 6 7

1 0 1 5 1 3 1 2 1 1

G N D

9 D 3 V c c

8

T CU

Q 0 Q 3 C l kD

R D 2

Q 2

L

1 4 1 6 D 0

C l kU

T CD

Tabla de la verdad

Modo de operación R L ClkU ClkD D3 D2 D1 D0 Q3Q2 Q1 Q0 UTC DTC

Limpiar (Reset) 1 X 1 1 X X X X 0 0 0 0 1 1Carga Paralela 0 0 1 1 d3 d2 d1 d0 1 1Cuenta Ascendente 0 1 1 X X X X Cuenta 1 1Cuenta descendente 0 1 1 X X X X Cuenta 1 1Acarreo Ascendente 0 1 1 X X X X 1 0 0 1 (a) 1Acarreo Descendente 0 1 1 X X X X 0 0 0 0 1 (b)

Nota (a):Si el circuito integrado esta contando en forma ascendente y ha rebasado el número 10012 en el próximo flanco de bajada la salida UTC se colocará en cero y se mantendrá allí siguiendo a la entrada de reloj ClkU hasta que esta cambie a uno, es decir UTC =ClkU cuando el contador ha rebasado el máximo número a contar 10012

Nota (B):Si esta contando en forma descendente y ha rebasado el numero 00002 en


el próximo flanco de bajada la salida DTC se colocará en cero y se mantendrá allí siguiendo a la entrada de reloj ClkD hasta que ésta cambie a uno, es decir, DTC

=ClkD cuando el contador ha rebasado el mínimo número a contar 00002


Contador sincrónico binario ascendente / descendente

Descripción

Es un contador binario de módulo 16, que puede contar en forma ascendente o descendente usando las entradas de reloj ClkU o ClkD. El circuito integrado opera en flanco de subida del reloj y puede ser programado para que inicie la secuencia de conteo en un número predeterminado a través de L , Tiene un reset R que limpia todas las salidas. Tiene dos salidas llamadas terminal de conteo ascendente UTC y terminal de conteo descendente DTC que están normalmente en uno.


ClkD

10 1

3

L D3 D2 D1

Q3 Q2 Q1 Q0

9 11

5 4

2 6 7

15

D0 R 14 12

13 TCD ClkU

TCU

1

Q 1 D 1

2 3 4 5 6 7

1 0 1 5 1 3 1 2 1 1

G N D

9 D 3 V c c

8

T CU

Q 0 Q 3 C l kD

R D 2

Q 2

L

1 4 1 6 D 0

C l kU

T CD

Tabla de la verdad

Modo de operación R L ClkU ClkD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 UTC DTC

Limpiar (Reset) 1 X 1 1 X X X X 0 0 0 0 1 1Carga Paralela 0 0 1 1 d3 d2 d1 d0 1 1Cuenta Ascendente 0 1 1 X X X X Cuenta 1 1Cuenta descendente 0 1 1 X X X X Cuenta 1 1Acarreo Ascendente 0 1 1 X X X X 1 0 0 1 (a) 1Acarreo Descendente 0 1 1 X X X X 0 0 0 0 1 (b)

Nota (a):Si el circuito integrado esta contando en forma ascendente y ha rebasado el número 11112 en el próximo flanco de bajada la salida UTC se colocará en cero y se mantendrá allí siguiendo a la entrada de reloj ClkU hasta que esta cambie a uno, es decir UTC =ClkU cuando el contador ha rebasado el máximo número a contar 11112

Nota (B):Si esta contando en forma descendente y ha rebasado el numero 00002 en el próximo flanco de bajada la salida DTC se colocará en cero y se mantendrá allí siguiendo a la entrada de reloj ClkD hasta que ésta cambie a uno, es decir, DTC

=ClkD cuando el contador ha rebasado el mínimo número a contar 00002

EJERCICIOS RESUELTOS


Ejercicio 1: Contador síncrono de módulo 10 ascendente.

Solución: La forma más común de usar el 74190 es esta. Como se pide que cuente en forma ascendente la condición inicial debe ser 00002 para lo cual se programan las entradas de datos con el número cero y a través de L , la entrada CE se colocan en cero para que el circuito integrado este habilitado y la entrada U/D se colocan en cero para que cuente ascendentemente según la tabla de la verdad. RC y TC se dejan sin conectar porque no se necesitan.

C l k

1 0 1

3

C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

9 1 1

4 1 4

2 6 7

1 5

D 0 U / D

5 1 3

1 2 R C T C

I

+ 5 V

S 3 S 2 S 1 S 0

R

7 4 1 9 0 N C N C

V c c = 1 6 G N D = 8

Ejercicio 2: Contador síncrono de módulo 100 descendente.

Solución: Este problema explica la expansión del 74190, auque es bueno mencionar que al menos existen dos formas diferentes de hacerlo a la mostrada, como es un contador descendente la condición inicial será 10012-10012 la cual se programa en la entrada de datos y se carga al contador al accionar el pulsador I, las entradas CE se colocan en cero para que el circuito integrado este habilitado y las entradas U/D se colocan en uno para que cuente descendentemente según la tabla de la verdad. Para la expansión se conecta el acarreo de reloj RC del contador menos significativo a la entrada de reloj Clk del mas significativo.

C l k

1 0 1

3

C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

9 1 1

4 1 4

2 6 7

1 5

D 0 U / D

5 1 3

1 2 R C T C

I

+ 5 V

S 3 S 2 S 1 S 0

R C l k

1 0 1

3

C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

9 1 1

4 1 4

2 6 7

1 5

D 0 U / D

5 1 3

1 2 R C T C

S 7 S 6 S 5 S 4

+ 5 V + 5 V

+ 5 V + 5 V

7 4 1 9 0 N C

V c c = 1 6 G N D = 8

7 4 1 9 0 N C N C

Ejercicio 3: Contador con condición inicial el número 5 y módulo 5.

Solución: En este tipo de contador se puede programar para que inicie en cualquier número en este caso el 01012 que sería la condición inicial, cuando el contador llegue al final del conteo el cargara nuevamente el número 5, esto se hace usando RC como señal de control para mandar a cargar el número 5. La entrada CE se coloca en cero para que el circuito integrado este habilitado y la entrada U/D se coloca en cero para que cuente ascendentemente


C l k

1 0 1

3

C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

9 1 1

4 1 4

2 6 7

1 5

D 0 U / D

5 1 3

1 2 R C T C

I

+ 5 V

S 3 S 2 S 1 S 0

R

+ 5 V 7 4 1 9 0

V c c = 1 6 G N D = 8

N C

Ejercicio 4: Contador con condición inicial el número 3 y módulo 12.

Solución: El circuito se construye con el circuito integrado 74190. Se coloca en la entrada de datos D0, D1, D2, y D3 el número 00112 la entrada de carga en paralelo L es accionada por un pulsador I o por el número que viene de la salida S0, S1, S2, y S3 . Antes de poner a trabajar el circuito se acciona el pulsador I que carga el número 3 al contador luego se dejan pasar los pulsos a contar por R y se va observando la secuencia de conteo en S3, S2, S1, y S0 que comienza en el número. 3, que fue el primero que se cargo, luego contara el 4, 5, ...,13, 14 y cuando intenta aparecer el número. 15 en ese pulso de reloj en el flanco de subida la compuerta nand conectada en las salidas da la orden de que se cargue nuevamente el No. 3 y comienza nuevamente la secuencia. La entrada ClkD se conecta a VCC para que el circuito opere correctamente

C l kD

1 0 1

3

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

9 1 1

5 4

2 6 7

1 5

D 0 R

1 4 1 2

1 3 T C D C l kU

T CU

I

+ 5 V

+ 5 V

+ 5 V

S 3 S 2 S 1 S 0

R 7 4 1 9 0

V c c = 1 6 G N D = 8

N C

N C

Ejercicio 5: Circuito que cuenta en BCD hacia arriba en forma cíclica, comienza en el número 5 hasta 15 pulsos de reloj, usando 74190

Solución: Se programa las entradas de datos de ambos contadores para que cuando se aplique una señal a ambos L se cargue el número 05 en BCD. Los contadores se conectan en cascada uniendo. La salida RC del primer contador con la entrada CLK del segundo, se coloca las U/D de cada contador a uno para que cuente hacia arriba y los dos RC se colocan en cero para que los circuitos integrados estén habilitados. Para poner a funcionar el circuito primero se acciona el pulsador I que carga el número 05 luego se colocan los pulsos a contar en la entrada R y se observa la secuencia de conteo en las salidas S0, S1, ... y S7 la secuencia comienza con el numero 05, 06, 07, ... 18, 19 y cuando se va a contar el numero 20 es su flanco de subida se manda a cargar nuevamente el número 05 y se repite la secuencia de conteo.


1 0 1

3

9 1 1

5

4

2 6 7

1 5

1 4 1 2

1 3

+ 5 V

S 3 S 2 S 1 S 0

R

1 0 1

3

9 1 1

5

4

2 6 7

1 5

1 4 1 2

1 3

S 3 S 2 S 1 S 0

C l k C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

D 0 U / D R C

T C C l k C E

L D 3 D 2 D 1

Q 3 Q 2 Q 1 Q 0

D 0 U / D R C

T C 7 4 1 9 0

V c c = 1 6 G N D = 8

N C 7 4 1 9 0 N C

N C

I

+ 5 V

Ejercicio 6: Circuito que divide una frecuencia de entrada entre un número comprendido entre 2 y 16, este número se puede variar de acuerdo como se programe.

Solución: Para que el circuito funcione, se fija inicialmente el número entre el cual; se desea dividir la frecuencia en las entradas B0, B1, B2, y B3. Luego se acciona el pulsador I que carga el número entre el cual se quiere dividir la frecuencia de entrada.La frecuencia que se desea dividir se coloca en la señal de entrada R que alimenta al contador por ClkD. En la salida S se obtiene la frecuencia de entrada dividida entre el número colocado en los interruptores. Si se observa el contador está configurado para que cuente hacia abajo y dará un pulso en DTC cada B3, B2, B1, B0 pulsos de reloj.

R

+ 5 V 1 4

1

5

1 0

D 3 D 2 D 1 D 0

R Q 3 Q 2 Q 1

C l kD

C l kU

L

Q 0

4

3 6 2 7

1 5 9 1 1

1 2

1 3

T CU

T CD

7 4 1 9 3

S

B 3 B 2 B 1 B 0

I

+ 5 V

V c c = 1 6 G N D = 8

N C N C N C N C

Ejercicio 7: Circuito de control para un anuncio luminoso que cumple con las siguientes características: El circuito enciende un bombillo a la vez, uno tras otro comenzando en el número 1 y terminando en el numero 16, luego el circuito se regresa desde el numero 16 hasta el número 1 y así sucesivamente en forma cíclica.

Solución: El contador 74193 está configurado para que cuando se accione el pulsador I comience en el número cero. Las dos compuertas and son de control para dejar pasar los pulsos provenientes de la entrada reloj R a una de las entradas de reloj del contador a ClkU o a ClkD, las compuertas nand son un flip flop RS, dependiendo de su salida, esta activa una de las compuertas and de control. A su vez el flip flop es controlado por las salidas S1 y S16 provenientes del decodificado 74154. Al accionar el pulsador I que coloca las salidas Q3, Q2, Q1, Q0 del contador a


cero, a su vez coloca cero en la entradas A3, A2, A1, A0 del decodificador que selecciona la salida 0O con un cero y a 1 la salida 15O esto hace que el flip flop coloque un uno a la entrada de la compuerta que activa a ClkU este uno deja pasar los pulsos provenientes de R hacia ClkU. La otra salida del flip flop coloca un cero en la otra compuerta que su vez fija un uno en ClkD. Estas dos salidas del flip flop hacen que el 74193 cuente hacia arriba.Una vez que el 74193 comienza a contar hacia arriba coloca ese número en la entrada del 74154 que va activando una salida a la vez, cuando se activa la salida S16 cambia la entrada del flip flop colocando el contador 74193 de forma tal que cuente hacia abajo y estará así cíclicamente.

R

1 5

1 4

1

5

1 0

D 3 D 2 D 1 D 0

R

A 3

Q 3

A 2

Q 2

E 1 A 1

Q 1 C l kD

C l kU

L

E 0 A 0

Q 0

4

3 6 2 7

1 5 9 1 1

1 1

1 2

1 3

T CU

T CD

7 4 1 5 4

7 4 1 9 3

S 9 S 8 S 7 S 6 S 1 6 S 1 5 S 1 4 S 1 3 S 1 2 S 1 1 S 1 0 S 5 S 4 S 3 S 2 S 1

1 4 1 5 1 0 4 3 6 2 7 8 1 7 1 6

2 0 2 1 2 2 2 3

9

1 8 1 9

1 3

0 1 O 0 O 2 O 3 O 4 O 5 0 6 O 7 O 8 O 9 O 1 0

5 O 1 1

5 O 1 2

5 O 1 3

5 O 1 4

5 O 1 5

5

I

+ 5 V

N C

N C

7 4 0 0

7 4 0 0 7 4 0 8

7 4 0 8

PROBLEMAS PROPUESTOS

1. Construya un contador de módulo 25 en binario, con incremento positivo y condición inicial el número 10, usando 74169.

2. Construya un contador de módulo 18 en binario, con incremento negativo y condición inicial número 33, usando 74169.

3. Usando solamente 74169, sin usar compuertas, construya un contador de incremento positivo, de módulo 10, no importan las condiciones iniciales.

4. Usando 74193 construya un contador de incremento positivo, de módulo 10, no use las salidas Q0, Q1, Q2 y Q3 para hacer un set o un reset.

5. Construya un contador de módulo 22 en binario, con condición inicial el número 21, usando 74163.

6. Construya un contador de módulo 24 en binario, con condición inicial el número 9, usando 74161.

7. Construya un contador en BCD con condición inicial el número 32 de módulo 18, usando solamente 74160

8. Construya un contador de módulo 16 en BCD, con condición inicial el número 33, usando 74162.

9. Construya un contador de módulo 14 en BCD de incremento positivo, con condición inicial el número 4, use 74190.


10.Construya un contador de módulo 16 en BCD de incremento negativo, con condición inicial el número 33, use 74190.

11.Construya un contador de módulo 14 en binario de incremento positivo, con condición inicial el número 20, usando 74191.

12.Construya un contador de módulo 17 en binario de incremento negativo, con condición inicial el número 27 usando 74191, no use la señal RC .

13.Construya un contador de incremento positivo en BCD con condición inicial el número 15 de módulo 18, use solamente 74192.

14.Construya un contador de módulo 20 en BCD de incremento negativo, que tenga como condición inicial el número 33, use 74192.

15.Construya un contador de módulo 20 en BCD de incremento negativo, que tenga como condición inicial el número 33 usando 74192, no use la señal RC .

16.Construya un contador de módulo 21 en binario de incremento negativo, con condición inicial el número 48, usando 74193.

17.Construya un contador de módulo 20 en BCD de incremento positivo, con condición inicial el número 48, use solamente 74193.

18.Diseñe un temporizador digital con las siguientes características:• El temporizador contará 20 pulsos de un reloj de entrada de 1 Hz. en forma

ascendente.• Si el contador llega al final del conteo este debe volver a cero y comenzar a

contar cíclicamente.• El temporizador puede pausarse en cualquier momento a través de un

pulsador externo "Pausa".• Una vez pausado el temporizador, la pausa durara 6 segundos y luego el

temporizador continuará contando en el número que fue pausado.• Si el temporizador está pausado y si se vuelve accionar el pulsador "PAUSA"

el temporizador debe ignorara esta orden.• El temporizador tiene un pulsador para arrancar "INICIO" y otro para parar

"PARAR".19.Diseñe un sistema para transmitir señales de un tablero en una planta a una sala

de control que cumpla con las siguientes características:• Son 16 señales a transmitir.• El cable para transmitir las señales es de tres hilos.• Cada señal debe ser censada desde el tablero y recibida en la sala de control.• El sistema tiene un interruptor para parar o arrancar la transmisión.

D 0 . . . . . . .

S a l a d e c o n t o l

T a b l e r o d e p l a n t a

D 1 D 2 D 1 6 D 0 . . . . . . . D 1 D 2 D 1 6

20.Construya un generador de rampa usando contadores síncronos.21.Diseñar un control para un taladro que cumpla con las siguientes condiciones:

•Existe un tablero de control con un pulsador manual "INICIO" que ordena bajar el taladro y enciende el motor de giro del tablero.•El pulsador "INICIO" no debe actuar mientras el taladro está subiendo o


bajando.•En el tablero también hay un pulsador "PARAR" que detiene la bajada del taladro y apaga el motor de giro del taladro en cualquier momento o secuencia de trabajo.•Luego de accionado el pulsador "PARAR" el taladro debe regresar a la posición "ARRANCAR".•La posición "ARRANCAR" se establece mediante un contacto de fin de carrera que es accionado mecánicamente, por una pieza solidaria al cuerpo del taladro, cuando el taladro llega a él o esta en él.•El control de profundidad de perforación del taladro se hace a través de un contacto "PROFUNDIDAD" que inicia el conteo de las revoluciones de motor que mueve el taladro verticalmente, este contacto es móvil para la parte superior de la pieza a perforar, cada dos (2) revoluciones del motor equivale a 1 Cm. de perforación.•La profundidad de la perforación se puede programar hasta un máximo de 8 Cm. a través de unos interruptores.•Una vez alcanzada la profundidad de perforación o la máxima permitida por el taladro debe volver a la posición de "ARRANCAR"

F i j a d o r d e

P r o f u n d i d a d

M o t o r d e

V e r t i c a l

M o t o r d e

g i r o

D e s c i e n d e

A s c i e n d e

C o n t a c t o A r r a n q u e

C i r c u i t o d e

C o n t r o l

P a r a r

I n i c i o

22.Diseñe un circuito para controlar una lavadora de uso doméstico que cumpla con los siguientes requisitos:

• La lavadora tiene tres ciclos que se ejecutarán uno seguido del otro:• Lavado Con una duración de 16 minutos.• Enjuague Con una duración de 10 minutos.• Exprimido Con una duración de 5 minutos

• El reloj de alimentación da un pulso de duración de 1 minuto.• Tiene 3 indicadores para ver en que ciclo está la lavadora.• Tiene un selector para programar el ciclo donde se quiere comenzar a

trabajar, y luego debe seguir su secuencia.• La lavadora comenzará a trabajar al presionar un botón "INICIO", que no

accionará mientras la lavadora este trabajando.• La lavadora sólo parará al accionar un botón "PARAR" o al legar al final del

ciclo exprimido.• Si se ha accionado el botón "PARAR", la lavadora continuará trabajando en el


ciclo donde se paro, o en el ciclo programado por el selector, si se acciona el botón "INICIAR".

I n t e r r u p t o r e s S e l e c t o r d e l c i c l o

C i r c u i t o d e

c o n t r o l

E x p r i m i d o

E n j u a g u e

L a v a d o

R e l o j

P a r a r I n i c i o

67824044 Tema 632 Contador Sincrono

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