Semaforo con indicador de cuenta regresiva

Semáforo con indicador de cuenta regresiva

Diseño e implementación del proyecto

Primero se realizar un contador Hexadecimal, en donde plantearemos la tabla de verdad y posteriormente su simulación.

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 15 entradas, ya que el contador Hexadecimal se cuenta desde el 0 hasta F.

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, por extenso el diagrama del circuito se pondrá por partes.

función a con una entrada de 0000

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 1011 en binario y decodifica envía el numero 11 decimal y b en hexadecimal

Simulación cuando se envía 1010 en binario y decodifica envía el numero 10 decimal y A en hexadecimal

Simulación cuando se envía 1111 en binario y decodifica envía el numero 15 decimal y F en hexadecimal

Se puede observar la simulación que para cualquier numero binario hasta el 15 pero en binario que es 1111 es mostrado en el display de 7 segmentos con la representación en hexadecimal F

Ahora veremos un contador BCD con un arreglo de flip flop, el cual solo contara con un pulsador el cual permite contar hasta hexadecimal solo que el símbolo del 10 en hexadecimal que es A no se muestra, esta se muestra de diferente manera como se mostrara mas adelante su tabla de verdad del 7448 para poder analizar y poder hacer un arreglo y en el display nos muestre las letras correspondientes.

Simulación de 4 flip flop con un contador BDC con display 7 segmentos

Simulación de 4 flip flop con un contador BDC con display 7 segmentos, el valor que muestra después de haber dado 10 pulsos a la entrada.

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

Para convertirlo a Hexadecimal se tendrá que hacer un arreglo a la salida del 7448 de acuerdo a su tabla de verdad que se muestra en la figura anterior y pueda
A continuación modificaremos el contador hexadecimal anterior para que sea un contador decimal.
Para realizar esta modificación se debe tener en consideración la tabla de verdad y hallar los Max términos.

Tabla de verdad de un contador BCD

Como se puede observar a partir del 10 se tiene que volver a cero las salidas para el diplay, entonces se sabe que los biestables tienen una compuerta de reset la cual se habilita con poner un valor bajo o "0" en su entrada entonces tendremos la siguiente tabla de verdad.

Tabla de verdad con la función de salida reset para los flip flop

De acuerdo a la tabla de verdad anterior hallaremos los Max términos para poder realizar un contador decimal.

Como ya tenemos la función de los max términos ahora nos disponemos a realizar la simulación para comprobar el contador decimal.

Contador decimal asíncrono de 4 bits

Contador decimal asíncrono de 4 bits

En la figura anterior se puede observar que cuando llega un cero del A4 y del A2 entonces con la compuerta NAND este resetea los flip flop volviéndolos a cero y de nuevo vuelve a contar.

Contador digital descendente.

Para realizar un contador descendente solo se tiene que cambiar la entrada de reloj de cada flip flop, en este caso es alimentado por la salida negada de cada flip flip, de tal forma que cada vez que hay una transición de bajo a alto de la salida de un flip flop, el siguiente biestable cambia su salida, provocando una señal CLK de menos frecuencia, lo que permite ser un contador descendente modulo 16.

Contador hexadecimal descendente asíncrono de 4 bits

Contador hexadecimal descendente asíncrono de 4 bits

Ahora se realizara un contador descendente modulo 10 con 4 flip flop.

Contador descendente modulo 10 de 4 bits.

Contador descendente modulo 10 de 4 bits.

Ahora se simulara un semáforo con el contador descendente asíncrono elaborado anteriormente con flip flop en el cual se agrega compuertas y un flip flop teniendo en cuenta la salida en la cual tiene que cambiar el pulso.

Simulación de un semáforo, cambia de estado cada 9 segundos

Para elaborar la parte de conmutación del flip flop del semáforo se debe tener en cuenta, que solo va cambiar cuando llegue a 0:

Tabla de verdad del semáforo

Implementación.

Para la implementación se elaboro con un contador Hexadecimal, la simulación se presenta a continuación.

Simulación del semáforo con un contador descendente hexadecimal

Video de demostración.

Conclusiones y observaciones.

• Se vio como funciona un contador asíncrono ascendente con flip flop tipo JK, junto con el decodificador 7448 el cual cuenta hasta 15, vendría hacer un contador hexadecimal.
• Se modifico el contador ascendente síncrono de 4 bits de hexadecimal a decimal, hallando la función de los Max términos.
• Se invirtió la entrada del ciclo de reloj de cada flip flop JK para realizar un contador descendente hexadecimal.
• Se aumento compuertas lógicas al contador descendente hexadecimal para convertirlo a contador descendente decimal de acuerdo a la tabla de verdad
• Se observo que este tipo de contador también puede ser utilizado como divisor de frecuencia, de acuerdo hasta que valor se encuentra la cuenta, por ejemplo se elaboro un contador decimal que vendría hacer un contador modulo 10 y también este puede ser usado como divisor 10 de frecuencia
• Se armo un circuito que podría trabajar como un semáforo el cual tendría que esperar 10 segundos para pasar y 10 para parar, el tiempo va depender de la frecuencia de entrada del primer flip flop ya que estos se encuentran en serie y lo hace asíncrono.

Integrantes

• Marco Chevarria
• Saulo Huallpa Aguilar
• John Cruz Checa