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0101010010100101010111011 0001010001110110110101010 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO 0000111111111111111001110 FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, 1111011000011101101111111 ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL 0000000000000000000001011 ELECTRÓNICA DIGITAL II 1100000000000111110011110 CONTENIDOS MODULO I CONTADORES 0110000000000000010110000 0101110111111111110110101 Alumnos Participantes: Quinto “A” Electrónica 0110110110111111110111110 Docente: 0100111011001101101110101 Ing. Patricio Córdova Ambato - Ecuador 0101010101100011010111100 1011010101001111111101000 0001100110001110111111110 0111011111111111100111011 11110011101101010lzxcvbnm qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq 06/11/2013

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PROLOGO El realizar un trabajo de este tipo nos ayuda a tener una guía para poder mejorar nuestros vacíos y poder mejorar nuestros conocimientos. Sobre un contador “es un circuito secuencial que pasa por una secuencia preestablecida de estados. La secuencia puede seguir un conteo binario o cualquier otra secuencia de estados.” que es lo que hemos aprendido durante este primer modulo Quizá lo menos agradable, es la de evaluar. El aprendizaje es un proceso progresivo mediante el cual los alumnos adquieren, interiorizan y utilizan información, capacidades y conocimientos. Ahora bien, el hecho de comprobar si los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales han sido correctamente asumidos por el estudiante supone, en muchas ocasiones, un verdadero quebradero de cabeza: plantear un examen –teórico o práctico. Las pruebas objetivas de elección de respuestas, motivo de este trabajo, son de diseño laborioso, pero de aplicación y corrección fácil. Según los entendidos, esta técnica es adecuada para evaluar la parte más teórica, la identificación y comprensión de los conocimientos; ahora bien, nosotros hemos decidido ampliar el de mejor manera el planteando numerosas preguntas de tipo práctico o procedimental con selección múltiple. Se pude advertir que este trabajo fue realizado con un previo análisis de los ejercicios y al estudio según cada tema. Al final del módulo podemos encontrar preguntas de evaluación de cada tema.

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INDICE CONTADORES SINCRONOS Y ASINCRONOS _________________________________ 8 REFERENCIAS CIENTÍFICAS: __________________________________________________________ 8 SINTESIS ________________________________________________________________________ 12 Aporte Grupal _________________________________________________________________ 14 EJERCICIOS______________________________________________________________________ 15 EJERCICIOS RESUELTOS: _________________________________________________________ 15 EJERCICIOS PLANTEADOS ________________________________________________________ 35

CONTADORES ASENDENTES - DESENDENTES _______________________________ 42 REFERENCIAS CIENTÍFICAS: _________________________________________________________ 42 SINTESIS ________________________________________________________________________ 45 APORTE GRUPAL _______________________________________________________________ 46 EJERCICIOS______________________________________________________________________ 46 EJERCICIOS RESUELTOS _________________________________________________________ 46 EJERCIOS PLANTEADOS _________________________________________________________ 56

CONTADORES EN ANILLO ______________________________________________ 66 REFERENCIAS CIENTÍFICAS _________________________________________________________ 66 SÍNTESIS ________________________________________________________________________ 67 COMENTARIOS Y APORTE PERSONAL ______________________________________________ 69 EJERCICIOS______________________________________________________________________ 70 EJERCICIOS RESUELTOS _________________________________________________________ 70 EJERCICIOS PLANTEADOS ________________________________________________________ 75

Contadores Prefijables y Fijables ________________________________________ 84 REFERENCIA CIENTIFICAS __________________________________________________________ 84 SINTESIS ________________________________________________________________________ 86 EJERCICIOS______________________________________________________________________ 90 EJERCICIOS RESUELTOS _________________________________________________________ 90 EJERCICIOS PLANTEADOS _______________________________________________________ 108

Bibliografía _________________________________________________________ 115 BANCO DE PREGUNTAS ______________________________________________ 116 EVALUACION _________________________________________________________________ 116 SOLUCIÓN DE LAS PREGUNTAS:__________________________________________________ 125

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CONTADORES SINCRONOS Y ASINCRONOS REFERENCIAS CIENTÍFICAS: CONTADORES [1]Los contadores se definen mediante diversas características, entre las más importantes se encuentran si es síncrono o asíncrono, si se cuenta en forma ascendente o descendente, el número de salidas que tiene o el tipo de código binario empleado por las salidas para expresar el número de pulsos contados. La característica de los contadores que se utiliza para realizar su clasificación básica es si los contadores son síncronos o asíncronos.

CONTADOR ASÍNCRONO [2]Contadores asíncronos son aquellos en los que los biestables que los forman evolucionan uno tras otro, en ellos la señal de reloj de pulsos se aplica solo a la entrada del primer biestables de la cadena de biestables que forma el contador. El término asíncrono se refiere a los sucesos que no poseen una relación temporal fija entre ellos y que, generalmente, no ocurren al mismo tiempo. Un contador asíncrono entonces es aquel en el que los flip – flops (FF) del contador no cambian de estado exactamente al mismo tiempo, dado que no comparten el mismo impulso de reloj. CONTADOR BINARIO ASÍNCRONO [3]Consiste en una conexión serie de flip-flops complementario y puede ser de tipo T ó JK, con la salida de cada flip-flops al clock del siguiente flip-flop de mayor orden. El flip-flop que almacena el bit menos significativo es el que recibe los pulsos. Las entradas de J y K son iguales y beben ser conectadas a un valor lógico 1.

Figura 1.1 Contador asíncrono de cuatro bits tomado del Libro de Tocci

Figura 1.2. Secuencia de cuenta para un contador binario asíncrono Tomado Diseño Digital de Morris Mano

del Libro

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CONTADOR BCD ASÍNCRONO Un contador decimal tiene una secuencia lógica de diez estados y regresa al primer estado después de su último estado. Para realizar este diseño se ocupa 4 flip-flops ya que el su ultimo estado es 1001 en número binario.

Figura 1.3 Diagrama de estado de un contador BCD decimal

Para dicho diseño no es procedimiento directo ya que este diseño requiere un análisis. Las señales afectan a la transición del flip-flop dependen en el orden de cual cambia y es necesario agregar condiciones para las transiciones en el flip-flop. Figura 1.4 Diagrama de flip-flop

[1]Floyd T. “Fundamento de Sistemas Digitales” Editorial Prentice Hall, Madrid, (2000) [2]Morris M. “Diseño Digital”, Editorial Pearson, México (2002) [3]Tocci R.“Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones” Editorial Prentice Hall, Madrid, (2001)

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Contadores Síncronos CONTADOR SÍNCRONO [4]En los contadores síncronos, todos los biestables evolucionan simultáneamente y para que eso ocurra la señal de reloj se aplica a todos los biestables que forman el contador. “El termino síncrono se refiere a los eventos que tiene una relación temporal fija entre sí. Con respecto al funcionamiento del contador, síncrono significa que todos los flip - flops del contador reciben en el mismo instante la señal de reloj Figura 1.5 Diagrama de flip-flop Sincrono

CONTADOR BINARIO SÍNCRONO [5]En este se complementa el flip-flop en la posición de menor orden con cada pulso lo cual quiere decir que J y K tienen que mantenerse en lógica 1. Un flip-flop de cualquier otra posición se complementa con un pulso siempre y cuando todos los bits en las posiciones de menor orden sean iguales a 1, ya que los bits de menor orden cambiaran a 0 en el siguiente pulso. Además par su construcción ocupa compuertas AND ya que genera la lógica necesaria para las entradas J y K en cada etapa ya que es necesario para que los pulsos en el flip-flop no se expanda. CONTADOR BCB SÍNCRONO Tiene una secuencia de 10 posiciones y trabaja de forma sincronizada todos sus flip-flops. El funcionamiento se puede extender hasta la posición 9, siguiendo la implementación mostrada en la figura. FFo oscila con cada impulso de reloj en don de la ecuación lógica es J 0=K0=1 Mientras que realizando un análisis obtenemos que Q0=1 y Q3=0 para que llegue a su extensión máxima entonces J1=K1=Q0 ̅ 3 La ecuación se implementa cusan compuertas AND a las salidas Q0 ̅ 3 y conectando la salida a las entradas del primer flip-flop.

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Figura.1.6 Contador BCD síncrono Tomado de Fundamentos de digitales (Thomas Floyd)

sistemas

Figura.1.7 Diagrama de tiempo del contador BCD síncrono Tomado de de sistemas digitales (Thomas Floyd)

Fundamentos

CONTADOR SÍNCRONO ASCEND/DESCENDENTE Up/down [6] Este contador es capaz de ascender en cualquier dirección a lo largo de una secuencia, es también llamado contador bidireccional y puede avanzar en cualquiera secuencia especificada.

Figura 1.8 Muestra la implementación básica de un contador binario La mayoría de los contadores ascendente/descendentes pueden invertirse en cualquier punto de su secuencia

Mientras que para la secuencia descendente Q2 canbia de estado cuando Q0= Q1 =0 entonces J2=K2 =1 del segundo flip-flop. Por consiguiente.

[4]Tocci R.“Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones” Editorial Prentice Hall, Madrid, (2001) pag 137 [5]Morris M. “Diseño Digital”, Editorial Pearson, México (2002) pag 65 -167 [6]Floyd T. “Fundamento de Sistemas Digitales” Editorial Prentice Hall, Madrid, (2000) pag 138-178

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SINTESIS SÍNTESIS CONTADOR ASÍNCRONO

No posee una realcion temporal fija La señal de pulso ecepto del primero so alimentados por el consecuente

So más fáciles de diseñar

CONTADOR ASÍNCRONO

El pulso de reloj se conecta solo al primer flip-flop

Tienen un tiempo de retrazo Se conectan en cascada las salidas al clock del siguiente flip-flop

CONTADORES ASÍNCRONOS

Es un contador en donde cada FLIPFLOP esta conectado en cascada.

Contador binario

Contador BCD

Ascendete/Descendente

Es una conexión serie de los flip-flops complementario con la salida de cada flip-flops al clock del siguiente flip-flop de mayor orden

Un contador decimal tiene una secuencia lógica de diez estados y regresa al primer estado después de su último estado

Es una secuencia lógica en forma ascendente o descendente dependiendo de pulso de reloj donde se coloque, ya que pude ser en el más significativo o menos significativo

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SÍNTESIS CONTADOR SÍNCRONO

Trabajan con un pulso de reloj de forma sicronizada

Las entrada de los flip-flpos son alimentadas por su secuecia del flipflop anterior ecepto el pulso de reloj

Este tipo de diseños se bsa en un logica secuencia muy completa

Evita perdidas por tiempo

CONTADOR SÍNCRONO

Son más eficiente al momento de operar

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Aporte Grupal

Electrónica digital, un contador es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el conteo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. También es importante tener un diagrama de cada circuito para poder saber la forma que en el que se encuentra trabajando si es de forma síncrona o asíncrona. La diferencia es el tiempo de retardo que toma cada secuencia en los flip-flops y la eficiencia en su forma de trabajo

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EJERCICIOS EJERCICIOS RESUELTOS:

Diseños Tomados De Libros: Los siguientes diseños han sido tomados del libro de FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Ejercicio Nº1

1.- TEMA: Diseño de un contador síncrono ascendente/descendente con dos controles (“x”, “y”)

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL: 

Diseñar e implementar un contador síncrono ascendente/descendente con dos controles

(“x”, “ y”)

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Investigar el funcionamiento de los circuitos integrados a utilizarse en la práctica.



Conocer la función del flip- flop. .



Observar que cada uno de los integrados funcionen correctamente cumpliendo su funcionalidad guiándose en el datasheet.



Tomar las respectivas fotografías de los dos circuitos implementados.

3.- MARCO TEORICO:

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3.1 REFERENCIAS CIENTIFICAS: FLIP FLOP Un Flip Flop es un circuito electrónico llamado biestable. Elemento básico de memoria que es capaz de almacenar un número binario (bits), permanece indefinidamente en uno de sus dos estados posibles aunque haya desaparecido la señal de excitación que provocó su transición al estado actual (Diseño Digital por Warkely, pag. 534, 53).

 Flil-flop JK

 Contadores

Prácticamente todos los sistemas digitales complejos contienen varios contadores. Las misiones de un contador son, además de la obvia de contar sucesos o periodos de tiempo o poner en orden secuencial acontecimientos, otras ni tan obvias como dividir frecuencias, direccionar y servir comunidad de memoria.

Los circuitos contadores se obtienen por conexión de flip flops entre sí: pero dada su gran utilización, también se fabrican como circuitos integrados completos. (Electrónica digital por Roger L. Tokheim, 2002, pg. 65  Timer 555

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Circuito integrado, usado como un multivibrador o controlador de voltaje oscilatorio.

Este circuito consiste básicamente en dos comparadores, resistencia divisora de voltaje, un flip flop y descarga al transmisor, estos dos estados dividen de quien los pueda manejar un alto voltaje o bajo voltaje. El estado de salida puede ser controlado por sus propiedades en señal de entrada y reloj controlador de los elementos que contienen a este. (Fundamentos de electrónica digital por Cecilio Blanco Viejo, 2005, pg. 256) DIAGRAMA DEL TIMER 555 Y EL CIRCUITO SEÑAL DE RELOJ

3.2 SINTESIS: Los contadores nos permiten tener un registro continuo de una medición en algún ámbito de acuerdo a las pulsaciones o sensores, los contadores decimales son también conocidos como décadas.

En los sistemas asíncronos no necesitan del reloj como señal ya que la salida cambia cuando la variable de entrada cambia dependiendo el suceso. La implementación se la puede realizar con compuertas básicas a partir de Flip flops. 4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:

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

Protoboard



Fuente de 5 V.



Alicate

4.2.- Materiales: 

3 resistencias de 220 ohmios



1 Circuito Integrado 7421



1 Circuito Integrado 7404



2 Circuito Integrado 7408



4 Circuito Integrado 7411



4 Circuito Integrado 7432



2 Circuito Integrado 7473



3 diodos leds



D-switch



Cables

5.- DIAGRAMAS Y ESQUEMAS: Diagrama

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Esquema ESTADO ACTUAL

ESTADO SIGUIENTE

X

Y

C

B

A

C

B

A

JC

KC

JB

KB

JA

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X

X

5.- RESULTADOS ESPERADOS: 

El resultado que esperamos de nuestro circuito es obtener un contador síncrono ascendente/descendente.



Cuando las entradas “X” y “Y” están desactivadas tiene que realizar un cuento del 2 al 7 ascendentemente.



Cuando la entrada “X” esta activada tiene que realizar un conteo ascendente del 0 al 4.



Cuando la entrada “Y” esta activada tiene que realizar un conteo descendente del 7 al 2

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

Cuando las dos entradas “X” y “Y” están activadas va a realizar un conteo descendente del 4 al 0.

6.- RESULTADOS OBTENIDOS: 

El resultado obtenido fue un contador síncrono ascendente/descendente.



Cuando las entradas “X” y “Y” estaban desactivadas realizo un conteo ascendente del 0 al 6.



Cuando la entrada “X” estaba activada realizo un conteo ascendente del 0 al 4 aunque solo funcionaba bien su primer ciclo.



Cuando la entrada “Y” estaba activada realizo un conteo descendente del 7 al 2 aunque esto se visualizó en su segundo y tercer ciclo.



Cuando las dos entradas “X” y “Y” estaban activadas realizo un conteo descendente del 5 al 0.

7.- PROCEDIMIENTO: 

Establecemos nuestra maquina secuencial partiendo del análisis de la tabla de excitación del flip-flop JK.



Después obtenemos las tablas de verdad con los estados actuales y siguientes, posteriormente empleamos los mapa K cuya función es la obtención de las ecuaciones simplificadas.



Luego de obtener dichas ecuaciones procedemos a diseñar previamente nuestro circuito.



Para comprobar su funcionamiento hacemos la simulación correspondiente en el Proteus 8.0.



Una vez simulado como punto final se procede a la implementación de nuestro circuito en la Protoboard.

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8.- CONCLUSIONES: 

Se pudo concluir que mientras más compuertas básicas utilicemos existen más tiempos de retrasos.



Concluimos que las fallas que tuvo nuestro circuito fueron causadas por la conexión del timer a una fuente distinta del circuito.



Determinamos que para su funcionamiento correcto del circuito se debe conectar el extremo negativo del timer a tierra del circuito para que este timer tenga efecto en este circuito.

9.- RECOMENDACIONES: 

Ser lo más preciso y prácticos al momento de conectar los cables entre los integrados y los leds, para no cometer errores y que el diseño de dicho circuito salgan como se ha planeado durante el laboratorio.



De la misma manera se debe tener cuidado al utilizar los integrados, puesto que cada uno realiza funciones diferentes en la cual se necesita tener en cuenta su numeración y sus características principales.



Es muy importante tomar muy en cuenta la numeración y la distribución de los elementos que en dicha práctica se utilizó, siendo muy indispensable que la numeración sea correcta para implementar correctamente el circuito.



Antes de implementar los circuitos electrónicos se debe observar los respectivos datasheet de cada integrado a utilizarse, para no cometer errores durante las conexiones en la Protoboard.

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Ejercicio Nº2

TEMA: Diseño de un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente de 2 a 15 con dos controles (“0”, “1”) con flip-flop tipo D.

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL:

Diseñar e implementar un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente de 2 a 15 con dos controles (“0”, “1”) con flip-flop Tipo D.

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Investigar el funcionamiento de los circuitos integrados al utilizarse en dicho ejercicio.



Conocer la función del flip- flop Tipo D. .



Observar que cada uno de los circuitos integrados funcionen correctamente cumpliendo su funcionalidad guiándose en su respectivo datasheet.

3.- MARCO TEORICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTIFICAS:

 El Flip-Flop D

El "flip-flop" tipo D, sigue a la entrada, haciendo transiciones que coinciden con las de la entrada. El término "D", significa dato; este "flip-flop" almacena el valor que está en la línea de datos. Se puede considerar como una celda básica de memoria. Un "flip-flop" D, se puede hacer con un "flip-flop" "set/reset",

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uniendo la salida set (estado alto) con la salida reset (estado bajo), a través de un inversor. El resultado se puede sincronizar.



Contadores Asíncronos

En los sistemas asíncronos los FF no están conectados al mismo reloj, por lo que no cambian simultáneamente. La señal de reloj sólo ataca al flip-flop que representa al bit menos significativo. Los otros FF se conectan en cascada sirviendo su salida de reloj para el siguiente, hasta llegar al bit más significativo. 

Contadores Síncronos

A diferencia de los contadores asíncronos el contador síncrono o "Paralelo" lleva una conexión un tanto diferentes sobre los FF, esto puede aumentar su complejidad, pero es la única manera de obtener el menor retraso posible para operar de manera confiable y alcanzar mayores velocidades de conteo.

En los contadores paralelos, todos los FF cambian al mismo tiempo, lo que reduce la propagación a un solo valor (el tiempo que tarda en cambiar de estado un solo FF).

3.2 SINTESIS:

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Los contadores nos permiten tener un registro continuo de una medición en algún ámbito de acuerdo a las pulsaciones o sensores, los contadores decimales son también conocidos como décadas.

En los sistemas asíncronos no necesitan del reloj como señal ya que la salida cambia cuando la variable de entrada cambia dependiendo el suceso.

La implementación se la puede realizar con compuertas básicas a partir de Flipflops. 4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos: 

Protoboard



Fuente de 5 V.



Alicate

4.2.- Materiales: 

1 Circuito Integrado 7400



18 Circuito Integrado 7404



16 Circuito Integrado 7408



4 Circuito Integrado 7411



4 Circuito Integrado 7474



4 diodos leds

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D-switch



Cables

5.- DIAGRAMAS Y ESQUEMAS: Diagrama

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NOT

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Q 6

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6.- RESULTADOS ESPERADOS: 

El resultado que se espera del circuito es obtener un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente de 2 a 15.



Cuando la entrada está en estado “0” empieza el conteo en forma ascendente mientras cuando la entrada está en estado “1”, el conteo es forma descendente.



Luego se espera que el conteo se haga normalmente con sus respectivos controles, pero en este caso se está trabajando con un valor no estandarizado que empiece en 0 sino a partir de 2.

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7.- RESULTADOS OBTENIDOS: 

El

resultado

obtenido

fue

un

contador

síncrono/asíncrono

ascendente/descendente de 2 a 15. 

Cuando la entradas estaba en estado “0” y en estado “1” el conteo se realizó así: ascendente con “0” y descendente con “1”, es decir el conteo de 2 a 15 y 15 a 2.

8.- PROCEDIMIENTO: 

Establecemos nuestra maquina secuencial partiendo del análisis de la tabla de excitación del flip-flop Tipo D.



Después obtenemos las tablas de verdad con los estados actuales y siguientes, posteriormente empleamos los mapa K cuya función es la obtención de las ecuaciones simplificadas.



Luego de obtener dichas ecuaciones procedemos a diseñar previamente nuestro circuito.



Para comprobar su funcionamiento hacemos la simulación correspondiente en el Proteus 8.0.



Una vez simulado como punto final se procede a la implementación de nuestro circuito en la Protoboard.

9.- CONCLUSIONES: 

Se pudo concluir que mientras más compuertas básicas se utiliza existen más tiempos de retrasos y el circuito demora en realizar sus respectivas pruebas de funcionamiento.



Determinamos que para su funcionamiento correcto del circuito se debe conectar el extremo negativo del timer a tierra del circuito para que este timer tenga efecto en este circuito.

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

Como ultima conclusión se podría decir que mientras más innovación se haga en un circuito o diseño se necesita hacer muchos controles, puesto que así funcionara de acuerdo a nuestra conveniencia.



10.- RECOMENDACIONES: 

Es muy importante tomar muy en cuenta la numeración y la distribución de los elementos que en dicha práctica se utilizó, siendo muy indispensable que la numeración sea correcta para implementar correctamente el circuito.



Ser lo más preciso y prácticos al momento de conectar los cables entre los integrados y los leds, para no cometer errores y que el diseño de dicho circuito salgan como se ha planeado durante el laboratorio.



De la misma manera se debe tener cuidado al utilizar los integrados, puesto que cada uno realiza funciones diferentes en la cual se necesita tener en cuenta su numeración y sus características principales.



Antes de implementar los circuitos electrónicos se debe observar los respectivos datasheet de cada integrado a utilizarse, para no cometer errores durante las conexiones en la Protoboard.

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Ejercicio Nº3

.- TEMA: Diseño de un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente con dos controles (“0”, “1”).

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL:

Diseñar e implementar un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente con dos controles (“0”, “1”).

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

Investigar el funcionamiento de los circuitos integrados a utilizarse en la práctica.



Conocer la función del flip- flop J-K.



Aprender el control que se toma al momento de la elección si es ascendente o descendente. .



Observar que cada uno de los integrados funcionen correctamente cumpliendo su funcionalidad guiándose en el datasheet.

3.- MARCO TEORICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTIFICAS: FLIP FLOP

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Elemento básico de memoria que es capaz de almacenar un número binario (bits), permanece indefinidamente en uno de sus dos estados posibles aunque haya desaparecido la señal de excitación que provocó su transición al estado actual (Diseño Digital por Warkely, pag. 534, 53).

 Flil-flop JK

 Contadores

Prácticamente todos los sistemas digitales complejos contienen varios contadores. Las misiones de un contador son, además de la obvia de contar sucesos o periodos de tiempo o poner en orden secuencial acontecimientos, otras ni tan obvias como dividir frecuencias, direccionar y servir comunidad de memoria.

Los circuitos contadores se obtienen por conexión de flip-flops entre sí: pero dada su gran utilización, también se fabrican como circuitos integrados completos. (Electrónica digital por Roger L. Tokheim, 2002, pg. 65 DIAGRAMA DEL TIMER 555 Y EL CIRCUITO SEÑAL DE RELOJ

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3.2 SINTESIS: Los contadores nos permiten tener un registro continuo de una medición en algún ámbito de acuerdo a las pulsaciones o sensores, los contadores decimales son también conocidos como décadas.

En los sistemas asíncronos no necesitan del reloj como señal ya que la salida cambia cuando la variable de entrada cambia dependiendo el suceso.

La implementación se la puede realizar con compuertas básicas a partir de Flipflops. 4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos: 

Protoboard



Fuente de 5 V.



Alicate

4.2.- Materiales: 

4 Circuito Integrado 7408



2 Circuito Integrado 7432



3 Circuito Integrado 7473



6 diodos leds



D-switch



Cables

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5.- DIAGRAMAS Y ESQUEMAS: Diagrama

D1

1

D2

LED-BLUE

LED-BLUE

D3 LED-BLUE

U5

OR

12

U4 4

K

Q

10

1 OR

74LS76

U6

U2:A

2

11

16

J

Q

Q

15

CLK K

3

74LS76

Q

CLK

8

3

Q

14

J

S

6

CLK K

7

9

AND_3

U1:B

R

15

S

Q

U3

R

S

AND

U1:A

2

1 16

J

R

4

U7

14

74LS76

U8

AND AND_3

D4 LED-BLUE

0

D5

D6

LED-BLUE

LED-BLUE

6.- RESULTADOS ESPERADOS: 

El resultado que esperamos de nuestro circuito es obtener un contador síncrono/asíncrono ascendente/descendente de 0 a 7.



Cuando las entradas “0” y “1” están desactivadas tiene que permanecer en un solo estado es decir que no hace ningún tipo de conteo, por decirlo de alguna forma, cuando esta “0”y”0”.



Cuando las entradas están así “0” y “1” esta activada y tiene que realizar el conteo respectivo, es decir cuando esta la entrada “0” en la parte asíncrona el conteo se hace en forma descendente mientras que cuando con la entrada “1” en la parte síncrona el conteo se hace en forma ascendente.



Cuando las entradas están así “1” y “0” esta activada tiene que realizar el conteo respectivo, es decir cuando esta la entrada “1” en la parte asíncrona el conteo se

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hace en forma ascendente mientras que cuando con la entrada “0” en la parte síncrona el conteo se hace en forma descendente. 

Cuando las dos entradas “X” y “Y” están activadas va a realizar un conteo descendente del 4 al 0.

7.- RESULTADOS OBTENIDOS: 

El

resultado

obtenido

fue

un

contador

síncrono/asíncrono

ascendente/descendente de 0 a 7. 

Cuando las entradas “0” y “0” estaban desactivadas y no realizó ningún conteo.



Cuando las entradas estaba en esta combinación de “0” en la parte asíncrona y “1” en la parte síncrona el conteo se realizó así: ascendente en la parte síncrona y descendente en la parte asíncrona, es decir el conteo de 0 a 7 y 7 a 0.



Cuando las entradas estaba en esta combinación de “1” en la parte asíncrona y “0” en la parte síncrona el conteo se realizó así: descendente en la parte síncrona y ascendente en la parte asíncrona, es decir el conteo de 7 a 0 y 0 a 7.



Cuando las dos entradas estaban en la combinación de “1” y “1” no realizaba ninguna acción al respecto en el diseño.

8.- PROCEDIMIENTO: 

Establecemos nuestra maquina secuencial partiendo del análisis de la tabla de excitación del flip-flop JK.



Después obtenemos las tablas de verdad con los estados actuales y siguientes, posteriormente empleamos los mapa K cuya función es la obtención de las ecuaciones simplificadas.



Luego de obtener dichas ecuaciones procedemos a diseñar previamente nuestro circuito.



Para comprobar su funcionamiento hacemos la simulación correspondiente en el Proteus 8.0.



Una vez simulado como punto final se procede a la implementación de nuestro circuito en la Protoboard.

9.- CONCLUSIONES:

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

Se pudo concluir que mientras más compuertas básicas utilicemos existen más tiempos de retrasos.



Concluimos que las fallas que tuvo nuestro circuito fueron causadas por la conexión del timer a una fuente distinta del circuito.



Determinamos que para su funcionamiento correcto del circuito se debe conectar el extremo negativo del timer a tierra del circuito para que este timer tenga efecto en este circuito.



Como ultima conclusión se podría decir que mientras más innovación se haga en un circuito o diseño se necesita hacer muchos controles, puesto que así funcionara de acuerdo a nuestra conveniencia.

10.- RECOMENDACIONES: 

Ser lo más preciso y prácticos al momento de conectar los cables entre los integrados y los leds, para no cometer errores y que el diseño de dicho circuito salgan como se ha planeado durante el laboratorio.



De la misma manera se debe tener cuidado al utilizar los integrados, puesto que cada uno realiza funciones diferentes en la cual se necesita tener en cuenta su numeración y sus características principales.



Es muy importante tomar muy en cuenta la numeración y la distribución de los elementos que en dicha práctica se utilizó, siendo muy indispensable que la numeración sea correcta para implementar correctamente el circuito.



Antes de implementar los circuitos electrónicos se debe observar los respectivos datasheet de cada integrado a utilizarse, para no cometer errores durante las conexiones en la Protoboard.

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EJERCICIOS PLANTEADOS

GUÍA DE PRÁCTICA #1 1. Tema: Implementación de un contador asíncrono binario de 3 bits. 2. Objetivos: 2.1. Objetivo General:  Observar el comportamiento de los flip-flops conectados en cascada para entender su uso y aplicación en contadores asíncronos. 2.2. Objetivos Específicos:  Analizar el funcionamiento de un contador asíncrono de 3 bits para deducir la aplicación de contadores Mod Base 2.  Determinar los estados generados hacia las salidas y verificar las conexiones en cascada para comprender el diseño de un contador asíncrono. 3. Marco Teórico: Un contador asíncrono es aquel circuito implementado mediante flip-flops conectados en cascada, donde el primer flip-flop (aquel que genera el bit menos significativo) es el único que se conecta a la señal de reloj directamente. Un circuito Contador Mod Base 2 implica que se han de generar todos los estados posibles según el número de flip-flops empleados (2n donde n será el número de flip-flops). 4. Materiales y Equipos:  Flip-flops tipo J-K  Generador de señales (clock)  Fuente de 5V  Resistencias de 220Ω  Leds  Cables  Protoboard 5. Diagramas y Esquemas:

Figura 1.1: Contador asíncrono Mod 8

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Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A”

Figura 1.2: Diagrama de tiempos de un contador asíncrono Mod 8. Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A” 6. Procedimiento y desarrollo:  Analizamos las tablas de excitación de flip-flops tipo J-K.  Conectamos los pines de los cicuitos integrados según el diseño del circuito a implementarse.  Conectamos las salidas Q de cada flip-flop a los leds. 7. Resultados esperados:  Contador ascendente.  Secuencia lógica binaria de 0 a 7. 8. Resultados obtenidos: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 9. Conclusiones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 10. Recomendaciones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________

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GUÍA DE PRÁCTICA #2 1. Tema: Implementación de un contador de décadas síncrono de 4 bits. 2. Objetivos: 2.1. Objetivo General:  Observar la acción de la señal de reloj para definir un contador síncrono. 2.2. Objetivos Específicos:  Analizar el funcionamiento de un contador de décadas síncrono de 4 bits para deducir la aplicación de contadores Mod No Base 2.  Determinar la configuración combinacional para obtener un contador de décadas síncrono.  Determinar los estados generados hacia las salidas para comprender el diseño de un contador síncrono. 3. Marco Teórico: Un contador síncrono es aquel circuito implementado mediante flip-flops donde cada uno se conecta a la señal de reloj directamente. Un circuito Contador Mod No Base 2 implica que no se han de generar todos los estados posibles según el número de flip-flops empleados para lo cual existe una lógica combinacional. 4. Materiales y Equipos:  Flip-flops tipo J-K  Compuerta Or y And  Generador de señales (clock)  Fuente de 5V  Resistencias de 220Ω  Leds  Cables  Protoboard 5. Diagramas y Esquemas:

Figura 1.3: Contador de décadas síncrono.

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Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A”

Figura 1.4: Diagrama de tiempos de un contador de décadas. Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A” 6. Procedimiento y desarrollo:  Analizamos las tablas de excitación de flip-flops tipo J-K.  Analizamos la lógica combinacional para crear un circuito Mod No Base 2.  Conectamos los pines de los cicuitos integrados según el diseño del circuito a implementarse y el datashit de los mismos.  Conectamos las salidas Q de cada flip-flop a los leds. 7. Resultados esperados:  Contador ascendente.  Secuencia lógica binaria de 0 a 9 exceptuando los demás estados posibles. 8. Resultados obtenidos: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 9. Conclusiones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 10. Recomendaciones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________

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GUÍA DE PRÁCTICA #3 1. Tema: Implementación de un contador síncrono de 3 bits. 2. Objetivos: 2.1. Objetivo General:  Observar la acción de la señal de reloj para definir un contador síncrono. 2.2. Objetivos Específicos:  Analizar el funcionamiento de un contador de décadas síncrono de 3 bits para deducir la aplicación de contadores Mod Base 2.  Determinar la configuración combinacional para obtener un contador síncrono.  Verificar los tiempos de propagación de las salidas para diferenciarlos de los contadores asíncronos y entender mejor sus beneficios. 3. Marco Teórico: Un contador síncrono es aquel circuito implementado mediante flip-flops donde cada uno se conecta a la señal de reloj directamente. Un circuito Contador Mod Base 2 implica que se han de generar todos los estados posibles según el número de flip-flops empleados (2n donde n será el número de flip-flops). En los contadores síncronos, todos los flip-flops responden inmediatamente puesto que están conectados a la misma señal de reloj. 4. Materiales y Equipos:  Flip-flops tipo J-K  Compuerta And  Generador de señales (clock)  Fuente de 5V  Resistencias de 220Ω  Leds  Cables  Protoboard 5. Diagramas y Esquemas:

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Figura 1.5: Contador síncrono Mod 8. Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A”

Figura 1.6: Diagrama de tiempos de un contador síncrono Mod 8. Fuente: FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8. Elaborado por: 5º Electrónica “A” 6. Procedimiento y desarrollo:  Analizamos las tablas de excitación de flip-flops tipo J-K.  Analizamos la lógica combinacional para crear un circuito síncrono Mod Base 2.  Conectamos los pines de los cicuitos integrados según el diseño del circuito a implementarse y el datashit de los mismos.  Conectamos las salidas Q de cada flip-flop a los leds. 7. Resultados esperados:  Contador ascendente.  Secuencia lógica binaria de 0 a 7 con respuesta más rápida que la de un contador asíncrono. 8. Resultados obtenidos: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 9. Conclusiones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________ 10. Recomendaciones: ____________________________________________________________________ ______________________________________________

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CONTADORES ASENDENTES - DESENDENTES REFERENCIAS CIENTÍFICAS: (2010, 15). Contadores Digitales. ForodeElectronica.com. Recuperado el 24 de septiembre del 2010 desde www.hpca.ual.es/vruiz/docencia/laboratorio_estructura/practicas/html/node63.html CONTADORES DIGITALES: Los contadores digitales o binarios en esencia son un grupo de flip-flops dispuestos de tal manera que sus salidas proporcionan una secuencia determinada como respuesta a los acontecimientos que ocurren a la entrada del reloj. Estos acontecimientos pueden ser por lo general pulsos de reloj (sincrónicos) o acontecimientos aleatorios (asincrónicos) alimentados como entradas por la terminal de reloj de los flip-flops. Para conformar un contador de n bits solo basta tener n flip-flops, uno para cada bit de información. Los contadores digitales tienen las siguientes características importantes:  Un número máximo de cuentas (Modulo del contador).  Cuenta ascendente o Descendente.  Operación síncrona o asíncrona.  Autónomos o de auto detención Contador síncrono ascendente/descendente: Un contador ascendente/descendente (up/down) es aquel capaz de procesar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia. Un contador ascendente/descendente, algunas veces también denominado contador bidireccional, puede tener cualquier secuencia de estados especificada. Un contador binario de 3 bits que avanza en modo ascendente a través de la secuencia (0,1,2,3,4,5,6,7) y que luego pueda invertirse para recorrer la secuencia en sentido contrario (7,6,5,4,3,2,1,0) es un ejemplo de un modo de operación secuencial ascendente/descendente. (2011, 11). Contadores Digitales. Algunas ideas de Ingeniería. Recuperado el 27 de septiembre del 2010 desde http://hflorezf-es.blogspot.com/2011/10/contadoressincronos.html En electrónica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por tanto se requiere utilizar un contador, en nuestro caso se tratará de un contador electrónico digital. Un contador electrónico básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de conformar (escuadrar), de manera que el conteo de los mismos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final. Definición: Se denomina contador todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada del circuito. Están realizados con flip-flops S-R, J-K- D o T encadenados, dependiendo del número la cantidad de pulsos que puede almacenar. Contador Síncrono Ascendente Descendente En un contador síncrono, las entradas de J y K de cada Flip-Flop, depende de las salidas Q de los flip-flops anteriores produciendo un conteo ascendente. Para generar un conteo descendente, Las entradas J y K de cada Flip-Flop, deben depender de las salidas Q negado de los Flip-Flops. (2004, 02). Contadores Digitales y registros. Recuperado desde http://html.rincondelvago.com/contadores-ascendentes.html EL CONTADOR 74193 (LS193/HC193)(Ascendente / descendente): Se describe como un contador ascendente/descendente prefijable MOD-16 con conteo síncrono, prefijable asíncrono y reiniciaci6n maestra asíncrona.

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Figura 2.1: Diseño del circuito integrado 74193 Fuente: http://html.rincondelvago.com/000474858.jpg Elaborado por: Universidad Juárez Autónoma De Tabasco Entradas de reloj CPU y CPD del contador responderá a las TPP en una de las dos entradas de reloj. CPU es la entrada de reloj de conteo ascendente. Cuando se apliquen los pulsos a esta entrada, el contador se incrementará (contará hacia arriba) en cada TPP hasta llegar a un conteo máximo de 1111 entonces se recicla a 0000 y vuelve a comenzar. CPD es la entrada de reloj de conteo descendente. Cuando se apliquen los pulsos a esta entrada, el contador decrementará (contará hacia abajo) en cada TPP hasta llegar a un conteo mínimo de 0000; entonces se recicla a 1111 y vuelve a comenzar. De este modo, se usará una entrada de reloj para contar en tanto que la otra esté inactiva (se conserve en AL TO). Reiniciación maestra (MR): Esta es una entrada asíncrona activa en ALTO que reinicia al contador en el estado 0000. MR es un reiniciador de cd (corriente directa), de manera que mantendrá al contador en 0000 en tanto que MR =1. También elimina todas las otras entradas. Entradas Prefijables: Los flip-flops del contador pueden prestablecerse en los niveles 1ogicos presentes en las entradas paralelas de datos P3 hasta P0 pulsando momentáneamente la entrada de carga paralela PL de AL TO a BAJO. Este es un pre establecimiento asíncrono que elimina la operaci6n de conteo. No obstante, PL no tendrá efecto si la entrada MR se encuentra en su estado activo en ALTO. Salidas del conteo: El conteo regular siempre está presente en las salidas Q3 hasta Qo de los FF, donde Q0 es el LSB y Q3 el MSB. Salidas finales del conteo: Estas salidas se utilizan cuando dos o más unidades del 74193 se conectan como contador con etapas múltiples para producir un número MOD mayor. En el modo de conteo ascendente, la salida TCU del contador de orden inferior se conecta a la entrada CPU del siguiente contador de orden superior. En el modo de conteo descendente. La salida TCD del contador de orden inferior se conecta a la entrada CPD del siguiente contador de orden superior.

Figura 2.2: Salidas del circuito integrado 74193 Fuente: http://html.rincondelvago.com/000474859.jpg Elaborado por: Universidad Juárez Autónoma De Tabasco

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El 74ls168 es un contador síncrono binario ascendente/descendente de 4 bits (modulo 16), permite Que la carga en paralela tenga un valor inicial cualquiera y tiene dos entradas de habilitación activas en bajo y una salida que indica él final de la cuenta.

Los contadores Ascendentes/Descendentes contadores llamados también bidireccionales; son aquellos capaces de avanzar en cualquier sentido a lo largo de una secuencia definida.

El 4029 es un contador CMOS síncrono ascendente/descendente de cuatro bits con carga paralelo y la salida de fin de cuenta como una entrada de habilitación activa en bajo.

Contadores Ascendentes/ Descendentes

Contadores

Memoria Registro de desplazamiento Sumador

El 74HCTLS192/LS193 o 74LS192/ LS193 son contadores ascendente/ descendente reversibles, síncronos de 4 bits formados por 4 flip-flops, todos están concebidos para minimizar la lógica adicional entre etapas, cuando estos trabajan en cascada.



 

Frecuencia máxima de impulsos a contar será la mayor frecuencia es decir rapidez de pulsos.

Código de conteo es el código binario utilizado para realizar el conteo de los impulsos.

Autónomos o de autodetección

Contadores

Un número máximo de cuentas es el módulo o capacidad del contador

Pueden invertir su conteo en cualquier punto de su secuencia.

Cuenta ascendente/ descendente y avanza en cualquier sentido en una secuencia definida.

SINTESIS

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APORTE GRUPAL Un contador síncrono ascendente descendente, es aquel capaz de contar en una secuencia determinada en cualquier dirección. Suponiendo un contador binario de 3 bits, si es solo ascendente este contaría desde 0 a 7. Si se tiene un contador ascendente descendente, este contador puede contar de 0 a 7 y de 7 a 0, controlando la dirección por una entrada adicional. La configuración general de los flip-flops solo permiten generar secuencias cíclicas repetitivas también se puede crear contadores de un único ciclo.

EJERCICIOS EJERCICIOS RESUELTOS

1.- TEMA: Implementar un contador MOD-10 descendente uniciclico, utilizando Flip-Flops tipo D.

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL: Diseñar un contador MOD-10

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Realizar un contador MOD-10 descendente uniciclico. Implementar un contador MOD-10 con Flip-Flops tipo D.

3.- MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTÍFICAS 1) Álvarez L. (29 de abril del 2013).Flip-Flop y Contadores. Recuperado de http://www.electronicasi.com/wp-content/uploads/2013/04/flip-taller-deelectronica.pdf Contadores de décadas o contadores BCD. El contador MOD10 se conoce también como contador de décadas. De hecho un contador de décadas es cualquier contador que tenga 10 estados diferentes independientemente de la secuencia. Estos también se denominan contadores BCD para reiterar lo dicho cualquier contador MOD10 es un contador de décadas y cualquier contador de décadas que cuenta en binario de 0000 a 1001 es un contador BCD. Los contadores de década especialmente los de tipo BCD, se utilizan ampliamente en aplicaciones donde los pulsos o sucesos van a ser contados y los resultados exhibidos en algún tipo de dispositivo de visualización numérica decimal. Un contador de décadas a menudo se utiliza también para dividir una frecuencia de pulsos exactamente entre 10. 2) Fernández J. (30 de octubre del 2011).Ladelec.com. Recuperado de http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/203-contadores-descendentes En electrónica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por tanto se requiere utilizar un contador, en nuestro caso se tratará de un contador electrónico digital. Un contador electrónico básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de

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conformar (escuadrar), de manera que el conteo de los mismos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final. Contadores descendentes: Son los contadores en los cuales su cuenta va en sentido inverso a la normal, es decir, de 16 a 0 o en binario de 1111 a 0000.

4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:   

Protoboard Fuente de voltaje Señal de reloj

4.2.- Materiales:      

Resistencias 220 (ohmios) 4 Flip-Flops tipo D Display 1 Decoder de 4 bits a 7 segmentos (74ls47) 4 Compuertas AND(74ls08) 1 Compuerta NAND(74ls00)

5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

Figura 2.3: Diagrama de un contador MOD-10 descendente uniciclico Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO: Para realizar esta práctica primero se debe conocer el funcionamiento básico de un flip-flop tipo D, ya que este circuito no necesita de un análisis extenso para su aplicación.

D

Q(t+1)

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Figura 2.4: Flip-flops tipo D Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

0 1

0 1

Cuando se tiene a la entrada D un “1” y se recibe un flanco positivo de la señal de reloj, a su salida se obtiene “uno” que estaba en la entrada, y este valor se mantiene hasta que exista otro flanco positivo y si es el caso que a su entrada este “cero” a su salida también se trasladara ese valor y se mantendrá hasta que se reciba otra señal.

Figura 2.5: Señal de reloj del flip-flops tipo D Fuente: Electronicasi.com Elaborado por: Quinto E - “A” Con este breve análisis se puede deducir que si se conecta las salidas a las entradas en cascada se obtiene un divisor de frecuencia en cada una de las salidas, y con ello se puede enviar las señales obtenidas a un codificador de 4 bits a siete segmentos y de esta a un display para obtener el conteo.

Figura 2.6: Codificador de 4 bits Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

Para que el conteo sea uniciclico tan solo es necesario que el código de salida deseado para detener el conteo sea unificado con un circuito combinacional y esta salida enviada a una compuerta AND, mientras que la otra entrada de la compuerta será la señal de reloj, y de esta salida a la entrada D del primer flip-flops, con este breve análisis se puede detener el circuito en un valor de conteo deseado ya que el control de la señal de reloj la tiene la compuerta AND y esta depende de la salida del circuito combinacional. Figura 2.7: Circuito combinacional Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

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Finalmente ensamblando en el simulador el circuito se obtiene un contador descendente mod10 uniciclico con flip-flops tipo D.

7.- RESULTADOS ESPERADOS: Obtener un contador descendente MOD-10 unicíclico realizado con flip-flops tipo D.

8.- RESULTADOS OBTENIDOS: Se puedo obtener el contador descendente MOD-10 unicíclico con flip-flops tipo D, el cual se simulo en el programa Proteus que realizaba la secuencia deseada.

9.- CONCLUSIONES:   

Se ha implementado un circuito contador descendente mod-10 usando flip-flops D. Se realizó la implementación con la ayuda de las compuertas lógicas. Se controló la señal de reloj que fue proporcionado por Arduino.

10.- RECOMENDACIONES:   

Se debe simular el circuito para verificar el correcto funcionamiento de los circuitos integrados a utilizar. Hay que configurar correctamente la frecuencia del Arduino para un óptimo desarrollo de la práctica. Al ensamblar el circuito se debe verificar con la punta lógica parte por parte el funcionamiento. EJERCICIO 2

1.- TEMA: Implementar un contador MOD-24 ascendente el cual inicie en 00 y finalice en 23 con circuitos integrados.

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL: Diseñar un contador MOD-24

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Realizar un contador MOD-24 que inicie en 00 y finalice en 23 Implementar un contador ascendente MOD-24 con circuitos integrados.

3.- MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTÍFICAS 1) (2010, 15). Contadores Digitales.ForodeElectronica.com.Recuperadodesde http://www.forosdeelectronica. com/tutoriales/contadores-sincronos.htm CONTADORES DIGITALES:

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Los contadores digitales o binarios en esencia son un grupo de flip-flops dispuestos de tal manera que sus salidas proporcionan una secuencia determinada como respuesta a los acontecimientos que ocurren a la entrada del reloj. Estos acontecimientos pueden ser por lo general pulsos de reloj (sincrónicos) o acontecimientos aleatorios (asincrónicos) alimentados como entradas por la terminal de reloj de los flip-flops. Para conformar un contador de n bits solo basta tener n flip-flops, uno para cada bit de información. Los contadores digitales tienen las siguientes características importantes:  Un número máximo de cuentas (Modulo del contador).  Cuenta ascendente o Descendente.  Operación síncrona o asíncrona.  Autónomos o de auto detención 2) Killby, J. (21 de junio del 2011). Ecured. Recuperado de http://www.ecured.cu/index.php/Circuitos_integrados_digitales Los circuitos digitales emplean componentes encapsulados, los cuales pueden albergar puertas lógicas o circuitos lógicos más complejos. Estos componentes están estandarizados, para que haya una compatibilidad entre fabricantes, de forma que las características más importantes sean comunes. De forma global los componentes lógicos se engloban dentro de una de las dos familias siguientes:  TTL: diseñada para una alta velocidad.  CMOS: diseñada para un bajo consumo. Actualmente dentro de estas dos familias se han creado otras, que intentan conseguir lo mejor de ambas: un bajo consumo y una alta velocidad. La familia lógica ECL se encuentra a caballo entre la TTL y la CMOS. Esta familia nació como un intento de conseguir la rapidez de TTL y el bajo consumo de CMOS, pero en raras ocasiones se emplea. Dentro de la familia TTL encontramos las siguiente sub-familias: L: Low power = disipación de potencia muy baja LS: Low power Schottky = disipación y tiempo de propagación pequeño. S: Schottky = disipación normal y tiempo de propagación pequeño. AS: Advanced Schottky = disipación normal y tiempo de propagación extremadamente pequeño.

4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:  

Protoboard Fuente

4.2.- Materiales:      

Resistencias 1 Decoder de 4 bits a 7 segmentos (74ls47) 2 Compuertas AND (7408) 1 Compuerta OR (7432) 2 Display 2 Circuito Integrado (74ls93)

5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

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Figura 2.8: Diagrama de un contador MOD-24 ascendente Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO: Para implementar un contador con circuitos integrados, primero se toma en consideración que algunos pines deben estar previamente conectados ya sea a Vcc o Gnd, para que funcionen de forma correcta. En esta configuración de primer integrado, se tiene un MOD-10 ya que sus entradas QB y QD están conectadas a los respectivos reset que tiene el circuito integrado, y de la misma está conectado a la entrada del reloj del siguiente integrado. Para nuestro caso no utilizamos esta configuración ya que el reset no depende de un solo integrado sino de dos.

Figura 2.9: Circuito integrado 74ls93 Fuente:Proteus 8 Professional Elaborado por:Quinto E - “A”

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Para la segunda parte esta implementado un contador MOD-24, QB y QD del primer integrado están multiplicadas y su salida a va a un pin de la OR mientras que la otra entrada es el resultado de la multiplicación de QC del primer integrado con QB del segundo, en otras palabras cuando en el primer integrado este el 0100 o cuatro y en el segundo integrado en 0010 o dos, los dos integrados se resetearan y el conteo empezara nuevamente desde 00.

7.- RESULTADOS ESPERADOS: Obtener un contador MOD-24 ascendente que se realice desde 0 hasta 23.

8.- RESULTADOS OBTENIDOS: Se pudo obtener un contador MOD-24 de tipo ascendente con conteo iniciado en 0 y su finalización está en 23.

9.- CONCLUSIONES:   

Se ha implementado un contador MOD-24 utilizando el circuito integrado 74ls193. Se realizó la implementación del circuito con la ayuda de compuertas lógicas. Se utilizó 2 displays de 7 segmentos con su respectivo decodificador para la visualización de los conteos.

10.- RECOMENDACIONES:   

Se debe simular el circuito para verificar el correcto funcionamiento de los circuitos integrados a utilizar. El SET y RESET deben estar conectados a Vcc. Al ensamblar el circuito se debe verificar con la punta lógica parte por parte el funcionamiento. EJERCICIO 3

1.- TEMA: Implementar un contador MOD60 ascendente con circuitos integrados y visualización a dos display de siete segmentos.

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL: 

Diseñar un contador MOD60

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  

Realizar un contador MOD60 ascendente con CI. Visualizar a través de los displays el conteo ascendente.

3.- MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTÍFICAS 1) (2009, 08,01)CALDERON Leticia, Electrónica para electricistas, Ed. Alfaomega, Pág. 308-32 Se denomina contador todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada del circuito.

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Están realizados con Flip-Flops S-R, J-K- D o T encadenados, dependiendo del número la cantidad de pulsos que puede almacenar. En los contadores ascendentes se puede avanzar en cualquier sentido a lo largo de una secuencia definida. Además, es posible invertir su conteo en cualquier punto de su secuencia. 2) Molina A. (17 de febrero del 2006). Contadores y Registros. Recuperado de http://www.dte.us.es/personal/amolina/contadores%20y%20registros/contadores %20y%20registros.pdf Contadores: Un contador modulo K es un circuito digital capaz de contar k sucesos distintos. Estos dispositivos no son otra cosa que circuitos secuenciales cuyos cambios de estado se producen, evidentemente a ritmo de su señal de reloj y en el que cada estado memoriza un valor de cuenta. Por tanto un contador modulo tiene k estados de cuentas distintos desde el 0 hasta el k-1. Estos dispositivos podrán incrementarse o no en función de los valores lógicos que tomen ciertas señales de control que se estudiaran más adelante. Inicialmente se supondrá que el contador siempre está contando, por lo que cada valor de cuenta se corresponde con un ciclo de reloj.

4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:  

Protoboard Fuente

4.2.- Materiales:     

Resistencias 2 Decoder de 4 bits a 7 segmentos (74ls47) 2 Compuertas AND (74ls08) 2 Display 2 Circuitos Integrados (74ls93)

5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

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Figura 2.10: Diagrama de un contador MOD60 Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO: Para implementar este circuito tan solo debemos analiza las salidas del circuito integrado 7493, y observar el código al que se desea realizar el reset del conteo. Para facilitar el análisis se va a realizar de forma independiente, por una parte el contador MOD10 y por otra el contador MOD5. En el contador MOD10, el código máximo que deberemos observar en el display es el nueve, entonces el código de reset es el siguiente que en este caso es el 10 que en binario es 1010, y las salidas involucradas son QB y QD, y de estas se realizara una operación lógica AND y se enviara al reset del circuito, con esto se consigue el contador MOD10.

Figura 2.11: Diagrama del contador MOD10 Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

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A continuación en el contador MOD5, el código máximo que se debe observar en el display es el cinco, entonces el código de reset es el siguiente que en este caso es el seis que en binario es 0110, y las salidas involucradas son QB y QC, y de estas se realizara una operación lógica AND y enviada al reset del circuito, con esto se consigue el contador MOD5.

Figura 2.12: Diagrama de conexión de los MOD5 Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” Para finalizar el circuito lo único que falta por realizar es unir los dos MOD, que en este caso se conecta la salida de la compuerta AND que va al reset del primer integrado a la entrada de la señal de reloj del secundo integrado, y se obtiene un MOD60.

7.- RESULTADOS ESPERADOS:   

Se obtendrá un conteo desde 00 a 59 que muestre la variación de los números sin interrupciones ni saltos. Se utilizara una lógica combinacional, determinar el reseteo de los contadores para que inicialice nuevamente en cero. Variar la frecuencia del reloj verificar que los datos de salida en los display varían rápidamente que es difícil identificar la transición entre datos.

8.- RESULTADOS OBTENIDOS:   

Determinamos que el funcionamiento del circuito se realiza en cascada ya que al llegar el conteo al reset el otro circuito da su primer conteo. Analizamos las salidas de los diferentes integrados utilizados previos a la realización de la práctica. Se obtuvo un contador de décadas y un contador MOD seis que permitieron obtener la práctica.

9.- CONCLUSIONES:   

Se obtuvo un contador MOD 60 mediante la combinación de dos circuitos integrados 7493 y la visualización en el display con el circuito decodificador con el 7447. Analizamos la variación de la frecuencia con respecto a la salida y se obtuvo un conteo mucho más rápido. Determinamos que hasta una frecuencia de 1Khz la los display muestran la salida sin ningún tipo de distorsión.

10.- RECOMENDACIONES:  

Verificar la configuración de los display ya que pueden ser de ánodo o cátodo común. Analizar los datasheet de los circuitos integrados para evitar posibles daños a los mismos.

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

Verificar el funcionamiento de los circuitos a implementar para evitar posibles errores en el circuito.

EJERCIOS PLANTEADOS

1.- TEMA: Realizar un contador MOD10 ascendente/descendente sincrónico con flip-flopJK con visualización en Display

2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL: 

Diseñar un contador MOD10

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  

Analizar el comportamiento de un contador MOD10 ascendente/descendente sincrónico. Visualizar el conteo del contadorMOD10 a través de un display.

3.- MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTÍFICAS 1) (2010, 13). Contadores Síncronos descendentes/ascendentes. Tema 8 Contadores. Recuperado desde ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Electronica_Industrial_Grado/DIGITAL/Tema%2 08%20Contadores.pdf Contador síncronos descendentes y ascendentes. Los contadores ascendentes / descendente (up/down) también llamados contadores bidireccionales; son capaces de avanzar en cualquier sentido a lo largo de una secuencia definida y puede invertir su conteo en cualquier punto de su secuencia. En el diagrama lógico se muestra un contador ascendente / descendente síncrono binario de tres bits diseñado a partir de Flip-Flops J-K en configuración toggle con disparo por borde de subida. Debido a que posee tres Flip-Flops, su ciclo básico se compone de ocho estados que van desde cero (000) hasta siete (111) en forma secuencial y repetitiva. 2) (2009,08,01)CALDERON Leticia, Electrónica para electricistas, Ed. Alfaomega, Pág. 308-32 En electrónica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por tanto se requiere utilizar un contador, en nuestro caso se tratará de un contador electrónico digital. Un contador electrónico básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de conformar (escuadrar), de manera que el conteo de los mismos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final. Existen varios tipos de contadores en este blog se describen algunos como el contador de anillo de Johnson, contadores asíncronos, contadores síncronos, etc. Definición: Se denomina contador todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada del circuito. Están realizados con Flip-flops S-R, J-K- D o T encadenados, dependiendo del número la cantidad de pulsos que puede almacenar.

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Aunque los contadores electrónicos presentan gran número de variantes, todos ellos pueden reducirse a dos tipos fundamentales: Contador asíncrono o contador serie y Contador asíncrono o contador paralelo. El contador asíncrono está constituido por un conjunto de flip-flops en los que los pulsos que se aplican a la entrada, generalmente procedentes de un reloj, deben atravesar el primer FlipFlop antes de poder mandar al segundo y así sucesivamente hasta el último Flip-Flop. El contador síncrono está formado por una serie de Flip-Flops a los que se les aplica simultáneamente todas las entradas o pulsos de reloj de forma que todos los Flip-Flops cambian simultáneamente de estado. Los contadores asíncronos son más lentos que los síncronos, ya que en estos últimos se suprimen los tiempos de propagación entre las diversas etapas del contador. Por otra parte, la circuitería de un circuito síncrono es, con las mismas características de funcionamiento, más compleja que la de un contador asíncrono.

4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:   

Protoboard Fuente de voltaje Señal de reloj

4.2.- Materiales:     

Resistencias 2 Decoder de 4 bits a 7 segmentos (74ls47) cátodo común 2 Compuertas AND (74ls08) 2 Display 2 Circuitos Integrados (74ls93)

5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

Figura 2.13: Diagrama de un contador MOD10 Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO:

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Para realizar esta implementación tan solo debemos recordar que los flip-flop nos dan una salida en alto y una en bajo (Q y ¬Q), y una de ellas es la negación de la otra (¬Q), esta característica permite tener a la salida un conteo ascendente con las salidas Q y descendente con la salida ¬Q, para lo cual solo realizamos un control a las salidas de los FlipFlop y en una de ellas la negamos para en un estado alto del control obtener un conteo en las salidas Q y en las salidas ¬Q un cero, y viceversa. En la conexión del codificador a siete segmentos, tan solo tenemos tres salidas de nuestro circuito, la otra entrada debe estar conectada a cero para que en el display se puedan observar los datos correctos.

7.- RESULTADOS ESPERADOS:   

Obtener un conteo del 0 al 9 y viceversa mediante compuertas básicas, FF’s J-K controlados por una señal de reloj. Visualizar la cuenta mediante un decoder 74ls47 hacia un display BCD-7 segmentos cátodo común. Correcto funcionamiento del contador MOD-10.

8.- RESULTADOS OBTENIDOS: 

 

Se obtuvo el conteo esperado del 0 al 9 y del 9 al 0, la cuenta descendente y ascendente será controlada mediante una señal externa (switch), cabe recalcar que la cuenta es ascendente cuando la señal externa es un “1” y descendente cuando dicha señal es un “0”,el conteo es controlado por una señal de reloj. Se logró visualizar el conteo ascendente/descendente mediante un decoder 74ls47 en combinación con un display BCD-7segmentos (cátodo común) Se logró un correcto funcionamiento del contador MOD-10 ascendente/descendente mediante compuertas lógicas y Flip-flops con un conteo controlado por una señal de reloj y la opción de poder elegir si es ascendente o descendente por medio de una señal externa (switch).

9.- CONCLUSIONES: 

 

Se ha implementado un contador MOD-10 ascendente/descendente usando 3 FF’s tipo J-K. Se realizó la implementación del circuito con la ayuda de compuertas básicas (74ls08, 74ls04, 74ls32). Se controló el conteo ascendente o descendente a través de una señal externa mediante el envío de ceros o unos, teniendo en cuenta que si es cero el conteo es descendente y si es un uno el conteo es ascendente. Se visualizó el conteo mediante un decoder 74ls47 en combinación con un display BCD-7 segmentos (cátodo común).

10.- RECOMENDACIONES:     

Verificar la configuración de los display ya que pueden ser de ánodo o cátodo común. Analizar los datasheet de los circuitos integrados para evitar posibles daños a los mismos. Verificar el funcionamiento de los circuitos a implementar para evitar posibles errores en el circuito. Simular el circuito a implementar antes de conectarlo en el protoboard. Usar una punta lógica para verificar que las conexiones se encuentren de forma correcta.

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EJERCICIO 2 1.-TEMA: Realizar un contador MOD100 ascendente/descendente con los circuitos integrados y visualización en Display. 2.-OBJETIVOS: 2.1 OBJETIVO GENERAL:  Diseñar un contador MOD100 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Analizar el comportamiento de un contador MOD100 ascendente/descendente con CI.  Visualizar el conteo del contadorMOD10 a través de dos display. 3.-MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTIFICAS: Contador síncrono ascendente/descendente Un contador ascendente/descendente (up/down) es aquel capaz de procesar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia. Un contador ascendente/descendente, algunas veces también denominado contador bidireccional, puede tener cualquier secuencia de estados especificada. Un contador binario de 3 bits que avanza en modo ascendente a través de la secuencia (0,1,2,3,4,5,6,7) y que luego pueda invertirse para recorrer la secuencia en sentido contrario (7,6,5,4,3,2,1,0) es un ejemplo de un modo de operación secuencial ascendente/descendente. 4.-EQUIPOS Y MATERIALES: 4.1 EQUIPOS:  Protoboard  Fuente del voltaje  Señal de reloj 4.2 MATERIALES:  2 Displays  Decoder 74ls47  Resistencias  2 Circuito integrado 74ls192 5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

Figura 2.14: Diagrama de un contador MOD100. Fuente: Proteus 8 Professional

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Elaborado por: Quinto E-“A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO: Para realizar de forma práctica se utiliza el integrado 74LM192, el cual tiene una entrada de control de subida y otra de bajada, con la que se puede realizar el conteo ascendente y descendente. Se conecta las entradas de subida y bajada del conteo, a diferentes pulsadores, los cuales controlaran las subidas o bajada del conteo. 7.-RESULTADOS ESPERADOS:  

Obtener un conteo del 0 al 99 y viceversa mediante circuitos integrados Visualizar la cuenta mediante los decoder 74ls47 hacia cada uno de los displays BCD-7 segmentos cátodo común. 8.- RESULTADOS OBTENIDOS: 

Se obtuvo el conteo esperado del 0 al 99 y del 99 al 0, la cuenta descendente y ascendente el conteo será controlado por una señal de reloj.  Se logró visualizar el conteo ascendente/descendente mediante los decoder 74ls47 en combinación con un display BCD-7segmentos (ánodo común) 9.- CONCLUSIONES:   

Se ha implementado un contador MOD-100 ascendente/descendente usando con CI. Se controló el conteo ascendente/descendente a través de una señal de reloj. Se visualizó el conteo mediante los decoder 74ls47 en combinación con un display BCD-7 segmentos (ánodo común).

10.- RECOMENDACIONES:   

Verificar la configuración de los display ya que pueden ser de ánodo o cátodo común. Analizar los datasheet de los circuitos integrados para evitar posibles daños a los mismos. Simular el circuito a implementar antes de conectarlo en el protoboard.

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EJERCICIO Nº3 1.- TEMA: Circuito temporizador implementado en un reloj digital 2.- OBJETIVOS: 2.1.- OBJETIVO GENERAL:

 Analizar la implementación de un temporizador implementado en un reloj  

digital a una hora especifica 2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Determinar la conexión adecuada para que un LED se prenda a las seis durante dos horas y luego se apague. Verificar que el proceso anterior se realice todos los días.

3.- MARCO TEÓRICO: 3.1 REFERENCIAS CIENTÍFICAS 3) Tocci Ronald. Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones. Octava Edición (2003). (7-17) Aplicaciones de Contadores: Reloj Digital páginas 380 a 381. APLICACIONES DE CONTADORES: RELOJ DIGITAL: En un contador digital de salida binaria el retraso que se forma al activarse cada flip-flops a determinado pulso de reloj, en realidad es una división de frecuencia. El reloj digital utiliza los contadores como divisores de frecuencia y acumuladores de cuenta. La función del contador como acumulador de cuentas es contar los pulsos de entrada y sirve como memoria temporalmente mientras muestra la hora actual que es decodificada y pasada a los visualizadores de hora. Los contadores como divisores de frecuencia tienen en su entrada una onda cuadrada de 60 Hz, el bloque divisor por 60, es construido por un contador divisor por 6, conectado a un contador divisor por 10. El contador divisor por 6 transforma los 60 Hz en 10 Hz y el contador divisor por 10 transforma los 10Hz en 1Hz o 1 pulso por segundo. El contador divisor por 10 es construido con un CI 7493 por lo que la primera conexión que se debe hacer es un puente entre Q0 y ÇP1 para convertirlo en un contador de 4 bits, en segundo lugar el CI debe convertirse en un contador década (mod-10). El contador divisor por 6 es hecho con un CI 7493 conectando la entrada de reloj a ÇP1, es decir, que el primer flip-flop (entrada ÇP0) no se utiliza. Los acumuladores de cuenta de 0 a 59 son 2 contadores en donde uno es un contador mod-10 para acumular las unidades (0 al 9) de los segundos y el otro es un contador mod-6 que recibe el pulso de arrastre del mod-10 para contar las decenas de los segundos. Los decodificadores/excitadores sirven para decodificar la salida BCD al visualizador de 7 segmentos.

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4.- MATERIALES Y EQUIPOS: 4.1.- Equipos:  Protoboard  Señal de Reloj  Fuente de Voltaje 4.2.- Materiales:  1 resistencia de 220 ohmios  4 Circuitos Integrado 74ls47  4 Displays de 7 segmentos  Circuitos Integrados 74ls93  1 Circuito Integrado 7432  1 Circuito Integrado 7408  1 Circuito Integrado 7404  Un LED 5.- DIAGRAMA Y ESQUEMA:

Figura 2.15: Diagrama del temporizador implementado en un reloj digital marcando las 6. Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

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Figura 2.16: Diagrama del temporizador implementado en un reloj digital marcando las 7. Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A”

Figura 2.17: Diagrama del temporizador implementado en un reloj digital marcando las 6 con 1 minuto.

Fuente: Proteus 8 Professional Elaborado por: Quinto E - “A” 6.- PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO: 

Para resolver este pequeño problema, se analizó que el control del LED debe ser en los bits más significativos del reloj, en un caso en el número seis y siete y en el otro el número uno, ya que no deseamos que se prenda a las 16 y 17 horas.

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

A las seis y siete el LED se prendera y pasado esa hora se apagara. Y este proceso continuara así durante todos los días sin presentar ninguna variación de funcionamiento.

 Cuando el reloj llegue a las 16 y 17 horas no se prende, porque en nuestro circuito aplicamos una compuerta NOT en la salida QA del integrado que controla las horas con lo que cuando este en uno su salida dará cero y esto impedirá que funcione el circuito de activación del LED. 7.- RESULTADOS ESPERADOS: Realizar un control de encendido y apagando dependiendo de la hora marcada en un reloj digital para que este permita que el LED encienda. 8.- RESULTADOS OBTENIDOS: Se ha ensamblado un circuito que permita la acción de encendido y apagado de un LED, encienda en las 16 y 17 horas en base a unos contadores denominado reloj digital. 9.- CONCLUSIONES: 

Se ha realizado la implementación de un circuito de control a partir de un reloj digital.  Se ha comprobado que este ejercicio tiene como principio el uso de contadores ya sean estos síncronos o asíncronos. 10.- RECOMENDACIONES:   

Realizar la polarización correcta de los dispositivos. Usar el datasheet de elementos frecuentemente. Verificación de los estados mediante punta lógica.

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CONTADORES EN ANILLO REFERENCIAS CIENTÍFICAS “Un contador anillo tienen N estados, siendo N la longitud o el número de pisos del Shif register. Un contador de anillo funciona circulando un solo nivel 1 o un solo nivel 0; por lo tanto, se obtienen unas salidas ya decodificadas sin una lógica adicional sin embargo, utilizan mayor número de filp Flops. Este contador se forma realimentando la salida del último flip flop del Shif a la entrada del primer Flip-Flop. El contador de anillo debe ser inicializado para empezar la cuenta según la secuencia valida. El impulso inicial debe hacer un preset en el primer flip flop y un reset en los demás.”1 “Se entiende por contador en anillo a un contador que contiene tantas basculas como símbolos hay en la base de numeración elegida, estando cada bascula en 1 para uno de los símbolos del sistema. Como ejemplo de aplicación consideramos un contador de base 10, es decir que comprende diez basculas designadas por A0, A1….A8, A9, A0, A1 como podemos apreciar en la figura 3.1.”2

Figura 3.1. Conteo ascendente en un contador anillo “Es un contador que lo obtenemos conectando 4 biestable (FF) tipo D, donde la señal de reloj es la misma para todos los biestable. La señal clear es la misma para todos los

1 2

Electrónica digital y microprocesadores (2008), contadores en anillo, Eduardo Santamaría, pág. 142 Tratado de ordenadores(2005), contadores en anillo, A. Petitclerc, Volumen 2, pag.53

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biestable, además de que la salida Q de un biestable es la entrada D del siguiente donde la salida Q del último biestable es la entrada D del primero, en este contador”.3 SÍNTESIS

*Es aquel que genera n veces el conteo, al generar una secuencia. *Al encontrarse en el último estado genera un salto adicional y pasa al primer estado. *Pueden ser de forma ascendente y de forma descendente.

Contadores

Contador en Anillo

Estado 7 111

- Contador Prefijable - Contador Ascendente/ Descendente

Estado 0 000

Estado 1 001

Estado 6 110

Estado 2 010 Estado 5 101

Estado 4 100

Estado 3 011

Figura 3.2: Diagrama de estados de un contador de 3 bits en anillo 3

TOCCI Ronald (2000). “Sistemas Digitales - Principios y Aplicaciones” .pág. 318

Página 67

En electrónica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por tanto se requiere utilizar un contador, en nuestro caso se tratará de un contador tipo anillo. Por otra parte, en nuestros días estamos rodeados de dispositivos que disponen de algún tipo de contador digital, incluso en la mayoría de los electrodomésticos vienen equipados con uno. Un contador digital en anillo, básicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de conformar (escuadrar) las señales, de manera que el conteo de los pulsos no sea alterado por señales no deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final. Estos impulsos son acumulados en un contador propiamente dicho cuyo resultado, se presenta mediante un visor que puede estar constituido por una serie de sencillos dígitos de siete segmentos o en su caso mediante una sofisticada pantalla de plasma. En electrónica digital un contador tipo anillo es un circuito secuencial construido a partir de biestable y puertas lógicas capaces de realizar el cómputo de los impulsos que recibe la entrada destinada a tal efecto Por consiguiente para conteos repetitivos utilizamos contadores en anillo los cuales tendrán un N número de estados ya sea en forma ascendente o descendente, síncrona o asíncrona ira cambiando de estado. Este puede ser muy útil cuando la secuencia de un conteo regresa al inicio o al punto de partida y es infinita ya que los contadores sin control son contadores en anillo. Para el diseño de contadores en anillo podemos elegir las configuraciones síncronas o asíncronas pero debemos buscar cual es la utilidad, si requiere precisión; ya que de esos parámetros dependerá el diseño del circuitos porque si utilizamos el diseños en forma síncrona será más compleja pero el conteo será más exacto y si utilizamos el

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diseño en forma asíncrona la configuración será un poco más fácil pero carecerá de exactitud. En si los contadores en anillo son tan importantes como los demás contadores ya de que aquí parte los demás contadores y debemos darle la utilidad necesaria y más adelante los estudiaremos a profundidad con ejercicios propuesto y prácticos. COMENTARIOS Y APORTE PERSONAL Por defecto todos los contadores que se implementen son cíclicos es decir en anillo. El mejor modo de implementar contadores es con Flip-Flops JK debido a las condiciones no importa, lo que favorece en la simplificación del circuito. La implementación de contadores en anillo se los puede hacer de forma ascendente y de forma descendente. La señal de reloj puede ser de forma síncrona y asíncrona según las necesidades del circuito a implementarse.

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EJERCICIOS EJERCICIOS RESUELTOS

1) Diseñar e Implementar un Mod 5 ascendente/síncrono en anillo con FF JK

Qn

Qn+1

A

B

C

A

B

C

JA

KA

JB

KB

JC

KC

0

0

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1

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1

1

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J

Q

Mapas de Karnaugh Implementación

J

J

B

A K

Q

Q

K

Q C

Q

K

Q

CLK

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Grafico 1: Implementación del Mod 5 ascendente/síncrono en anillo

SIMULACION

2) Diseñar e Implementar un Mod 10 ascendente/síncrono en anillo con FF JK

Qn D

C

Qn+1 B

A

D

C

B

A

JD

KD

JC

KC

JB

KB

JA

KA

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1

0

0

0

X

1

X

X

1

X

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

X

X

0

0

X

1

X

0

1

0

0

0

1

1

0

0

X

X

0

1

X

X

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

X

X

0

X

0

1

X

0

1

1

0

1

0

0

0

1

X

X

1

X

1

X

1

1

0

0

1

1

0

0

1

X

0

0

X

0

X

1

X

1

0

0

0

0

0

0

0

X

1

0

X

0

X

X

1

1

0

1

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

0

1

0

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

1

0

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

1

0

0

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

1

1

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

1

1

0

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Implementación

J

Q

J

J

B

A K

Q

Q

K

Q

J

C Q

K

Q Página 72

D Q

K

Q

SIMULACIÓN 3) gDiseñar e Implementar un Mod 8 descendente/síncrono en anillo con FF JK

Qn

Qn+1

A

B

C

A

B

C

JA

KA

JB

KB

JC

KC

0

0

0

0

0

1

0

X

0

X

1

X

0

0

1

0

1

0

0

X

1

X

X

1

0

1

0

0

1

1

0

X

X

0

1

X

0

1

1

1

0

0

1

X

X

1

X

1

1

0

0

1

0

1

X

0

0

X

1

X

1

0

1

1

1

0

X

0

1

X

X

1

1

1

0

1

1

1

X

0

X

0

1

X

Página 73

1

1

1

0

0

0

X

1

X

1

X

1

J

Q

Mapas de Karnaugh

IMPLENTACIÓN

J

Q

J B

C

CLK K

Q

Q

K

A Q

K

Q

SIMULACIÓN

Página 74

EJERCICIOS PLANTEADOS

1) Diseñar un contador Mod 8 ascendente/asíncrono en anillo con FF JK 2) Diseñar un contador Mod 6 descendente/síncrono en anillo con FF JK 3) Diseñar un contador mod 16 ascendente/síncrono en anillo con FF JK

PRÁCTICAS (GUÍAS DE PRÁCTICA) PRACTICA #1 TEMA Contador Prefijables Mod 8 Ascendente/Descendente síncrono en Anillo utilizando FF J-K-set-reset. OBJETIVOS Objetivo general Implementar un contador Prefijables Mod 8 Ascendente/Descendente síncrono en Anillo utilizando FF J-K-set-reset. Objetivos específicos 

Demostrar los conocimientos adquiridos en clases para el diseño del contador Mod 8 Prefijables A/D.



Verificar el correcto funcionamiento del contador mediante el simulador Proteus y de forma práctica.



Analizar el desempeño que realiza el set y reset en el biestable.



Observar el comportamiento de las señales de control en el funcionamiento del contador.

Página 75

MARCO TEÓRICO Contador Prefijables Mod 8 A/D síncrono en Anillo con FFs J-K-set-reset. Los contadores Prefijables nos permiten definir el estado de inicio en el cual empezara el conteo ya sea de forma ascendente, descendente o ascendente/descendente de anillo, síncronos o asíncronos todo de acuerdo al diseño que se realice. Los biestable Jk constan de un set y reset que nos permiten definir los estados en los que se realizará una modificación o en el estado en que se aplicara un reset para continuar con el conteo. Cabe resaltar que existen diversas formas de realizar un contador Prefijables para que inicie desde un estado asignado pero esto se dará una sola vez en el primer ciclo, o implementar un contador Prefijables para que siempre se inicie desde un estado asignado, todo esto dependerá de la circuitería lógica que cada uno diseñe para el funcionamiento del contador. DESCRIPCIÓN DE MATERIALES -

12 Resistencias de 220 Ω

-

2 Flip-Flops JK (74LS76)

-

2 compuerta NAND (74LS00)

-

1 compuerta AND 2 entradas (74LS08)

-

1 compuerta AND 3 entradas (74LS11)

-

1 compuerta OR 2 entradas (74LS32)

-

1 compuerta NOT 2 entradas (74LS04)

-

1 decodificador BCD a 7 segmentos cátodo común(74LS48)

-

1 display 7 segmentos de cátodo común

-

2 dip switch

-

Protoboard

-

Cables

PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO

Página 76

1. Verificamos que el diagrama del diseño del circuito a implementarse este correcto. 2. Verificamos que tengamos todos los materiales de la práctica 3. Con la ayuda del diagrama del circuito procedemos a armarlo en la protoboard (tener cuidado al utilizar las compuertas verificar su funcionamiento) 4. Comprobamos el correcto funcionamiento del circuito 5. El circuito está listo para ser utilizado. DIAGRAMA DEL CIRCUITO

RESULTADOS ESPERADOS: 

Se comprobó el funcionamiento del contador de la mejor manera



La primera señal de control nos permite establecer el estado de inicio del conteo (0) y para ponerlo en marcha cambiamos a (1) y la segunda señal de control permite el manejo del conteo de forma ascendente (0) o descendente (1).

Página 77



El estado de inicio puede ser asignado según nuestra conveniencia pueden ser cualquiera de los 8 estados.

RESULTADOS OBTENIDOS: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ CONCLUSIONES: 

El contador Mod 8 prefijable A/D síncrono con FF J-K-set-reset funciona correctamente tanto en el simulador como en la práctica.



La primera señales de control nos permite establecer el estado de inicio del conteo y la segunda señal de control realiza

el conteo ascendente o

descendente según el estado en el que se los ponga. 

Con los conocimientos adquiridos podremos diseñar contadores de manera efectiva.

RECOMENDACIONES 

Realizar el diseño del contador de forma manual luego simularlo y al final hacer de forma práctica en la protoboard.



Tener todos los materiales disponibles para facilitar la implementación del contador.



Investigar el funcionamiento del FF J-k-set-reset para tener las ideas claras del diseño.



Colocar todos los materiales de forma correcta y de igual manera las diferentes conexiones.

Página 78

PRACTICA #2 TEMA Contador Prefijable Mod 8 Ascendente/Descendente síncrono en Anillo utilizando el circuito integrado 74193 OBJETIVOS Objetivo general Implementar un contador Prefijable Mod 8 Ascendente/Descendente síncrono en Anillo utilizando circuitos integrados Objetivos específicos 

Utilizar contador prefijable síncrono 74193 en la implementación del circuito.



Verificar el correcto funcionamiento del contador mediante el simulador Proteus y de forma práctica.



Analizar las semejanzas y desigualdades entre el circuito realizado con FF y el circuito utilizando CI 74193

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO Cuando el selector esté en estado bajo el circuito será un contador módulo 8 ascendente y cuando esté en alto el circuito funcionará de la manera inversa, es decir, en forma descendente. El selector PL en alto permitirá al circuito funcionar adecuadamente y cuando éste esté en bajo, el circuito cargará el número prefijado en el dip switch. MARCO TEÓRICO Contador Prefijable Mod 8 A/D síncrono en Anillo con CI 74193 Los contadores Prefijables nos permiten definir el estado de inicio en el cual empezará el conteo ya sea de forma ascendente, descendente o ascendente/descendente de anillo, síncronos o asíncronos todo de acuerdo al diseño que se realice.

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DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES -

12 resistencias de 330 Ω

-

1 compuerta NAND (7400)

-

1 contador síncrono BCD (74193)

-

1 decodificador BCD a 7 segmentos cátodo común(7448)

-

1 display 7 segmentos de cátodo común

-

2 dip switch

-

Protoboard

-

Cables

PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO 1. Realizamos la parte de desmultiplicación, que es la que nos va a permitir que la señal de reloj pase al reloj del contador ascendente o al reloj del contador descendente. 2. Con la ayuda del data sheet del 74193, armamos la parte del contador prefijable ascendente descendente. 3. Procedemos a verificar las salidas para que éstas sean ingresadas al decodificador BCD que manejará al display de 7 segmentos de cátodo común. 4. Comprobamos el funcionamiento correcto del circuito. DIAGRAMA DEL CIRCUITO U1 15 1 10 9

0 1

5 4 11 14

1

U2

D0 D1 D2 D3

Q0 Q1 Q2 Q3

UP DN PL MR

TCU TCD

3 2 6 7 12 13

7 1 2 6 4 5 3

A B C D BI/RBO RBI LT

QA QB QC QD QE QF QG

13 12 11 10 9 15 14

74LS48

74LS193

R1 10k

1

DSW1 4 3

OFF

ON

1 2

0

DIPSW_2

U3:A 1 3 2 74LS00

U3:B U4

4 6 5

NOT

74LS00

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RESULTADOS ESPERADOS: 

Comprobar que el funcionamiento del circuito sea de acuerdo al realizado en la simulación.



La primera señal de control nos permite establecer el estado de inicio del conteo (0) y para ponerlo en marcha cambiamos a (1) y la segunda señal de control permite el manejo del conteo de forma ascendente (0) o descendente (1).



El estado de inicio puede ser asignado según nuestra conveniencia pueden ser cualquiera de los 8 estados.



_________________________________________________________________ _______________________________________________________________

RESULTADOS OBTENIDOS: 

_________________________________________________________________ _______________________________________________________________



_________________________________________________________________ _______________________________________________________________



_________________________________________________________________ _______________________________________________________________

CONCLUSIONES: 

El contador Mod 8 prefijable A/D síncrono con el CI 74193 es más fácil de realizar que el implementado con FF.



Las señales de control nos permiten establecer el estado de inicio del conteo y la segunda señal de control realiza el conteo ascendente o descendente según el estado en el que se los ponga.

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

_________________________________________________________________ _______________________________________________________________

RECOMENDACIONES 

Realizar el diseño del contador de forma manual luego simularlo y al final hacer de forma práctica en la protoboard.



Tener todos los materiales disponibles para facilitar la implementación del contador.



Investigar el funcionamiento del FF J-k-set-reset para tener las ideas claras del diseño.



Colocar todos los materiales de forma correcta y de igual manera las diferentes conexiones.



_________________________________________________________________ _______________________________________________________________

Página 82

Página 83

Contadores Prefijables y Fijables REFERENCIA CIENTIFICAS [1]En muchos contadores síncronos y algunos asíncronos, se puede fijar el número inicial desde que el contador empieza a contar, es decir, son contadores con precarga. En los contadores síncronos hay dos formas de realizar la precarga: asíncrona y síncrona. Los contadores asíncronos solo presentan la posibilidad de realizar la precarga síncrona. [1]La precarga asíncrona se realiza independientemente de la señal reloj, utilizando las señales asíncronas preset y clear y una señal (PL)’ encargada de gestionar la precarga del contador. En muchos contadores síncronos se utiliza la precarga síncrona. Esta se lleva a cabo durante el flanco activo de la señal de reloj una vez que se activa la señal de control de precarga.

4.1.

Cont. Prefijables Síncronos

[2] Muchos contadores síncronos paralelos de CI emplean el pre establecimiento síncrono con la que el contador es prefijado durante la misma transición activa de la señal de reloj que se emplea para el conteo. El nivel lógico aplicado en la entrada. [2] Muchos contadores síncronos (Paralelos) que están disponibles en CI, están diseñados para ser prefijables; en otras palabras, se pueden prefijar en cualquier valor inicial de conteo, ya sea en forma síncrona (Independiente de la señal de reloj) o síncrona (durante la señal del reloj). Esta operación de prefijo también se la llama carga de contador. [3]Los contadores empleados en los sistemas digitales con frecuencia requieren una capacidad de carga en paralelo para transferir un número inicial binario antes de la operación de conteo. En la figura siguiente se muestra el diagrama lógico de un registro que tiene la capacidad de cargar en paralelo y también puede operar como un contador. Si la carga de entrada es 0 y el control de cuentas de entrada es 1, el circuito opera como un contador. El dispositivo 74LS169 contiene un contador up/down de 4 bits con pre-carga. La figura P7.18 presenta la distribución de plantillas así como una descripción de las mismas.

4.2.

Cont. Prefijables Asíncronos

[4]Es un contador que además de poder ser ascendente descendente, también puede tener pre carga: esto es, tener la posibilidad de cargar un valor inicial con el que comenzar la cuenta.

Página 84

La figura 7.19 muestra el circuito lógico correspondiente a un contador con pre establecimiento ascendente de tres bits. Las entradas J, K y CLK están alambradas de modo que la operación de conteo sea ascendente. Las entradas asíncronas preestablecer y restablecer se alambran de modo que se pueda llevar a cabo el pre establecimiento en forma asíncrona.

Figura 4.1: Contador binario de 4-bits con carga paralela

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Figura 4.2: Contador paralelo prefijable con carga asíncrona SINTESIS Los contadores prefijables básicamente se basan en el ajuste de un estado para que sea el inicio del conteo, desventajosamente esta selección solo funciona para un solo conteo, para el siguiente conteo el circuito comienza desde su estado original de inicio, estos pueden ser síncronos y asíncronos de acuerdo a la señal de reloj, los contadores prefijables síncronos dependen de la señal de reloj debido a que esta va conectada a todos los Flip Flops eliminando el estado no deseado, en cambio los contadores asíncronos dependen de la salida de otro Flip Flop, estos dos tipos de contadores los podemos encontrar en circuitos integrados que nos sirven para realizar algún tipo de conteo que haya quedado inconcluso y se necesite de un estado fijo para seguir con el conteo.

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Página 89

EJERCICIOS EJERCICIOS RESUELTOS 1) Diseñar un contador mod 12, prefijable, síncrono, de anillo, utilizando lógica combinaciones y flip-flops jk. a) Encontramos las tablas para el diseño basándonos en las características del contador y la tabla de excitación del flip-flop jk.

Página 90

Tabla 4.1: Funcionamiento del contador b) A continuación procedemos a la simplificación de los mapas k para la obtención de las ecuaciones del circuito.

Página 91

c) Se dibuja el diagrama del circuito.

Página 92

Figura 4.3: contador mod 12, prefijable, síncrono, de anillo, utilizando lógica combinaciones y flip-flops jk.

Página 93

2) Diseñar un contador mod 16, asíncrono, prefijable, ascendente-descendente utilizando flip-flops jk y utilizando multiplexores 2/1.

Página 94

Figura 4.4: Contador mod 16, asíncrono, prefijable, ascendentedescendente utilizando flip-flops jk y utilizando multiplexores 2/1

Página 95

3) Diseñar un contador mod 11, síncrono, prefijable, descendente, uniciclico, utilizando flipflops tipo D y compuertas nand. a) Encontramos las tablas para el diseño basándonos en las características del contador y la tabla de excitación del flip-flop D.

Página 96

Tabla 4.2: Funcionamiento del contador b) A continuación procedemos a la simplificación de los mapas k para la obtención de las ecuaciones del circuito.

Página 97

c) Se dibuja el diagrama del circuito.

Página 98

Figura 4.5: Contador mod 11, síncrono, prefijable, descendente, uniciclico con flip-flops tipo D y compuertas nand. Página 99

4.3.

Ejercicios Propuestos 1) Diseñar un contador asíncrono, mod 10 ascendente, unicíclico, prefijable. 2) Diseñar un contador MOD 12, prefijable, síncrono, de anillo utilizando lógica combinacional y “flip-flops” jk 3) Diseñar un contador MOD 8, ascendente-descendente, síncrono, prefijable de anillo, utilizando lógica combinacional y “flip-flops” jk

4.4.

Solución a Ejercicios Propuestos

1) Diseñar un contador asíncrono, mod 10 ascendente, uniciclico, prefijable.

Página 100

Figura 4.6: MOD Contador asíncrono, mod de 10anillo ascendente, 2) Diseñar un contador 12, prefijable, síncrono, utilizando uniciclico, lógica prefijable. combinacional y “flip-flops” jk. a) Determinamos el número de “flip-flops” a utilizar

Necesitamos 4 “flip-flops” jk

Página 101

b) Determinamos las tablas de funcionamiento del contador

Tabla 4.3: Funcionamiento del contador c) Obtenemos las tablas para realizar el diseño a partir de la tabla de excitación del “flip-flop” jk

Figura 4.4: Diseño del contador basado en la tabla de excitación del “flipflop” jk Página 102

d) Procedemos a obtener las ecuaciones para la implementación simplificando las tablas de diseño por el método de los mapas k.

e) Se procede a implementar el circuito con los datos obtenidos.

Página 103

Figura 4.7: Contador MOD 12, prefijable, síncrono, de anillo 3) Diseñar un contador MOD 8, ascendente-descendente, síncrono, prefijable de anillo, utilizando lógica combinacional y “flip-flops” jk utilizando lógica combinacional y “flip-flops” jk

Página 104

a) Determinamos el número de flip-flops a utilizar

Necesitamos 3 “flip-flops” jk b) Determinamos las tablas de funcionamiento del contador

Figura 4.5: Funcionamiento del contador

c) Obtenemos las tablas para realizar el diseño a partir de la tabla de excitación del “flip-flop” d

Página 105

Figura 4.6: Diseño del contador basado en la tabla de excitación del “flip-flop” jk

d) Procedemos a obtener las ecuaciones para la implementación simplificando las tablas de diseño por el método de los mapas k.

Página 106

e) Se procede a implementar el circuito con los datos obtenidos.

Figura 4.8: Contador MOD 8, ascendente-descendente, síncrono, prefijable de anillo, utilizando lógica combinacional y “flip-flops” jk. Página 107

EJERCICIOS PLANTEADOS EJERCICO #1 Diseño de un contador síncrono capaz de realizar cuatro diferentes tipos de conteos. 1. OBJETIVOS General: 

Diseñar e implementar un contador síncrono MOD 8 con 4 tipos de conteo.

Específicos:   

Diseñar un contador síncrono utilizando flip-flops y lógica combinacional que genere 4 tipos de conteo. Simular el contador diseñado en un software para corregir los posibles errores. Implementar el contador diseñado y verificar su funcionamiento.

2. MARCO TEORICO CONTADORES SINCRONOS Un contador síncrono es un circuito lógico secuencial que se caracteriza por realizar un disparo simultáneo en los elementos de memoria en coordinación con cada pulso de reloj. El diseño de este tipo de contadores está basado en la lógica conbinacional para crear un circuito de control el cual controla los elementos de memoria para que realizan el conteo, de este modo se disminuye los tiempos de propagación de cada señal evitando de este modo los posibles errores que pueden generarse.

Entradas

Salidas ELEMENTOS DE MEMORIA

clk

CIRCUITO LÓGICO CONBINACIONAL DE CONTROL

Figura 1: diagrama en bloques de un contador síncrono.

Página 108

En la figura 1 se muestra la estructura en bloques de un contador síncrono de n entradas (en caso de ser prefijable) y n salidas, además se observa que el circuito genera los conteos en base a una etapa de control la cual está diseñada en base a las características establecidas. 3. MATERIALES  4 Flip-flops jk (CI 7476).  2 Compuertas AND de 3 entradas (CI 7411).  1 Compuerta AND de 2 entradas (CI 7408).  3 Compuertas OR de 2 entradas (CI 7432).  2 Compuertas XOR de 2 entradas (CI 74386).  2 Compuertas NOT (CI 7404).  1 Decodificador BCD-7 segmentos (CI 7447).  1 Display de ánodo común.  1 Deepswitch de 2 posiciones.  1 Fuente de voltaje de 5v  9 resistencias de 220

4. DIAGRAMAS Y ESQUEMAS

5. PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO 1) Se realizó la selección del contador a implementarse y decidir cuáles son los diferentes conteos que va realizar. 2) Es adecuado que el contador realice cuatro tipos de conteos y así utilizar dos señales de selección.

Página 109

3) Decidimos que los conteos podrán ser ascendentes o descendentes y a su vez podrían tener saltos de 1 o 2 unidades. 4) Se realizó el diseño del circuito a implementarse, lo cual se detalla a continuación

Descen, saltos 2

Descen, saltos 1

Ascen, saltos 2

Ascen, saltos 1

X 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

BC XYA 00 01 11 10

ESTADO ACTUAL A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

000

001

011

010

110

11

101

100

0 0 1 0

X X X X

X X X X

0 0 1 1

1 1 0 0

X X X X

X X X X

1 0 0 0

̅

̅

̅ ̅ ̅ ̅ BC XYA 00 01 11 10

̅

(

01 11 10

BC XYA 00 01 11 10

KA X X X X 0 0 0 1 X X X X 0 0 1 1 X X X X 1 0 0 0 X X X X 1 1 0 0

JB 0 1 X X 0 1 X X 0 1 X X 1 1 X X 1 1 X X 1 0 X X 1 1 X X 1 1 X X

KB X X 0 1 X X 0 1 X X 1 1 X X 1 1 X X 1 0 X X 1 1 X X 1 1 X X 1 1

JC 1 X 1 X 1 X 1 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 1 X 1 X 1 X 0 X 0 X 0 X 0 X

KC X 1 X 1 X 1 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 1 X 1 X 1 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0

000

001

011

010

110

11

101

100

X X X X

0 0 1 0

0 0 1 1

X X X X

X X X X

1 1 0 0

1 0 0 0

X X X X

̅ ̅

̅

(

)

)

001

011

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11

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0 1 X X

0 1 X X

1 1 X X

1 1 X X

1 1 X X

1 1 X X

1 0 X X

1 0 X X

BC XYA 00 01 11 10

000

001

011

010

110

11

101

100

X X 1 0

X X 1 0

X X 1 1

X X 1 1

X X 1 1

X X 1 1

X X 0 1

X X 0 1

̅ )

( 00

JA 0 0 0 1 X X X X 0 0 1 1 X X X X 1 0 0 0 X X X X 1 1 0 0 X X X X

̅

000

̅ BC XYA

ESTADO SIGUIENTE A B C 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1

̅

̅ (

000

001

011

010

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11

101

100

1 X X 1

1 1 X 1

0 X X 0

0 X X 0

0 X X 0

0 X X 0

1 X X 1

1 X X 1

BC XYA 00 01 11 10

)

000

001

011

010

110

11

101

100

X 1 1 X

X 1 1 X

X X X X

X X X X

X X X X

X X X X

X 1 1 X

X 1 1 X

𝐾𝐶

𝑌̅

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5) Se simuló el circuito en PROTEUS, para visualizar el funcionamiento y corregir errores 6) Se procederá a implementar el circuito en el laboratorio y se observara si se obtuvieron los resultados esperados. 6. RESULTADOS ESPERADOS  Se espera que el circuito tenga 4 diferentes tipos de conteo.  Los tipos de conteo se deben generar de acuerdo a la combinación en las entradas de control tal como se muestra en la tabla 1. Combinación en las entradas de control 00 01 10

Tipo de conteo que realiza Cuenta en forma ascendente con saltos de 1 Cuenta en forma ascendente con saltos de 2 Cuenta en forma descendente con saltos de 1

Tabla 1: Tipos de conteo del circuito de acuerdo a la combinación en las entradas de control. 11



Cuenta en forma descendente con saltos de 2 Mostrar la secuencia en un display de ánodo común para una mejor visualización.

Resultados Obtenidos: 

……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 7. CONCLUSIONES  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… RECOMENDACIONES  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………  ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

EJERCICIO Contador síncrono ascendente/descendente, mod 16, controlado por una entrada, utilizando contadores en circuito integrado 2. OBJETIVOS General: 

Diseñar e implementar un contador síncrono MOD 16 ascendente descendente utilizando contadores en CI.

Específicos:   

Diseñar un contador síncrono MOD 16 utilizando lógica combinacional y contadores en circuitos integrados. Simular el contador diseñado en un software para corregir los posibles errores y verificar su funcionamiento. Implementar el contador diseñado y verificar su funcionamiento en el laboratorio.

3. MARCO TEORICO CONTADORES EN CIRCUITOS INTEGRADOS En la actualidad, son muy utilizados los contadores encapsulados en pastillas o chips, pues poseen muchas ventajas con respecto a los diseñados con lógica combinacional y flip-flops. Las ventajas que ofrecen estos contadores encapsulados son:    

Ahorran espacio haciendo que el circuito sea de tamaño reducido. Como los tiempos de propagación de las señales son muy bajos, existe menor probabilidad de que se produzcan errores. Evitan la perdida de información a través de las conexiones cableadas pues un CI posee estas conexiones internamente. La lógica combinacional de control (en caso de necesitarse) se torna muy sencilla para realizar controles en el contador.

Tipos de contadores en CI A los contadores en circuitos integrados se los puede clasificar en 2 grandes grupos: a) De acuerdo a su estructura interna:  Síncronos.  Asíncronos. b) De acuerdo a la tecnología de fabricación:  TTL (Lógica de transistor a transistor).

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

C-MOS (Metal oxido semiconductor complementario).

4. MATERIALES  CI 74193 (Contador síncrono, ascendente/descendente, MOD 16).  CI 7447 (Decodificador BCD – 7 segmentos).  CI 7411 (Compuertas AND de 3 entradas).  2 resistencias de 220 .  CI 7404 (Compuerta NOT).  1 Deepswitch.  Cables de conexión.  Protoboard.  Fuente de voltaje de 5 . 5. DIAGRAMAS Y ESQUEMAS

6. PROCEDIMIENTO 7) Se procedió a buscar el circuito integrado y las compuertas para diseñar el circuito mencionado anteriormente. 8) Como el CI 74193 posee 2 entradas controladas por señal reloj para determinar el tipo de conteo, se necesita diseñar un demultiplexor 1 a 2 para inyectar dicha señal en el contador.

Tabla2: Tabla de verdad de demultiplexor 1/2

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ES 𝑆

𝐸 𝑆̅ 𝐼

𝑆

𝐸𝑆𝐼

I ES ES I I

Figura 1: Mapas K para obtener las ecuaciones lógicas en su mínima expresión. 9) Se procederá a implementar el circuito en el laboratorio y se observara si se obtuvieron los resultados esperados. 7. RESULTADOS ESPERADOS  Se espera que el circuito tenga 2 tipos de conteo (ascendente/descendente), utilizando una entrada de control.  Los tipos de conteo se deben generar de acuerdo al estado lógico presente en la entrada de control como se muestra en la tabla 1. Nivel lógico en la entrada de control 0 1

Tipo de conteo que realiza Cuenta en forma ascendente. Cuenta en forma descendente

Tabla 1: Tipos de conteo del circuito de acuerdo al nivel lógico en la entrada de control. 

Mostrar la secuencia en un display de ánodo común para una mejor visualización.

Resultados Obtenidos:      

……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… RECOMENDACIONES ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

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Bibliografía Cecilio Blanco Viejo, “Fundamentos de electrónica digital”, en circuitos digitales, ed. Paraninfo S.A., Madrid, 2005, PP. 261. Tocci, Ronald J. y Widmer, “Sistemas Digitales Principios y aplicación”, Ed. Pearson Educación, México, 2003, PP. 317-319. Morris, Mano, “Diseño Digital”, ed. Pearson Educación, México, 2003, PP. 286-287 José M. Angulo, “Electrónica Digital y Micro programable”, Ed. Paraninfo S.A, Madrid, 2007, pp. 144-145. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES de Thomas L. Floyd, Edición 9, Capítulo 8.

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BANCO DE PREGUNTAS EVALUACION 1.)¿Cuáles son las diferencias entre un circuito contador síncrono y un asíncrono? a) Tiempo de propagación b) Diseño combinacional c) Conexión a la señal de reloj (CLK) d) Todas las anteriores 2.)¿Cuál es la característica principal de un contador asíncrono? a) Se emplea flip-flops tipo J-K b) Se emplea flip-flops tipo D c) Únicamente el primer flip-flop se conecta a la señal de reloj d) Todos los flip-flops se conectan en cascada 3.)¿Cuál es la característica principal de un contador síncrono? a.) Se emplea flip-flops tipo J-K b.) Todos los flip-flops se conectan a la señal de reloj c.) Únicamente el primer flip-flop se conecta a la señal de reloj d.) Todos los flip-flops se conectan en cascada 4.)¿A qué se refiere un contador Mod Base 2? a.) Que todos los flip-flops están conectados a la señal de reloj b.) Que el contador genera un conteo ascendente c.) Que el contador genera un conteo descendente d.) Que el contador genera todos los estados posibles según el número de flip-flops e.) Que el contador genera todos los 2n estados f.) Todas las anteriores

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5.) ¿Qué es un contador digital? a) Ayuda a desplazar datos almacenados por cada flanco activo de reloj. b) Grupo de flip-flops dispuestos de tal manera que su salida proporcionen una secuencia. c) Son pulsos de reloj aleatorios. d) Permite realizar un corrimiento de datos. 6.) ¿Qué características tienen los contadores digitales? a) Cuenta ascendente o descendentemente c) Entrada serie salida paralelo. d) Operación síncrona o asíncrona. e) Presenta gran números de variantes. 7.) ¿Qué es un contador ascendente/descendente? a) Es todo circuito secuencial capaz de almacenar en cada momento el número de pulsos aplicados a una determinada entrada de circuito. b) Lleva una conexión un tanto diferente sobre los flip-flops, esto aumenta la complejidad. c) Está constituido por un conjunto de flip-flops en los que los pulsos de reloj se aplican a la entrada. d) Contador capaz de procesar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia. 8.) ¿Qué es un contador síncrono ascendente descendente? a.) La señal de control permite que la carga de los datos sea en forma paralela, y el desplazamiento a lo largo de los biestable de los datos cargados. b) Admite una entrada en serie. c) Es aquel capaz de contar en una secuencia determinada en cualquier dirección. d) Registro de desplazamiento de 8 bits con entrada paralelo y salida en serie.

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9.) El contador 74193 se refiere a: a) Contador descendente MOD-2 b) Contador ascendente/descendente prefijable MOD-16 c) Registro de desplazamiento d) Contador ascendente MOD-16

10.) Contador ascendente: a) Responderá a las TPP en una de las dos entradas de reloj. b) Funciona con cada flanco activo de reloj c) Almacena datos d) Alcanza mayores velocidades 11.) Las salidas de conteo deben ser en forma: a) Regular, y se encuentra siempre presente en las salidas Q3 hasta Q0 de los flip-flops. c) De control baja. d) Paralela e) Serial 12.) Salidas finales de conteo se utilizan cuando: a) Los datos ingresan en forma paralela y se obtienen en forma serial. b) Es un grupo de flip-flops conectados uno a continuación del otro. c) Realizan un corrimiento de datos hacia la izquierda o hacia la derecha. d) Dos o más unidades del 74193 se conectan como contador con etapas múltiples. 13.) ¿Defina que es un contador en anillo?

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_____________________________________________________________ 14.) ¿A los contadores en anillo se les conoce también como contadores? a) Prefijables b) Concéntricos c) Cíclicos d) Ninguna 15.) ¿En los contadores en anillo tenemos un N número de estados que pueden ser de forma?

16.) ¿Cuando un contador anillo se encuentra en el último estado genera un salto hacia? a) Hacia el segundo estado b) Hacia el primer estado c) Hacia el estado intermedio del contador dependiendo el MOD d) Ninguna de las respuestas 17.) ¿Cómo sabemos que numero de Flips-Flops necesitamos para implementar un contador Mod a la enésima(n) ) ) ) d) Ninguna de los anteriores 18.) ¿Por qué razón al momento de usar Flips-Flops JK nos facilita la implementación de nuestros contadores?

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19.).- ¿Que tabla perteneciente a los diferentes tipos De Flips-Flops nos permite hacer el diseño de nuestros contadores? a) Tabla Característica b) Tabla de Excitación c) Tabla de Transición d) Ninguna 20.) ¿En los contadores tipo anillo las salidas nos van a mostrar si son ascendentes o descendentes cuales? a) Ascendentes Salida Normal b) Ascendentes Salida Negada c) Descendentes Salida Normal d) Descendentes Salida Negada 21.) ¿Los contadores con precarga son: a) Contadores asíncronos b) Contadores síncronos c) Contadores asíncronos y síncronos d) Contadores unicíclicos 22.) Los contadores síncronos tienen dos formas de realizar la precarga: a) Asíncrono b) Síncrono c) Asíncrono y síncrona d) Ninguna de las anteriores 23.) La precarga asíncrona se realiza independientemente de:

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a.) Preset b) Reset c) Señal de reloj d) Señal (PL) 24.) Se encarga de gestionar la precarga del contador a) Preset b) Reset c) Señal de reloj d) Señal (PL) 25.) La precarga síncrona se lleva a cabo: a) Durante el flanco activo de la señal de reloj b) Durante el flanco pasivo de la señal de reloj c) Durante el flanco activo-pasivo de la señal de reloj d) Durante el flanco pasivo-activo de la señal de reloj 26.) Cuando el contador es prefijado durante la misma transición activa de la señal de reloj que se emplea para el conteo se emplea: a) contadores síncronos paralelos con pre establecimiento síncrono b) contadores síncronos paralelos con pre establecimiento asíncrono c) contadores síncronos paralelos con pre establecimiento síncrono-asíncrono d) Ninguna de las anteriores 27.) Los contadores 121íncronos pueden ser fijados: a) Cualquier valor b) Depende condición del reset

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d) Depende de la lógica combinacional e) En el dato que nos da el DATASHEET 28.) Se pueden prefijar en cualquier valor inicial de conteo, ya sea en forma síncrona (Independiente de la señal de reloj) o síncrona (durante la señal del reloj). a) Recarga de contador b) Carga de contador c) Fijación del contador d) Prestablecimiento del contador 29.) ¿A qué se refiere un contador Mod No Base 2? a) Que el contador genera un conteo ascendente b) Que el contador genera un conteo descendente c) Que el contador genera todos los estados posibles según el número de flip-flops d) Que el contador solo genera ciertos estados pero no genera los 2n estados e) Todas las anteriores 30.) ¿Con qué otro nombre se les denomina a los contadores asíncronos? a) Como contadores con propagación b) Como contadores de sincronizados c) Como contadores con retardo d) Todas las anteriores

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SOLUCIÓN DE LAS PREGUNTAS: 1.)¿Cuáles son las diferencias entre un circuito contador síncrono y un asíncrono? c) Conexión a la señal de reloj (CLK) 2.)¿Cuál es la característica principal de un contador asíncrono? c) Únicamente el primer flip-flop se conecta a la señal de reloj 3.)¿Cuál es la característica principal de un contador síncrono? b.) Todos los flip-flops se conectan a la señal de reloj 4.)¿A qué se refiere un contador Mod Base 2? e.) Que el contador genera todos los 2n estados 5.) Qué es un contador digital? Grupo de flip-flops dispuestos de tal manera que su salida proporcione una secuencia. 6.) ¿Qué características tienen los contadores digitales? Cuenta ascendente o descendentemente Operación síncrona o asíncrona. 7.) ¿Qué es un contador ascendente/descendente? Contador capaz de procesar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia. 8.) ¿Qué es un contador síncrono ascendente descendente? Es aquel capaz de contar en una secuencia determinada en cualquier dirección. 9.) El contador 74193 se refiere a: Contador ascendente/descendente Prefijables MOD-16 10.) Contador ascendente: Responderá a las TPP en una de las dos entradas de reloj. 11.) Las salidas de conteo deben ser en forma: Regular, y se encuentra siempre presente en las salidas Q3 hasta Q0 de los flip-flops. 12.) Salidas finales de conteo se utilizan cuando: Dos o más unidades del 74193 se conectan como contador con etapas múltiples.

13.)-Es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaces de realizar el cómputo de los impulsos que recibe la entrada destinada a tal efecto.

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14.) ¿A los contadores en anillo se les conoce también como contadores? c) Cíclicos 15.) ¿En los contadores en anillo tenemos un N número de estados que pueden ser de forma?

 Ascendente Síncrona  Ascendente Asíncrona  Descendente Síncrona  Descendente Asíncrona 16.) ¿Cuando un contador anillo se encuentra en el último estado genera un salto hacia? b) Hacia el primer estado 17.) ¿Cómo sabemos que numero de Flips-Flops necesitamos para implementar un contador Mod a la enésima(n)

; Donde n es el número de estados requeridos (Mod) y tiene que cumplircon la condición mencionada. ) 18.) ¿Por qué razón al momento de usar Flips-Flops JK nos facilita la implementación de nuestros contadores?

Porque la tabla de excitación de los Flips-Flops JK en sus estados siguientes tiene la condición prohibida que nos facilita la simplificación de de nuestro diseño. 19.).- ¿Que tabla perteneciente a los diferentes tipos De Flips-Flops nos permite hacer el diseño de nuestros contadores?

b) Tabla de Excitación 20.) ¿En los contadores tipo anillo las salidas nos van a mostrar si son ascendentes o descendentes cuáles?

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a) Ascendentes Salida Normal d) Descendentes Salida Negada 21.) ¿Los contadores con precarga son: c) Contadores asíncronos y síncronos 22.) Los contadores síncronos tienen dos formas de realizar la precarga: c) Asíncrono y síncrona

23.) La precarga asíncrona se realiza independientemente de: c) Señal de reloj 24.) Se encarga de gestionar la precarga del contador c) Señal de reloj 25.) La precarga síncrona se lleva a cabo: a) Durante el flanco activo de la señal de reloj 26.) Cuando el contador es prefijado durante la misma transición activa de la señal de reloj que se emplea para el conteo se emplea: a) contadores síncronos paralelos con pre establecimiento síncrono 27.) Los contadores síncronos pueden ser fijados: a) Cualquier valor 28.) Se pueden prefijar en cualquier valor inicial de conteo, ya sea en forma síncrona (Independiente de la señal de reloj) o síncrona (durante la señal del reloj). b) Carga de contador 29.) ¿A qué se refiere un contador Mod No Base 2? d) Que el contador solo genera ciertos estados pero no genera los 2n estados

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30.) ¿Con qué otro nombre se les denomina a los contadores asíncronos? a) Como contadores con propagación

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