LABORATORIO NRO. 13

CIRCUITOS DIGITALES-3

Laboratorio N°13:
MATRIZ LED 

1. 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.

|. MARCO TEORICO:

Matriales que se utilizaron en el laboratorio

1. INTEGRADO 4017 

1.1 Descripción:

Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructural mente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.

  1.2 Diagrama de funciones:

 Para comprender mejor su funcionamiento lo haremos utilizando el diagrama de funciones.

Con las entradas "Habil. Reloj" y "Reset" a tierra, el contador avanza una etapa a cada transición positiva de la señal de entrada (Reloj). Partiendo entonces de la situación inicial en que "S0" se encuentra a nivel alto y todas las demás a nivel bajo. Con la llegada del primer pulso de entrada tenemos la primera transición. "S0" pasa a nivel bajo y "S1" a nivel alto, todas las demás permanecen en cero.

Con el segundo pulso, "S1" pasa a nivel bajo y "S2" a nivel alto, y así sucesivamente hasta la última.

 1.3 Terminales:

--"Habil. Reloj" si está a tierra, hará que se inicie un nuevo ciclo. si está a VDD se consigue solo un ciclo de funcionamiento.

--"Carry-Out" Este terminal proporciona un ciclo completo a cada 10 pulsos de entrada, pudiendo usarse para excitar otro 4017 para división sucesiva de frecuencia o recuento por un número superior a 10

--"Reset" Si se le aplica un nivel alto, lleva ese nivel al terminal "S0", volviendo a iniciar el recuento. Eso significa que si conectamos este terminal a cualquier salida, cuando ésta se lleve a nivel alto se iniciará un nuevo ciclo. Es decir que si conectamos "S4" a la entrada "Reset" tendremos un recuento sólo hasta 4.

 2. Contador 74190

- El contador 74190 responde a un diseño muy similar al 74191 con la única diferencia que cuenta  en década o BCD ( del 0 al 9).

2.1 CARGA PARALELA ASÍNCRONA:

-Dispone de una entrada LOAD para carga paralela asíncrona, es decir si LOAD = 0, las salidas de los  flip-flops QD, QC,QB,QA  se hacen iguales a las entradas D,C,B,A (Data inputs) independientemente  del reloj y de las otras entradas de control. En el gráfico de diagramas de tiempo se puede observar  que al hacer Load =0, el contador se carga en el 7 decimal ( QD =0,QC=1,QB=1,QA=1).

2.2 CONTEO ASCENDENTE (COUNT UP):

-Debe estar la entrada LOAD en nivel alto, la entrada  ENABLE en 0 para que el conteo esté habilitado, y  además la entrada DU (Down/Up) debe estar en nivel bajo. En el gráfico podemos observar que en decimal  después de que fué cargado en 7 el contador cuenta en decimal : 8, 9,0,1,2 , en cada flanco de subida del reloj, y se inhibe o bloquea en el 2.

2.3 CONTEO BLOQUEADO (INHIBIT):

-Si LOAD = 1 , y CTEN (Count Enable) = 1, el contador se bloquea en el ultimo número al que hubiese  llegado, sin importar en que esté la entrada Down/Up. En el gráfico observamos que el contador después de  haber llegado al 2, aunque transcurren 2 pulsos de reloj más, el conteo está inhibido, puesto que el Enable está en nivel alto.

2.4 CONTEO DESCENDENTE (COUNT DOWN):

-Si LOAD =1, ENABLE =0, y DU = 1, el contador desciende cada flanco de subida del reloj.En el gráfico  observamos que el contador después que se habilita al colocar nuevamente ENABLE =0, desciende del 2  al 1, luego pasa al 0, y sigue en forma descendente: 9,8,7.

2.5 SALIDA MAX/MIN:

- Da un Nivel Alto al llegar el contador al valor más alto o máximo (9 al contar ascendentemente), permaneciendo  en alto durante todo el pulso del reloj, o  al llegar el contador al valor más bajo o mínimo (0 al contar descendentemente), permaneciendo en alto durante todo el periodo del reloj.

2.6 SALIDA RIPLE CLOCK (RCO):

- Detecta mediante un nivel bajo, cuando el conteo ha llegado al 9 cuando asciende, o al 0 cuando desciende, pero solamente durante el semiperíodo del reloj correspondiente al nivel bajo del mismo.

Esta salida es muy útil para hacer cascada utilizando dos 74190, para que efectúen conteo de unidades y  decenas, por ejemplo un contador que cuente del 0 al 99.

3.DECODIFICADOR 7447

- El circuito integrado 7447 es un circuito que decodifica señales binarias de 4 bits en unas lineas de salida que  posterior mente pueden ser representadas por un display de 7 segmentos mostrando los dígitos  decimales. A continuación se muestra el datasheet del C.I. 7447 donde se puede observar que los pines  7,1,2 y 6 funcionan como entradas de un numero binario, mientras los pines 9,10,11,12,13,14,15 pertenecen a las lineas de salida y a cada uno de estos pines le corresponde un segmento del display. También se  encuentran los pines de alimentación 16+ y 8- y los pines de control.

4. MATRIZ DE LED 7X5

        - La Matriz de LEDs que se usara en este ejemplo es una como la de la foto superior, esta es de 5  columnas por 7 filas, las columnas son representadas por una C y las filas por una R, en la imagen inferior podemos ver como se encuentran distribuidos los pines de la matriz a usar.

5. DESARROLLO DEL LABORATORIO

- Se tiene que formar la letra E en la matriz de led utilizando componentes que ya se menciono anteriormente que son: 7447, 4017, 74190 y entre las compuertas lógicas que son AND, OR Y  NOT y un 555 para que esto sirva como nuestro CLOCK, por el 4017 entra señal positiva esto hace como un contador en anillo y por el 7447 tiene que entrar lo negativo, básicamente lo que hace que funcione la letra E son las compuertas lógicas que se tiene que descifran, se le muestra de como se descifro las compuertas.

3. SIMULADOR EN PROTEUS:

Simulación en el Laboratorio:

4. VIDEO DE EVIDENCIA:

filmora.go.8.2

https://youtu.be/dK5T3t20buk

5. OBSERVACIONES:

• -Para el 74190, también se puede reemplazar por un 74192 , pero se conecta de diferente forma los pines.

• -Las compuertas digitales básicamente es la base para que se forme la letra E en la matriz de Led.

• -Del chip integrado 74190 las salidas de Q0,Q1,Q2 formamos su ecuación tan solo poniendo números binarios del 1 al 4, bueno esto es dependiendo a la letra que quieres formar.

• -Se observó que el desarrollo del laboratorio se conectó las salidas de la matriz de leds a tierra (GND) para que los leds se enciendan de derecha a izquierda

• -Se observó que en la simulación en el proteus se usó un generador de pulsos DCLOCK  para enviar la señal a través del contador 4017.

• - Al generar el circuito hubo una pequeña falla al poder relacionar los circuitos , al inicio se penso que era por algún chip que estaba fallando, pero resulto ser por un cable que no conducía la energía el cual impedia el correcto desarrollo del circuito

• - En la simulación resulto lograrse con total normalidad pero al implementarlo en físico no resulto tal cual se proyecto por diversos factores, uno de los mas importantes es las resistencias que se tienen que colocar a la matriz 5x7.

• -En este laboratorio se observo que la programación del arduino usa códigos, los cuales deben ser escritos correctamente para que pueda subir los datos al arduino.

• -Se observo que en la programación los puntos, comas corchetes, son indispensables, pues sin estos el codigo esta incompleto y no funcionara el circuito.
• 6. CONCLUSIONES

• -  Se concluye que se puede fomar cualquier tipo de letra en la matriz de Led, pero dependerá de las compuertas que utilices en ella para realizar el proyecto.

• - Se concluye  haber implementado el contador de anillo en nuestra matriz de Led junto con el proyecto realizado, para así poder formar una letra.

• Se logró realizar la conexión de los diferentes chips aprendidos en sesiones anteriores para la elaboración de este laboratorio.

• Al usar cualquier tipo de componente se debe comprobar su funcionamiento optimo antes de armar todo el circuito para un mejor rendimiento reduciendo el porcentaje de error.

• Se logro concluir que los circuitos con leds conectados a un arduino, pueden prenderse en un orden establecido, de acuerdo a la programación que aya recibido.

• Se logro concluir que el arduino que se utilizo, específicamente el UNO, nos da la facilidad de hacer prender nuestro circuito como mas queramos, es decir, que le podamos dar el uso necesario mientras se haga la programación correcta.

7. FOTO GRUPAL

LABORATORIO NRO. 12

CIRCUITOS DIGITALES-3

Laboratorio N°12:
MATRIZ LED 

1. 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.

|. MARCO TEORICO:

Matriales que se utilizaron en el laboratorio

1. INTEGRADO 4017 

1.1 Descripción:

Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructural mente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.

  1.2 Diagrama de funciones:

 Para comprender mejor su funcionamiento lo haremos utilizando el diagrama de funciones.

Con las entradas "Habil. Reloj" y "Reset" a tierra, el contador avanza una etapa a cada transición positiva de la señal de entrada (Reloj). Partiendo entonces de la situación inicial en que "S0" se encuentra a nivel alto y todas las demás a nivel bajo. Con la llegada del primer pulso de entrada tenemos la primera transición. "S0" pasa a nivel bajo y "S1" a nivel alto, todas las demás permanecen en cero.

Con el segundo pulso, "S1" pasa a nivel bajo y "S2" a nivel alto, y así sucesivamente hasta la última.

 1.3 Terminales:

--"Habil. Reloj" si está a tierra, hará que se inicie un nuevo ciclo. si está a VDD se consigue solo un ciclo de funcionamiento.

--"Carry-Out" Este terminal proporciona un ciclo completo a cada 10 pulsos de entrada, pudiendo usarse para excitar otro 4017 para división sucesiva de frecuencia o recuento por un número superior a 10

--"Reset" Si se le aplica un nivel alto, lleva ese nivel al terminal "S0", volviendo a iniciar el recuento. Eso significa que si conectamos este terminal a cualquier salida, cuando ésta se lleve a nivel alto se iniciará un nuevo ciclo. Es decir que si conectamos "S4" a la entrada "Reset" tendremos un recuento sólo hasta 4.

 2. Contador 74190

- El contador 74190 responde a un diseño muy similar al 74191 con la única diferencia que cuenta  en década o BCD ( del 0 al 9).

2.1 CARGA PARALELA ASÍNCRONA:

-Dispone de una entrada LOAD para carga paralela asíncrona, es decir si LOAD = 0, las salidas de los  flip-flops QD, QC,QB,QA  se hacen iguales a las entradas D,C,B,A (Data inputs) independientemente  del reloj y de las otras entradas de control. En el gráfico de diagramas de tiempo se puede observar  que al hacer Load =0, el contador se carga en el 7 decimal ( QD =0,QC=1,QB=1,QA=1).

2.2 CONTEO ASCENDENTE (COUNT UP):

-Debe estar la entrada LOAD en nivel alto, la entrada  ENABLE en 0 para que el conteo esté habilitado, y  además la entrada DU (Down/Up) debe estar en nivel bajo. En el gráfico podemos observar que en decimal  después de que fué cargado en 7 el contador cuenta en decimal : 8, 9,0,1,2 , en cada flanco de subida del reloj, y se inhibe o bloquea en el 2.

2.3 CONTEO BLOQUEADO (INHIBIT):

-Si LOAD = 1 , y CTEN (Count Enable) = 1, el contador se bloquea en el ultimo número al que hubiese  llegado, sin importar en que esté la entrada Down/Up. En el gráfico observamos que el contador después de  haber llegado al 2, aunque transcurren 2 pulsos de reloj más, el conteo está inhibido, puesto que el Enable está en nivel alto.

2.4 CONTEO DESCENDENTE (COUNT DOWN):

-Si LOAD =1, ENABLE =0, y DU = 1, el contador desciende cada flanco de subida del reloj.En el gráfico  observamos que el contador después que se habilita al colocar nuevamente ENABLE =0, desciende del 2  al 1, luego pasa al 0, y sigue en forma descendente: 9,8,7.

2.5 SALIDA MAX/MIN:

- Da un Nivel Alto al llegar el contador al valor más alto o máximo (9 al contar ascendentemente), permaneciendo  en alto durante todo el pulso del reloj, o  al llegar el contador al valor más bajo o mínimo (0 al contar descendentemente), permaneciendo en alto durante todo el periodo del reloj.

2.6 SALIDA RIPLE CLOCK (RCO):

- Detecta mediante un nivel bajo, cuando el conteo ha llegado al 9 cuando asciende, o al 0 cuando desciende, pero solamente durante el semiperíodo del reloj correspondiente al nivel bajo del mismo.

Esta salida es muy útil para hacer cascada utilizando dos 74190, para que efectúen conteo de unidades y  decenas, por ejemplo un contador que cuente del 0 al 99.

3.DECODIFICADOR 7447

- El circuito integrado 7447 es un circuito que decodifica señales binarias de 4 bits en unas lineas de salida que  posterior mente pueden ser representadas por un display de 7 segmentos mostrando los dígitos  decimales. A continuación se muestra el datasheet del C.I. 7447 donde se puede observar que los pines  7,1,2 y 6 funcionan como entradas de un numero binario, mientras los pines 9,10,11,12,13,14,15 pertenecen a las lineas de salida y a cada uno de estos pines le corresponde un segmento del display. También se  encuentran los pines de alimentación 16+ y 8- y los pines de control.

4. MATRIZ DE LED 7X5

        - La Matriz de LEDs que se usara en este ejemplo es una como la de la foto superior, esta es de 5  columnas por 7 filas, las columnas son representadas por una C y las filas por una R, en la imagen inferior podemos ver como se encuentran distribuidos los pines de la matriz a usar.

5. DESARROLLO DEL LABORATORIO

- Se tiene que formar la letra E en la matriz de led utilizando componentes que ya se menciono anteriormente que son: 7447, 4017, 74190 y entre las compuertas lógicas que son AND, OR Y  NOT y un 555 para que esto sirva como nuestro CLOCK, por el 4017 entra señal positiva esto hace como un contador en anillo y por el 7447 tiene que entrar lo negativo, básicamente lo que hace que funcione la letra E son las compuertas lógicas que se tiene que descifran, se le muestra de como se descifro las compuertas.

3. SIMULADOR EN PROTEUS:

Simulación en el Laboratorio:

4. VIDEO DE EVIDENCIA:

filmora.go.8.2

https://www.youtube.com/watch?v=eh71bRpW1RM&t=13s

5. OBSERVACIONES:

• -Para el 74190, también se puede reemplazar por un 74192 , pero se conecta de diferente forma los pines.

• -Las compuertas digitales básicamente es la base para que se forme la letra E en la matriz de Led.

• -Del chip integrado 74190 las salidas de Q0,Q1,Q2 formamos su ecuación tan solo poniendo números binarios del 1 al 4, bueno esto es dependiendo a la letra que quieres formar.

• -Se observó que el desarrollo del laboratorio se conectó las salidas de la matriz de leds a tierra (GND) para que los leds se enciendan de derecha a izquierda

• -Se observó que en la simulación en el proteus se usó un generador de pulsos DCLOCK  para enviar la señal a través del contador 4017.

• - Al generar el circuito hubo una pequeña falla al poder relacionar los circuitos , al inicio se penso que era por algún chip que estaba fallando, pero resulto ser por un cable que no conducía la energía el cual impedia el correcto desarrollo del circuito

• - En la simulación resulto lograrse con total normalidad pero al implementarlo en físico no resulto tal cual se proyecto por diversos factores, uno de los mas importantes es las resistencias que se tienen que colocar a la matriz 5x7.

• -En este laboratorio se observo que la programación del arduino usa códigos, los cuales deben ser escritos correctamente para que pueda subir los datos al arduino.

• -Se observo que en la programación los puntos, comas corchetes, son indispensables, pues sin estos el codigo esta incompleto y no funcionara el circuito.
• 6. CONCLUSIONES

• -  Se concluye que se puede fomar cualquier tipo de letra en la matriz de Led, pero dependerá de las compuertas que utilices en ella para realizar el proyecto.

• - Se concluye  haber implementado el contador de anillo en nuestra matriz de Led junto con el proyecto realizado, para así poder formar una letra.

• -Se concluye haber terminado con el proyecto de la semana 12 , haciendo LA PROYECCION DE LA E con sus respectiva implementación y la simulación en proteus.

• Se logró crear e implementar un circuito donde se muestre a letra E a través de la matriz de leds.

• Se logró realizar la conexión de los diferentes chips aprendidos en sesiones anteriores para la elaboración de este laboratorio.

• Al usar cualquier tipo de componente se debe comprobar su funcionamiento optimo antes de armar todo el circuito para un mejor rendimiento reduciendo el porcentaje de error.

• Se logro concluir que los circuitos con leds conectados a un arduino, pueden prenderse en un orden establecido, de acuerdo a la programación que aya recibido.

• Se logro concluir que el arduino que se utilizo, específicamente el UNO, nos da la facilidad de hacer prender nuestro circuito como mas queramos, es decir, que le podamos dar el uso necesario mientras se haga la programación correcta.

7. FOTO GRUPAL