INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA

Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Industrial

Laboratorio de Control Eléctrico

Informe de laboratorio 1

Contadores Monolíticos

Profesor: Ing. Ana Lucía Morera

Estudiantes:

Jean Carlo Arrieta Arroyo 201013080

Richard Rodríguez Murillo 201046632

Grupo: 01

Jueves xx de Abril del 2014

Canadian Engineering Accreditation Board

Bureau canadien d’accréditation des programmes

d’ingénierie

CEAB

Carrera evaluada y acreditada

por:

Índice General

1) Introducción ...................................................................................................... 4

2) Objetivos ........................................................................................................... 5

3) Marco teórico .................................................................................................... 6

4) Equipos y materiales......................................................................................... 8

5) Procedimiento ................................................................................................... 9

6) Diseño e implementación ................................................................................ 10

7) Resultados experimentales y discusión .......................................................... 12

8) Conclusiones .................................................................................................. 14

9) Bibliografía ...................................................................................................... 15

Índice de figuras

Figura 1 Generador de onda de 1 Hz de frecuencia ............................................. 10

Figura 2 Circuito contador diseñado mediante logisim .......................................... 11

Figura 3 Circuito contador implementado en la protoboard ................................... 12

1) Introducción

Los contadores son fundamentales en muchas aplicaciones lógicas digitales, se

utilizan en circuitos de control, en unidades de control de tiempo, en generadores

de señal y en muchas otras aplicaciones de diversa índole. Es por esto que

entender el funcionamiento de esta clase de circuitos lógicos es de gran

importancia dentro de la ingeniería de control y automatización.

Para entender de mejor manera los contadores los contadores se necesita

entender de buena manera los flip flops vistos ya con anterioridad, ya que los

contadores estarán constituidos por varios flips flops, además la forma en que

ellos se encuentren conectados va influir el comportamiento del contador. Además

de lo anterior es necesario y fundamental comprender de buena manera otros

dispositivos requeridos en este laboratorio como lo son los decodificadores y los

display.

Dicho esto a continuación se dispone a presentar el presente informe de

laboratorio en el cual se detallan resultados experimentales y además se mostrará

el diseño del circuito que cumplió y que además, resuelve el problema planteado,

el cual básicamente consistía en un contador que fuera de 10 hasta 38 y que

luego se devolviera.

2) Objetivos

Investigar y utilizar contadores encapsulados.

Utilizar Multiplexores.

Utilizar decodificadores de BCD a 7 segmentos.

Comprender la importancia de utilizar circuitos anti rebotes con la finalidad

de disminuir falsos contactos.

3) Marco teórico

Según Nelson (1996) los contadores son una clase de circuitos lógicos

secuenciales que llevan la cuenta de una serie de pulsos de entrada, dichos

pulsos pueden ser regulares o irregulares.

Es por tanto que los contadores sirven para contabilizar eventos, de manera que

este circuito electrónico consta de una entrada de impulsos que se encarga de

conformar las señales, de tal forma que el contador cuente pulsos sin que sea

alterada por señales no deseadas. Por otro lado los circuitos monolíticos están

fabricados en un solo monocristal, que normalmente es silicio. Los contadores

monolíticos son contadores sincrónicos reversibles que sincroniza con las

entradas de reloj simultaneas de los flip-flop, con esto se tiene que las salidas del

contador cambian al mismo.

En general los contadores se pueden clasificar en binarios/ no binarios y

asincrónicos/ sincrónicos.

Los contadores donde cada salida del flip-flop sirve como señal de entrada (CLK)

para el siguiente flip-flop se les llaman contadores asíncronos. Estos tienen la

característica que los flip-flop no cambian de estado en sincronía exacta con los

pulsos de reloj, por lo tanto existe un retraso entre las respuestas de cada flip-flop.

Según Tocci (2003) debido a la forma en la que opera este tipo de contador,

también se le conoce comúnmente como contador de rizo.

En los contadores síncronos todos los flip-flop se disparan en forma simultánea

(en paralelo) por medio de pulsos de reloj. Ya que los pulsos de entrada se aplican

a todos los flip-flop, debe utilizarse algún medio para controlar cuando un flip-flop

se dispare o permanezca inalterado por un pulso de reloj. (Tocci, 2003).

Por otro lado los contadores módulo N permiten contar desde el estado 0 hasta el

estado N-1 y después regresar al estado 0. Para los contadores binarios, N es

igual a 2n, donde n es el número de etapas del contador. (Nelson, 1996).

Un ejemplo de contador módulo 10 es el 74160, el cual es un contador BCD

síncrono, según Nelson (1996) este tipo de contadores se comportan como binario

hasta llegar a la etapa 9, en este momento los circuitos de control deben preparar

las entradas del flip-flop de modo que el siguiente pulso de reloj obligue al

contador a regresar al estado (0000) en vez de permitir que llegue al estado

siguiente del contador binario (1010).

4) Equipos y materiales

Fuente de 5 voltios.

ProtoBoard

1 CI 555.

2 contadores de 0-9. (CI xx74xx160)

1 Deco BCD a 7 Segmentos (CI xx74xx47)

1 Mux 2 X 1 (CI xx74xx157)

2 display de ánodo común

Resistencias de 270 Ω o 330 Ω, 1000 Ω.

4 Diodos LEDs

2 Capacitor de 1 micro f.

Cables

5) Procedimiento

El procedimiento que se requiere es uno que resuelva el siguiente problema

planteado.

“Diseñar un circuito que cuente entre 10 hasta 38, cuando este número es

alcanzado por los dos contadores se debe enviar un pulso a un LED que indica

que se alcanzó el valor, a su vez el número 38 se puede observar en el display en

forma fija presionando el selector del MUX. Se sale de este estado hasta que se

presione un botón y la cuenta inicie nuevamente en 10”

Buscar y comprender las hojas de datos de los dispositivos que se

requieren (decodificadores, contadores y compuertas lógicas).

Elaborar un circuito con un CI 555, para un generador de pulsos de una

señal de onda cuadrada de 1 Hz. Este generador funcionará como la señal

del reloj.

Diseñar el circuito requerido para que cuente de 10-38 con los circuitos

integrados necesarios y compuertas necesarias.

Verificar el funcionamiento correcto mediante observación de los displays

6) Diseño e implementación

Se diseñó un circuito contador con el fin de resolver el problema planteado antes

mencionado. Para alcanzar esto primeramente se diseñó un generador de pulsos

de onda cuadrada de 1 Hz de frecuencia con un CI 555. Para calcular los valores

de resistencias requeridos del generador de ondas se utilizó la siguiente ecuación:

( ) (1)

En donde nos da como resultado que las dos resistencias RA y RB sean de 10 ,

y un capacitor de 47 μF. En la siguiente imagen se muestra el diagrama del

circuito del generador.

Figura 1 Generador de onda de 1 Hz de frecuencia

A continuación en la siguiente figura se muestra el circuito contador, como se dijo

el mismo cuenta de 10 hasta 38 y se devuelve a 10 cuando se le pulsa un botón.

En la misma se pueden apreciar las compuertas, los contadores, los

decodificadores BCD a siete segmentos y los display de 7 segmentos.

Figura 2 Circuito contador diseñado mediante logisim

7) Resultados experimentales y discusión

En la siguiente figura se muestra el circuito diseñado e implementado para

resolver el problema planteado.

Figura 3 Circuito contador implementado en la protoboard

Con el circuito mostrado en la figura 3 se logró realizar un contador de 10 a 38.

Para la elaboración del mismo fueron utilizados dos contadores síncronos

74LS160, de los cuales uno servía para llevar la contabilidad de las unidades y el

otro para contabilizar las decenas. Además de esto se utilizaron dos

decodificadores BCD a siete segmentos 74LS46, los display.

El funcionamiento del circuito es el siguiente: cuando el circuito se alimenta por

primera vez todos flip-flop del contador comienzan con un cero. Mediante un

arreglo realizado con compuertas lógicas se lee el valor de las salidas del contador

de las decenas y si este es 0000 entonces se carga el número 0001 a las decenas

utilizando la patilla LOAD y las patillas de las entradas del mismo. El contador de

las unidades no empieza a contar hasta que se cargue el valor al contador de las

decenas. Cuando el contador llega a 38 (0011 en el contador de las decenas y

1000 en el contador de las unidades) el contador de las unidades se deshabilita

(patilla ENP) y se detiene la cuenta a pesar de que la señal de reloj siga presente.

En este instante el conteo de las decenas se detiene ya que el contador de las

unidades no acaba su ciclo y no envía el pulso al contador de las decenas para

que este cambie. Para reiniciar la cuenta se utilizan las patillas CLEAR de los dos

contadores con el fin de tener todos los flip-flop a cero para que luego comience el

ciclo descrito anteriormente.

Cada una de las cuatro salidas de cada contador se conecta a un decodificador

BCD a 7 segmentos, este a su vez se conecta a un display de ánodo común como

se muestra en la figura 3. Este integrado en conjunto con el display muestra la

cuenta que realiza el circuito y muestra su respectivo número.

8) Conclusiones

Se logró diseñar y construir un contador de 10-38.

Se pudo comprobar el funcionamiento de un BCD a siete segmentos.

Se logró comprender el funcionamiento de los contadores monolíticos.

Se construyó un generador de ondas de 1 Hz con un CI 555.

9) Bibliografía

Floyd, T.(2000). Fundamentos Sistemas Digitales (7 edición). Madrid:

Prentice Hall

Tocci, R & Widner, N. (2003). Sistemas digitales: principios y aplicaciones

(8va. edición).México: Prentice Hall.