Decodificador y flip flop

Contador, generador de pulsos y decodificador BCD con display de 7 segmentos

Análisis del circuito decodificador de BCD a 7 segmentos.

Para realizar el análisis se tiene que plantear una tabla de verdad según las salidas que se tenga en este caso se tiene 7 salidas según los leds del display.

Display de 7 segmentos

Según la imagen de anterior plantearemos la tabla de verdad que se ve a continuación.

Tabla de verdad del display de 7 segmentos

Como se puede observar se tiene 7 salidas para 16 entradas de las cuales solo se usaran 10 entradas, porque solo en un display podemos contar hasta el número 9, de acuerdo a código decimal se realiza las condiciones de encendido y pagado de los leds.

Ahora nos disponemos a simplificar la función F, cabe resalar que por cada segmento habrá una función y es por eso que se obtendrá 7 funciones.

Para a

Mapa de Karnaugh para el led "a" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "a" del display se tiene la siguiente función.

Para b

Mapa de Karnaugh para el led "b" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "b" del display se tiene la siguiente función.

Para c

Mapa de Karnaugh para el led "c" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "c" del display se tiene la siguiente función.

Para d

Mapa de Karnaugh para el led "d" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "d" del display se tiene la siguiente función.

Para e

Mapa de Karnaugh para el led "e" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "e" del display se tiene la siguiente función.

Para f

Mapa de Karnaugh para el led "f" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "f" del display se tiene la siguiente función.

Para g

Mapa de Karnaugh para el led "g" del display.

Según el mapa de Karnaugh elaborado para la letra "g" del display se tiene la siguiente función.

Una vez definidas las funciones, se procederá a simular para ver su funcionamiento.

Esquemático del contador con compuertas y un display 7 segmentos

Simulación cuando se envía 1000 en binario y decodifica envía el numero 8 decimal

Simulación cuando se envía 0010 en binario y decodifica envía el numero 2 decimal

Simulación cuando se envía 0011 en binario y decodifica envía el numero 3 decimal

Se puede observar la simulación que para cualquier numero binario hasta el 9 es mostrado en el display de 7 segmentos.

Ahora veremos el circuito digital anterior en un solo integrado el cual es un decodificador binario a decimal, para eso se utilizara el Circuito integrado 7448 y de la misma manera se mostrara su funcionamiento.

Simulación del decodificador 7448 con display 7 segmentos

Veremos la tabla de verdad del Circuito integrado 7448, de esta manera entenderemos su funcionamiento.

Tabla de verdad del 7448

En la tabla de verdad del 7448 se tiene L y H, donde L significa LOW (Bajo) lo cual es 0 voltios y H es High (Alto) este representa 5 voltios. Para las entradas del 7448 son las letras A3, A2, A1 y A0 y las salidas son las letras minúsculas desde a-g las cuales representan los leds, de acuerdo al orden que le ponga se encenderán los led indicando un numero, se debe considerar que cuando pasa a 10 en decimal el cual representado en binario seria 1010 hasta el 14 en su forma binaria es 1110 nos dará otros representaciones y cuando llegue a 15 (1111) no mostrara nada en el display como se muestra a continuación.

Salidas del decodificador BCD

Ahora veremos la simulación:

Decodificador BCD con valor de entrada 0001 y muestra el valor 1 en decimal

Decodificador BCD con valor de entrada 0011 y muestra el valor 3 en decimal

Decodificador BCD con valor de entrada 0101 y muestra el valor 5 en decimal

Decodificador BCD con valor de entrada 0110 y muestra el valor 6 en decimal

Decodificador BCD con valor de entrada 1001 y muestra el valor 9 en decimal

Contador digital.

Un contador digital es un CI que es usando comúnmente ya sea en relojes o en una industria de productos, por ejemplo en una faja transportadora a medida que van pasando los productos hay contador digital que contabiliza cuantos envases han pasado.

Un contador digital se puede elaborar de dos maneras con compuertas digitales o con flip flops, dentro de los flip fllop podemos ver que se encuentran los síncronos y los asíncronos

Los contadores síncronos tienen un mismo pulso de entrada de reloj y no presenta retardos al momento de contar, los asíncronos presentan un retardo dado que no tienen la misma entrada de reloj.

Veremos un Circuito integrado el cual ya realiza un conteo ascendente o descendente este integrado cuenta con una serie de entradas de acuerdo a la configuración que se le, el integrado actuara.

CI 74193 (Contador ascendente o descendente)

El CI 74193 es un contador síncrono de 4 bits, en su interior ya tiene flip flops conectados con el mismo pulso de reloj (CLK), este cuenta  con P0, P1, P2, P3 estas entradas se utiliza como entrada paralela, los valores ingresados son precargados de acuerdo al valor que se le de a LOAD, si le damos un valor bajo o 0 este cargara el valor de entrada y si esta en 1 no cargara nada. La entrada RST se utiliza para resetear los valor que se encuentran contando o detiene la carga paralela, se tiene CLKU que es conteo ascendente, cada vez que se presenta un flanco de subida este enviara valores a Q0, Q1, Q2 y Q3 los cuales hará un conteo binario. La entrada CLKD este pin es utilizado para realizar el conteo descendente, al enviar un flanco de subida el conteo binario que se da a través de Q0, Q1, Q2 y Q3 va realizarse de forma descendente, CO (Carry) es una salida que cuenta el contador llega a su máximo valor este dará 0 y hará un retorno de conteo de nuevo a 0000, es utilizado en para el conteo de forma ascendente. B0 (Borrow) es utilizado cuando el contador esta de forma descendente, cuando llega a un conteo mínimo, se genera un pulso y retorna a contar.

Simulación del CI 74193 con el 7448.

En la simulación se observa que en UP y DN tienen un estado de entrada de cero y no van a contar hasta que se le de un pulso.

Después de haber enviado 8 pulsos en la entrada UP tenemos de salida 7

Después de haber hecho 7 pulsos, con la ayuda del decodificador BCD tenemos en el display el numero 7 lo que significa que conto hasta el numero 7. de igual manera si enviamos un pulso a DN el conteo será descendente.

Generador de pulsos con 555.

Circuito oscilador o astable de onda cuadrada

El circuito integrado 555 es usado como monoestable o astable la diferencia es que en el mono estable es que tiene ser que activado por un pulso (entrada de pulso) y en astable es automático y continuo, el 555 tiene un transistor de descarga, ahora se supondrá que el 555 se encuentra en nivel alto entonces el transistor de descarga no conducirá y el condensador C1 se cargara hasta alcanzar la tensión de VCC a través de R1 y R2, finalmente, la tensión del condensador excederá los 2/3 de VCC, haciendo que el comparador de umbral dispare un biestable (flip flop), provocando que el transistor de descarga se active por lo tanto el 555 pasara a un nivel bajo, el capacitor C1 ahora se descarga a través de R2, llegando a 1/3 de VCC y esto activara el comparador de disparo, el cual hará que el circuito integrado regrese a su estado inicial y así sucesivamente.

Los tiempo y periodos de oscilación depende de:

La frecuencia de oscilación depende de:

Ahora veremos la simulación.

Simulación del circuito 555 astable con un contador, un BCD y un display 7 segmentos

calculo del periodo alto y bajo

Calculo de periodo alto

Calculo de periodo bajo

Simulación

De acuerdo a los tiempos calculados anteriormente el oscilador astable enviara un tren de pulsos y cada vez que este en un flaco de subida el contador contara y enviar pulsos en binario al decodificador BCD y este valor se observara a través del display a 7 segmentos.

Contador síncrono con flip flop y generador de pulsos con el CI 555

Implementación.

Para la implementación se debe usar los siguientes integrados, el 7473 que en su interior cuenta con dos biestables por lo tanto se utilizara 2 circuito integrados 7473.

Flip flips

En la figuras anteriores se puede apreciar los PIN OUT del circuito integrado.

Video de demostración.

Conclusiones y observaciones.

• Se observo el funcionamiento de un decodificador de binario a decimal el cual nos ayuda a visualizar los pulsos de entrada.
• Se realizo la tabla de verdad del display de 7 segmentos con compuertas digitales donde las salidas son los leds del display.
• Se vio la tabla de verdad del decodificador BCD y de acuerdo a configuración de sus pines se puede colocar mas decodifcador y poder contar hasta decenas, cetenas pero se tendría un retardo de tiempo.
• Se vio un contador síncrono el cual en su interior esta configurado con flip flop según el tren de pulsos llegue a los biestables este será síncrono o asíncrono.
• Se vio el funcionamiento de un oscilador con el integrado 555 el cual depende de la resistencia y mas importante del capacitor para realizar la carga y descarga y de esta manera generar un tren de pulsos.
• Se hallo el tiempo que se va demorar en alto y bajo en el astable con el CI 555.
• Se hizo un contador de 0-9 con flip flop conectados asincrónicamente.

Integrantes

• Marco Chevarria
• Saulo Huallpa Aguilar
• John Cruz Checa