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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN RELOJ DIGITAL MEDIANTE COMPUERTAS LOGICAS (DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN RELOJ DIGITAL MEDIANTE COMPUERTAS LOGICAS) Calle Flores, Iván Arturo1 ([email protected]), Cruz Ayala, Jhonatan2 ([email protected]), Ramos Quispe, Solange3 ([email protected]). 1Docente, Ingeniería Mecatrónica. Universidad Privada del Norte. Perú 2-3 Estudiantes, Ingeniería Mecatrónica. Universidad Privada del Norte. Perú

RESUMEN

En este presente trabajo realizaremos un reloj digital mediante compuertas logicas, Aplicando los conocimientos adquiridos en el curso de circuitos digitales. Se ha dividido este trabajo en dos partes, la primera parte consta del desarrollo del proyecto, en el cual se explica el procedimiento que se siguió para obtener el circuito del reloj digital; En la segunda parte se muestra el desarrollo de los circuitos en el programa Proteus Professional 8.0.

ABSTRACT In this present work we will realize a digital clock by means of logical circuits, Applying the knowledge acquired in the course of digital circuits. This work has been divided into two parts, the first part consists of the development of the project, which explains the procedure followed to obtain the digital clock circuit; the second part shows the development of circuits in the program Proteus Professional 8.0. Keywords: Digital clock, Integrated circuits

Palabras Claves: Reloj digital, circuitos integrados

I. Introducción. Desde hace muchos siglos el hombre estableció su relación con el tiempo, basado sobre todo en los fenómenos naturales constantes como el día y la noche, el movimiento del sol, de los planetas y de las estrellas. De esta manera se realizaron construcciones, calendarios, y otros elementos útiles para medir el tiempo; fue el nacimiento del

reloj. Los primeros relojes se construyeron utilizando la sombra del sol y su variación de acuerdo con la posición. Luego aparecieron los relojes mecánicos que han acompañado al hombre durante muchos años y de los cuales se han realizado verdaderas obras de arte. En el nacimiento y desarrollo de la tecnología electrónica, no podía faltar su aporte a la medición del tiempo. Esta ciencia ha facilitado la elaboración de relojes de todo tipo, desde modelos personales de muy bajo costo hasta sistemas altamente sofisticados cuya operación está controlada por un microprocesador miniatura con un tamaño de unos pocos milímetros. II.

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Desarrollo del trabajo de campo. Procedimiento de investigación componentes:

Asimismo, encontramos un integrado decodificador que trabaje con ánodo común. El cuál es el 74LS47 que transforma de A – G a BCD.

de

Con los conocimientos adquiridos durante el periodo del curso de circuitos digitales, nos percatamos que se podía hacer un reloj digital con compuertas lógicas. Por ello, investigamos que integrado era un contador módulo 10 para efectuar este proyecto. Hoy en día hay muchos integrados que son módulo 10, pero decidimos contar con el 74LS93, ya que es mucho más económico y tiene un CLEAR asíncrono.

También, utilizamos las compuertas AND y NOT para nuestro CLEAR y nuestra alarma. Los integrados son 74LS08 y 74LS04.

Por últimos, se ultimó se utilizaron 6 LCD de 7 segmentos ánodo común.

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otra para los segundos. Para sacar un módulo 60, sacamos el número binario del 6, ya que el de unidades se resetea solo y necesitamos el de las decenas. El código binario del 6 es 0110, procedemos a usar nuestra compuerta AND en el Q1 y Q2 y la salida ira conectada al CLEAR para que se resetee y vuelva a contar, como se muestra en la imagen:

Comprobación y simulación del reloj, alarma y calibrador: Con la ayuda del software PROTEUS, hemos podido simular nuestro reloj. Uniendo el 74LS47 al LCD de 7 segmentos como se muestra la imagen:

Asimismo, se unió el 74LS47 a nuestro contador 74LS90, como se muestra la imagen. Como también hacemos una pequeña simulación para poder ver que todo este marchando bien.

Terminada nuestra comprobación, hicimos nuestro contador módulo 60 dos veces, ya que los segundos y minutos es de 60. Para ello, necesitamos dos compuertas AND, una para los minutos y

Otra ventaja de usar el 74LS90, es que su CLEAR no es negada. El diagrama es la que muestra la imagen:

Además, usamos la misma lógica para sacar un módulo 24 para el contador de las horas. Para ello, también se utilizó una compuerta AND. Para este caso era necesario coger el número 2 de la decena de las horas y el 4 de la unidad. Su número binario del 2 es 0010 y del 4 es 0100. Con estos datos ya podíamos hacer nuestro contador, como se muestra la imagen:

Terminando el reloj y haberlos comprobado, nos dedicamos hacer su calibrador con pulsadores y usando dos integrados 74 LS90. Unos para calibrar los minutos y otro para los segundos. Como se muestra la imagen:

Habiendo verificado el funcionamiento del reloj, con la alarma y el calibrador, y ver que todo estaba bien. Hicimos nuestro diseño más ordenado el cual será adjuntado en los anexos. PRUEBA DEL PROTOBOARD:

CIRCUITO

EN

No obstante con la comprobación en la simulación de Proteus Professional 8.0, procedimos a implementar el circuito en un protoboard, el cual funciono correctamente.

Por último, hicimos una alarma usando compuertas AND y NOT, como también usando de memoria el integrado 74LS112. La alarma debía encender a las 07.00 horas y apagarse a las 07.30 horas. Para ello, usamos un módulo 7 de unidad de las horas y otro de 3 de decenas de los minutos. Sus códigos binarios del 7 es 0111 y del 3 es 0011. Incluso para darle potencia se le agrego un diodo y transistor NPN 2N3904.

III.



Resultados. Diseño de PCB: Para hacer nuestro diseño de PCB, usamos el mismo software PROTEUS. Sin embargo, como es un circuito grande, lo hicimos por partes. Es decir, un diseño del reloj, otro para el controlador y por último el de la alarma. El que se muestra en la imagen es de nuestra alarma que tiene dimensiones (20 x 20) cm:

Diseño del reloj en PCB, sus medidas son (20 x 26.5) cm, como se muestra en la imagen:

Diseño del controlador en PCB, sus medidas son (10 x 10) cm, como se muestra en la imagen IV.

Conclusiones. Se utilizó un Circuito Integrado LM555 para generar los pulsos sincrónicos que maneja el reloj, sin embargo no es recomendable hacerlo porque se corre el riesgo de cometer errores de precisión que influyen directamente en el manejo del tiempo, se recomienda como alternativa un Transformador AC/DC y utilizar, mediante un puente rectificador la frecuencia de 60 Hz que proviene de la red pública de Corriente alterna. Este proyecto no solo sirve como reloj digital, debido a que al momento del encendido el reloj inicia en 00:00:00 también puede ser utilizado como temporizador de intervalos o como cronómetro.

V.

Agradecimiento.

Nuestro agradecimiento está dirigido a nuestro profesor Ivan Calle Flores, por la enseñanza brindada del curso de Circuitos digitales ya que nuestro curso es teórico y práctico y poder aplicarlo en una elaboración de este proyecto. VI. VII.

Referencias Bibliográficas.

Electronica Unicrom. (2016). Obtenido de http://unicrom.com/display-de-7segmentos/ datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://www.datasheetcatalog.com/d atasheets_pdf/7/4/1/1/74112.shtml datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://www.datasheetcatalog.com/d atasheets_pdf/7/4/L/S/74LS08.shtml datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://www.datasheetcatalog.com/d atasheets_pdf/7/4/L/S/74LS04.shtml datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://www.datasheetcatalog.com/d atasheets_pdf/L/M/5/5/LM555.shtm l Datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://www.datasheetcatalog.net/es /datasheets_pdf/7/4/L/S/74LS47.sht ml Datasheetcatalog.com. (2017). Obtenido de http://search.datasheetcatalog.net/k ey/7490 Caldas, E. (s.f.). Electrónicos Caldas. Obtenido de http://www.electronicoscaldas.com/ circuitos-digitales-74ls-series/145compuerta-and-7408-74ls08.html

Anexos: 

Diagrama del circuito del reloj digital en Proteus Professional 8.0