Laboratorio N°9

MATRIZ DE LEDS CON REGISTROS Y CONTADORES

FASE 1: Contador Johnson y Divisor de Frecuencias

A) COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:

·         Implementación de circuitos temporizadores.
·         Implementación de circuitos generadores de clock.
·         Implementación de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock.

B) MARCO TEÓRICO:

El contador jhonson ésta basado en el esquema de un contador normal. Al igual que un contador binario el jhonson tiene como base los flip-flop JK los cuales están conectados de una manera diferente. El contador jhonson tiene como resultado el cambio de estado y de la misma manera el reinicio de estos a su estado inicial como se puede apreciar en la tabla

¿Qué es un divisor de frecuencia?

Un divisor de frecuencia en electrónica es aquel circuito que es capaz de dividir la frecuencia, ya sea en una determinada proporción o de manera aleatoria (como es caso de divisor de frecuencia impar) los más conocidos son el divisor para e impar:

Divisor de frecuencia par: este divisor es el mas encontrado ya que su conexión es el de un contador simple (unión de flip-flop JK simultáneamente) pero tiene la característica de que por cada flip-flop JK la frecuencia es dividida entre 2 (el periodo de duplica) como su propio nombre lo indica.

Divisor de frecuencia impar: este divisor es menos conocido por que la frecuencia es dividida en factor de 7 y como se puede ver en la simulación por cada 7 ciclos de entrada de completa un ciclo de salida

C) TRABAJO DESARROLLADO EN LABORATORIO:

Durante el presente laboratorio se logró comprender el funcionamiento de un contador Johnson, así como observar e implementar circuitos divisores de frecuencia. Los cuales se pueden realizar a partir de flip-flops conectados correctamente según las indicaciones del software LabSoft. Estos circuitos divisores de frecuencia pueden ser tanto par e impar, lo cual se explicará más adelante.

  Contador Johnson de 4 bits:

        SIMULACIÓN EN PROTEUS:

          FUNCIONAMIENTO EN LABORATORIO:

    CIRCUITO DIVISOR DE FRECUENCIA PAR:


          SIMULACIÓN EN PROTEUS:

          FUNCIONAMIENTO EN LABORATORIO:

    CIRCUITO DIVISOR DE FRECUENCIA IMPAR:


         SIMULACIÓN EN PROTEUS:

          FUNCIONAMIENTO EN LABORATORIO:

       TRABAJO RETO: FUNCIONAMIENTO DE UNA MATRIZ DE LEDS 5 X7  EN PROTEUS:

D) VIDEO EXPLICATIVO:

E) OBSERVACIONES:

1. Es importante primero revisar el funcionamiento de cada flip-flop, ya que de encontrarse alterado o con falla, perjudicará al funcionamiento correcto del circuito.
2. En el laboratorio se usó un generador de clock, el cual  su pin CT debe de estar conectado a tierra necesariamente para el correcto funcionamiento del circuito.

F) CONCLUSIONES:

1. Se conoció el funcionamiento del contador Johnson, así como el respectivo análisis de su tabla de verdad.
2. A partir de una adecuada conexión  de varios flip-flop, se puede obtener un circuito digital divisor de frecuencia.
3. Existen dos maneras de poder realizar esta división de frecuencia, de manera par e impar, la cual depende de las conexiones entre los flip-flops.
4. En un divisor de frecuencia par, la frecuencia se reduce a la mitad consecutivamente, y el periodo se duplica también sucesivamente.
5. En un divisor de frecuencia impar, el periodo varía de manera impar, es decir, cierto tiempo esta prendido y un durante un tiempo diferente permaneces apagado.

G) BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:

• Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson.
• Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996)
•   Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)
• Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson

H) FOTO DE LOS INTEGRANTES:

LABORATORIO N°8

                                          PROYECTO N° 2 TEMPORIZADOR DIGITAL PROGRAMABLE

FASE 4

CONTADOR ASCENDENTE Y DESCENDENTE

1.       Objetivos:

-          Realizar el sistema de conexión en el simulador Proteus y en físico.

-          Poner en práctica los conocimientos anteriores.

-          Usar compuertas lógicas para el funcionamiento de un led y un buzzer al mismo tiempo que el contador.

2.       Marco teórico:

El contador, como lo dice su propio nombre tiene una característica común, el cual es de contar de mayor a menor o de menor a mayos, según como esté conectado o como le haya dado la función de hacerlo.

El que nosotros hemos realizado es básicamente como lo mencione anteriormente, su función básica será contar de mayor a menor haciendo uso de un pulsador para ascenderlo, en caso de hacerlo descender se hace uso de otro pulsador, el cual realiza una regresión automática. Pero esa regresión es como un bucle infinito, ya que no tiene nada que lo haga detener automáticamente, en ese caso implementamos compuertas OR para que la condición de detenerse es que la salida directa al display sea “cero”.

Eso demuestra que cuando el contador llega a “00” se detendrá automáticamente, y si se quiere realizar de nuevo el conteo, se hace uso nuevamente del pulsador para ascenderlo, y al momento de descenderlo, presionar el otro pulsador para iniciar la cuenta regresiva la cual se detendrá cuando llegue a “00”. En este circuito aparte de realizar el conteo ascendente y descendente, se implementó un “led” y un “buzzer”, los cuales funcionan cuando el contador esta de forma descendente y se detienen cuando el contador llega a “00”.

3.       Materiales:

-          Resistencias

-          Pulsadores

-          Condensadores

-          Display de 7 segmentos de anodo común

-     Chips (555/74192/7473/7432/7447)

-          Alimentación DC 5V

-          Cables UTP

-          Led

-          Buzzer

4.       Simulación en Proteus:

5.       Video explicativo:

6.       Observaciones:

-          Al momento de realizar las pruebas en Proteus, se pudo apreciar que todo funcionaba correctamente, pero al momento de hacer la prueba en físico se vio que no todo funciona de igual forma que en el simulador, se tuvo que variar muchas cosas.

-          Cuando se realiza las conexiones con los cables UTP se debe de alimenta los microchips para que así tenga el funcionamiento adecuado, ya que en el simulador es diferente.

-          Para que el display tenga un funcionamiento sin que sufra daños, es mejor conectar una resistencia en el común de los led`s del display.

-   Es importante conectar el Master Reset  del Contador BCD 74192 hacia tierra, para el correcto funcionamiento del chip.

-   En el flip-flop, los pines correspondientes a J y K , deben estar conectados a 5 voltios y el Clear debe estar también a 5 voltios, para iniciar de manera correcta el funcionamiento del integrado.

7.       Conclusiones:

-          Se probó el funcionamiento adecuado en el simulador Proteus, como en la conexión física echa en el laboratorio.

-    El hecho de usar compuertas OR, ayudó  a determinar que el contador finalizará en cero cuando este  acababa el conteo descendente.

- Se usó dos salidas, simulando el funcionamiento de un horno microondas, estas fueron un led y un zumabador, los cuales solo se activaban en el conteo regresivo.

- Los números en el display saltaban a otro números muy rápido, esto debido a los rebotes ocasionados por los pulsadores.

- Se logró utilizar los conocimientos anteriores para lograr el funcionamiento óptimo del temporizador ascendente y descendente.

8. Foto de los Integrantes:

Laboratorio N° 7

FASE 3: TEMPORIZADORES Y

GENERADORES DE RELOJ

COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

·         Implementación de circuitos temporizadores.

·         Implementación de circuitos generadores de clock.

·         Implementación de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock

A) MARCO TEORICO

un temporizador es aquel sistema de un dispositivo eléctrico que es capaz de regular de forma automática la conexión y desconexión después de haberse programado un tiempo. El circuito temporizador tiene el mismo funcionamiento, pero con la diferencia de que el circuito es capaz de controlar señales (0 o 1) en intervalos de tiempo establecidos por componentes electrónicos, como por ejemplo con el “NE555P” es posible establecer estos tiempos con valores de resistencias y capacitores que aplicados correctamente son capaces de dar un tiempo casi exacto.

De la misma manera se basa los “Generadores de clock “en los que el tiempo de conexión y desconexión entran en un bucle (se repiten indefinidamente) en los cuales solo se es posible calcular la frecuencia y periodo, y que de la misma manera que un temporizador se puede controlar la frecuencia con los componentes electrónicos adecuados

B) TAREAS REALIZADAS EN LABORATORIO

1.       RECONOCIMIENTO DE CONCEPTOS Y CHIP DE PRUEBA

Primeramente, se tuvo que identificar los conceptos de estable e inestable, así como el funcionamiento de un biestable, monoestable y astable

MONOESTABLE: este posee un estado estable hasta el momento en el que recibe un pulso externo el cual hace que este cambie de estado y se mantenga por un periodo de tiempo, con en “ NE555P “ este periodo de varia dependiendo de los valores de sus resistencias y condensador.

Tiempo del cambio de estado

ASTABLE: en este caso no se puede identificar en que estado esta ya que sus estados varían en cada tiempo determinado pasando de estado en estado, en el caso del chip “NE555P” la frecuencia del cambio de estados depende de los valores de las resistencias y el condensador.

Formula para hallar la frecuencia y el periodo

Circuito del 555 en modo astable

1.       Armado de los circuitos en monoestable y astable según los esquemas dados

Astable

Monoestable

Plus

Realizar el armado del modo astable agregándole un contador y decodificador con su respectivo display

Armado en proteous

Video explicativo:

 C) Observaciones

·        Se pudo observar que el integrado 555 funciona en dos modos los cuales son el astable y el monoestable lo cual lo convierte en un temporizador y un generador de señales

·        También se pudo observar que al momento de realizar el armado en físico se es posible reemplazar el valor del primer condensador con un valor cercano .

·        De igual manera la fuente de voltaje propuesta  en el laboratorio para el armado de los dos estados era de 9v, pero este valor se cambió a 5v, dando los resultados esperados.

·        Para conectar el decodificador al display es necesario colocar 7 resistencias, es decir, una por cada led del display, pero por motivos prácticos, también es aceptable colocar una sola resistencia general con un valor de 330 ohms.

D) Conclusiones

·         Cuando se realiza el armado tanto en estado monoestable y astable, es importante determinar el período de la señal del circuito, el cual puede ser hallado con fórmulas matemáticas distintas para cada uno de estos.

·        En el estado monoestable, para poder incrementar el tiempo en que permanezca en estado lógico 1, es necesario aumentar el valor de la resistencia o el del capacitor, ya que el tiempo o período es directamente proporcional a estos valores.

·        Se concluyó 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 varia sin un cambio externo.

·        También se concluyó que algunos circuitos integrados son capaces de programarse con valores de los dispositivos que lo componen como son el integrado 555.

E) BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA RECOMENDADA

•         Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson

•         Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996)

•         Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)

•         Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson

F) Foto de los integrantes.

LABORATORIO NRO. 6

FASE 2: Circuitos contadores con flip-

flops

COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESION

·         Implementación de circuitos monoestables.

·         Implementación de circuitos contadores con Flip Flops JK.

·         Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

A)   MARCO TEORICO

Un biestable (dos estados) o también conocido en inglés como “flip-flop”, es un circuito digital definido por compuertas lógicas que es capaz de retroalimentarse y que por esta característica es capaz de mantener uno de sus dos estados posibles durante un tiempo indefinido (mientras no haya cambios).

Dentro de estos podemos encontrar los flip-flops asíncronos y síncronos:

a)    Asíncronos: solamente tiene entradas las cuales son capaces de controlarse

b)    Síncronos: estos tienen una entrada de reloj (clock)

Los flip-flop en electrónica digital son utilizados en circuitos secuenciales ya que son capaces de registrar estados y de esta manera memorizarlos

Flip-flop asíncrono “latch nor”

Flip-flop síncrono RS

La tabla de verdad de algunos de estos biestables depende del estado anterior en el que hayan estado y en algunos casos los estados no pueden ser determinados (puede ser cero o uno)

FLIP FLOP JK 74LS76

B)   TAREAS REALIZADAS EN LABORATORIO

1.    En el laboratorio vimos circuito lógico del flip-flop JK, su estructura interna, y la formación de la tabla de verdad del mismo como se muestra en la figura:

Pudimos ver los significados de cada una de sus entradas y la simulación en proteous

K = RESET

J = SET

CK = clock

SIMULACION EN PROTEOUS

 Después de comprobar de la tabla de verdad en el software pasamos a verificarlo en físico como se muestra

2.     Realizado la comprobación de un solo flip-flop pasamos a realizar la actividad de simular un contador binario con 4 flip-flop como se muestra en las imágenes

Simulación en proteous

3.    Modifique el circuito para realizar una cuenta regresiva

Para que el contador pase a modo regresivo solo tenemos que negar las salidas (Q negada) de tal manera que el primer numero binario sea 1111 (15) y el siguiente 1110 (14) así sucesivamente hasta el 0000 (0)

C)   VIDEO EXPLICATIVO:

D)   OBSERVACIONES:

·       Antes de realizar la implementación de un circuito con flip-flop, es muy importante verificar el correcto funcionamiento del chip, para evitar inconvenientes en el trabajo realizado.

·        En el data sheet del flip-flop se observó una entrada con las iniciales CLR, la cual quiere decir clear ( limpiar o ), la cual fue importante conectarlo a 5 V, para el funcionamiento correcto del chip.

·    Es necesario reconocer el código correcto del chip que se quiere utiliza y al momento de simularlo ya que el orden de los pines puede cambiar dependiendo el código del mismo chip

·     Dependiendo del display que se quiere utilizar existe en el mercado decodificadores para ambos tipos de display (ánodo y cátodo común)

E)   CONCLUSIONES:

·         Los flip-flops, presentan tres entradas, las cuales determinan la salida en el flip-flop: J es el del set , la K es el del reset, y si ambos están en estado lógico 1, la salida será en conmutación.

·         Existen varios tipos de Flip-flop: D,T,SR,JK, este último es el más utilizado y el que se usó en el presente laboratorio.

·         En los circuitos secuenciales, existe una salida actual y una salida anterior, la cual re-alimenta a una entrada de la compuerta lógica.

·         Los flip-flop son dispositivos que son utilizados como memoria por su característica de mantener un estado indefinido sin ningún cambio externo

·         El flip-flop es de gran utilidad al momento de crear secuencias lógicas.

F)   BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA RECOMENDADA

·         Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson

·         Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996)

·         Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)

·         Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson

G)   FOTO DE LOS INTEGRANTES:

- Aldude Aldudi, Rosmel 

 -Llaza Yana, Alex Jonatan

                                                  -Sarmiento Condori, Jimmy