ESCUELA POLITECNICA NACIONALLaboratorio de sistemas digitales

PRACTICA N10

TEMA:APLICACIONES DE CONTADORES BINARIOSOBJETIVO: Aplicar los conocimientos sobre contadores binarios, construyendo un reloj digital, incluido el sistema de igualacin. EQUIPO UTILIZADO Protoboard Circuitos integrados: 74LS90, 74LS92, 74LS157, 74LS47, LM555 Displays de nodo comn Flip-flop JK Leds Resistencias 330 ohm Un dipswicht Una fuente 5V

CIRCUITOS IMPLEMENTADOS

CUESTIONARIO1. Ha sido necesario utilizar en el circuito de diseo un eliminador de rebotes? Facilit su funcionamiento? Si, No, por qu? Se realizaron ciertos cambios en lo que respecta a la eliminacin de rebotes para los displays que indicaban los minutos y horas, debido a que el momento en que se alimentaba el circuito despus de la igualacin del mismo, se cambiaban arbitrariamente los valores de las horas y los minutos, pero esto fue solucionado y se elimin el problema.El sistema de eliminacin de rebotes permiti igualar con facilidad el reloj en minutos y horas de una manera secuencial (uno por uno), ya que sin este existan datos que se saltaba al igualar. 2. Consulte acerca de los circuitos multivibradores astables (temporizadores). Con la informacin obtenida de la consulta, realice el diseo de una seal de reloj con ciclo de trabajo del 50% y frecuencia de 1 Hz y 1000 Hz.

El temporizador 555 es un dispositivo compatible con TTL que puede operar de varios modos. En la presente figura podemos ver la forma en la que deben conectarse los componentes externos para que el 555 opere como oscilador. Su salida es un pulso rectangular que oscila entre dos niveles lgicos ; el tiempo del oscilador dura en cada estado lgico dependiendo de los valores de R y C .

DescripcinEl circuito integrado 555 presenta varios tipos de encapsulado: a. 8 patillas en MINIDIP en plstico b. Cpsula DIP de 14 patillas c. Encapsulado metlico TO-99 Funcionamiento del NE 555:La tensin de funcionamiento del 555 va de 5V a 20V. Interiormente, en la patilla 8 va conectado un divisor de tensin mediante 3 resistencias.La patilla 6 es una de las importantes, sale del comparador superior y cuando la tensin de referencia, en la patilla 6, sea mayor a dos tercios de Vcc, entonces este comienza a funcionar llegando al flip flop y sacando un uno, donde llega a un transistor que en este momento acta como un interruptor cerrado y tambin llega a la salida invirtiendo esta seal que entra y transformndola en 0.La patilla 5 es la entrada negativa del comparador superior.La patilla 2 es la entrada negativa del comparador inferior, cuando este tiene una tensin de referencia inferior a un tercio de Vcc, entonces el comparador inferior empieza a funcionar, dando un impulso al flip flop saliendo de el un 0, entonces llega al transistor que al no llegar tensin a labase de este, funciona como interruptor cerrado, y llegando a la salida que invirtindolo saca un 1 sea vcc.La patilla 1 va directamente a masa.La patilla 7 es la de descarga del condensador.La patilla 3 es la salida.La patilla 4 es el reset. La patilla 8 es +VCC.

ESTRUCTURA INTERNA La circuitera interna del 555 segn National Semiconductors, es la siguiente:

Diseo de los circuitos:Funcionamiento astable En este caso es la figura 9, la que nos presenta el esquema bsico de este modo de funcionamiento. Puede ser interesante conocer su funcionamiento como astable (tambin llamado redisparable ya que eso es lo que hace, produciendo as cierta frecuencia), ya que uniendo sus terminales 2 y 6, el circuito se auto dispara y trabaja como multivibrador. Es de destacar que, el comportamiento de este esquema, a grandes rasgos, genera una seal cuadrada en el tiempo, es decir, en la salida, el usuario dispone de una seal cuadrada con un ciclo de completo que viene determinado por la formula: F = 1/T = 1.44 / [C*(Ra+2*Rb)]

Fig. El condensador C1 se carga a travs de Ra+Rb y se descarga a travs de Rb. De esta forma, dimensionando adecuadamente los valores de Ra y Rb, se pueden modificar a voluntad el ciclo de trabajo (duracin estado alto - duracin estado bajo), ver figura 9. La seal cuadrada tendr como valor alto = Vcc y como valor bajo = 0V (aproximadamente). Si se desea ajustar el tiempo que est a nivel alto y bajo al 50%, se deben aplicar las frmulas: Salida a nivel alto: T1 = 0.693*(Ra+Rb)*CSalida a nivel bajo: T2 = 0.693*Rb*C

Fig. 1En la figura 10, se presenta las seales del circuito astable con un ciclo del 50%. La duracin del estado alto depende de Ra y Rb, mientras que la duracin del estado bajo, depende de Rb. En alguna aplicacin muy concreta, puede aprovecharse esta particularidad que ofrece el montaje astable, al producir un ciclo alto-bajo del 50%, lo que nos permitir (dimensionando adecuadamente los valores de las resistencias y el condensador), disponer de un perodo activo seguido de otro perodo inactivo, ambos lo suficientemente largos segn nuestras necesidades. Astable con 50% de ciclo activo:

Este ciclo es posible porque los recorridos -tanto para la descarga como para la carga del capacitor son los mismos. Es importante que la resistencia utilizada no sea menor que 10 K para no sobrecargar la salida.Las formas de onda de la entrada y de la salida sern cono se ve en la figura

Frecuencia de 1kHz a 50%

Como Asumiendo que se dispone de un capacitor de 3.3nF

Escala: 1 ms/Div 5 V/DivFrecuencia de 1Hz a 50%

Como

Asumiendo que se dispone de un capacitor de 3.3:

Escala: 500 ms/Div 5 V/Div

3. Adems de los relojes digitales, indique otra aplicacin de los contadores digitales.

Entre otras aplicaciones de los contadores tenemos los temporizadores, cronmetrosLainvestigacinactual dirigida a aumentar la velocidad y capacidad de las computadoras se centra sobre todo en la mejora de la tecnologa de los circuitos integrados y en el desarrollo de componentes de conmutacin an ms rpidos. Se han construido circuitos integrados a gran escala que contienen varios millones de componentes en un solo chip. Con ayuda de sensores se puede activar la seal clock para contar determinado acontecimientos segn requerimientos prcticos, adems los contadores descendentes para dar duracin en ciertas actividades, una de estas son las bombas.

4. Disee un cronometro digital de 12 horas en el que el display muestre HH:MM:SS:CENT. Incluya todos los elementos requeridos para ello. Presente el diagrama esquemtico y justifique todo el proceso de diseo.

CONCLUSIONES

Byron Arias

En aplicaciones con contadores binarios, debido a que la seal clock (real) presenta algunos picos, es necesario implementar un sistema anti rebotes con lo cual se puede establecer la secuencia de cuenta, de ser necesario, con lo cual se obtiene mayor precisin y no existe datos que no se presentan (rebotes).

Para el diseo del reloj a travs de contadores binarios de la tecnologa TTL, ha sido necesario emplear gran espacio (un protoboard), y en la actualidad con el desarrollo tecnolgico se encuentra relojes digitales que ocupan menor espacio.

Fernanda Meja A quedado demostrado la utilidad de los contadores binarios, entre las aplicaciones de mayor importancia de los contadores binarios es que con ellos se puede realizar cualquier tipo de reloj o cronmetro o cualquier aplicacin que requiera de un contador, como puede ser una alarma temporizada o cualquier otra aplicacin. El diseo de contadores binarios se puede realizar con contadores comerciales sincrnicos y asincrnicos, esto depende de las necesidades del diseador.

Milton Vega El uso del Temporizador 555 es otra forma de producir seales de reloj. Esto es muy importante ya que si no se dispone de una seal de reloj se puede usar el temporizador 555 para generar dicha seal de reloj y usarla para la aplicacin que se necesite. La implementacin de circuitos eliminadores de rebotes es de gran utilidad para el correcto funcionamiento de los contadores.

RECOMENDACIONES En lo posible llevar armados los circuitos al laboratorio pare evitar inconvenientes en la comprobacin y tener tiempo para realizar cualquier cambio. Si se quiere usar a los contadores para un fin determinado se usan los sincrnicos, que se utilizan del mismo mdulo del que se necesita, en cambio, si son asincrnicos, se debe disear con el mdulo incrementado en 1 porque se genera un estado de espurio que no se toma en cuenta. En la prctica del laboratorio, se debe dejar el la posicin 0L los controles de igualacin antes de cambiar el selector para conteo, porque este cambio, puede hacer que cambie el valor de la hora seleccionada despus de igualarla.

BIBLIOGRAFA TOCCI, Ronald, Sistemas Digitales, Principios y aplicaciones, 1996.

ESPINOSA, Alfonso Sistemas Digitales, Quito-Ecuador, EPN, 2004.

Novillo M., Carlos; Sistemas Digitales, Circuitos MSI, Pgs. 61 - 67, EPN, Quito, Ecuador, 2003.