INSTITUTO TECNOLGICO DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERIA
ELECTROMECNICACarrera: Ingeniera en Mantenimiento Industrial
Laboratorio de Control Elctrico
Informe de laboratorio 1Contadores Monolticos
Profesor: Ing. Ana Luca Morera
Estudiantes: Jean Carlo Arrieta Arroyo 201013080Richard Rodrguez
Murillo 201046632
Grupo: 01
Jueves xx de Abril del 2014CEAB
Carrera evaluada y acreditada por: Canadian Engineering
Accreditation Board Bureau canadien daccrditation des programmes
dingnierie
ndice General1)Introduccin52)Objetivos63)Marco terico74)Equipos
y materiales95)Procedimiento106)Diseo e implementacin117)Resultados
experimentales y discusin138)Conclusiones159)Bibliografa16
ndice de figurasFigura 1 Generador de onda de 1 Hz de
frecuencia11Figura 2 Circuito contador diseado mediante
logisim12Figura 3 Circuito contador implementado en la
protoboard13
IntroduccinLos contadores son fundamentales en muchas
aplicaciones lgicas digitales, se utilizan en circuitos de control,
en unidades de control de tiempo, en generadores de seal y en
muchas otras aplicaciones de diversa ndole. Es por esto que
entender el funcionamiento de esta clase de circuitos lgicos es de
gran importancia dentro de la ingeniera de control y
automatizacin.Para entender de mejor manera los contadores los
contadores se necesita entender de buena manera los flip flops
vistos ya con anterioridad, ya que los contadores estarn
constituidos por varios flips flops, adems la forma en que ellos se
encuentren conectados va influir el comportamiento del contador.
Adems de lo anterior es necesario y fundamental comprender de buena
manera otros dispositivos requeridos en este laboratorio como lo
son los decodificadores y los display.Dicho esto a continuacin se
dispone a presentar el presente informe de laboratorio en el cual
se detallan resultados experimentales y adems se mostrar el diseo
del circuito que cumpli y que adems, resuelve el problema
planteado, el cual bsicamente consista en un contador que fuera de
10 hasta 38 y que luego se devolviera.
Objetivos Investigar y utilizar contadores encapsulados.
Utilizar Multiplexores. Utilizar decodificadores de BCD a 7
segmentos. Comprender la importancia de utilizar circuitos anti
rebotes con la finalidad de disminuir falsos contactos.
Marco tericoSegn Nelson (1996) los contadores son una clase de
circuitos lgicos secuenciales que llevan la cuenta de una serie de
pulsos de entrada, dichos pulsos pueden ser regulares o
irregulares. Es por tanto que los contadores sirven para
contabilizar eventos, de manera que este circuito electrnico consta
de una entrada de impulsos que se encarga de conformar las seales,
de tal forma que el contador cuente pulsos sin que sea alterada por
seales no deseadas. Por otro lado los circuitos monolticos estn
fabricados en un solo monocristal, que normalmente es silicio. Los
contadores monolticos son contadores sincrnicos reversibles que
sincroniza con las entradas de reloj simultaneas de los flip-flop,
con esto se tiene que las salidas del contador cambian al mismo. En
general los contadores se pueden clasificar en binarios/ no
binarios y asincrnicos/ sincrnicos. Los contadores donde cada
salida del flip-flop sirve como seal de entrada (CLK) para el
siguiente flip-flop se les llaman contadores asncronos. Estos
tienen la caracterstica que los flip-flop no cambian de estado en
sincrona exacta con los pulsos de reloj, por lo tanto existe un
retraso entre las respuestas de cada flip-flop. Segn Tocci (2003)
debido a la forma en la que opera este tipo de contador, tambin se
le conoce comnmente como contador de rizo.En los contadores
sncronos todos los flip-flop se disparan en forma simultnea (en
paralelo) por medio de pulsos de reloj. Ya que los pulsos de
entrada se aplican a todos los flip-flop, debe utilizarse algn
medio para controlar cuando un flip-flop se dispare o permanezca
inalterado por un pulso de reloj. (Tocci, 2003).Por otro lado los
contadores mdulo N permiten contar desde el estado 0 hasta el
estado N-1 y despus regresar al estado 0. Para los contadores
binarios, N es igual a 2n, donde n es el nmero de etapas del
contador. (Nelson, 1996).Un ejemplo de contador mdulo 10 es el
74160, el cual es un contador BCD sncrono, segn Nelson (1996) este
tipo de contadores se comportan como binario hasta llegar a la
etapa 9, en este momento los circuitos de control deben preparar
las entradas del flip-flop de modo que el siguiente pulso de reloj
obligue al contador a regresar al estado (0000) en vez de permitir
que llegue al estado siguiente del contador binario (1010).
Equipos y materiales Fuente de 5 voltios. ProtoBoard 1 CI 555. 2
contadores de 0-9. (CI xx74xx160) 1 Deco BCD a 7 Segmentos (CI
xx74xx47) 1 Mux 2 X 1 (CI xx74xx157) 2 display de nodo comn
Resistencias de 270 o 330 , 1000 . 4 Diodos LEDs 2 Capacitor de 1
micro f. Cables
ProcedimientoEl procedimiento que se requiere es uno que
resuelva el siguiente problema planteado.Disear un circuito que
cuente entre 10 hasta 38, cuando este nmero es alcanzado por los
dos contadores se debe enviar un pulso a un LED que indica que se
alcanz el valor, a su vez el nmero 38 se puede observar en el
display en forma fija presionando el selector del MUX. Se sale de
este estado hasta que se presione un botn y la cuenta inicie
nuevamente en 10 Buscar y comprender las hojas de datos de los
dispositivos que se requieren (decodificadores, contadores y
compuertas lgicas).
Elaborar un circuito con un CI 555, para un generador de pulsos
de una seal de onda cuadrada de 1 Hz. Este generador funcionar como
la seal del reloj.
Disear el circuito requerido para que cuente de 10-38 con los
circuitos integrados necesarios y compuertas necesarias.
Verificar el funcionamiento correcto mediante observacin de los
displays
Diseo e implementacinSe dise un circuito contador con el fin de
resolver el problema planteado antes mencionado. Para alcanzar esto
primeramente se dise un generador de pulsos de onda cuadrada de 1
Hz de frecuencia con un CI 555. Para calcular los valores de
resistencias requeridos del generador de ondas se utiliz la
siguiente ecuacin: (1)En donde nos da como resultado que las dos
resistencias RA y RB sean de 10 , y un capacitor de 47 F. En la
siguiente imagen se muestra el diagrama del circuito del
generador.
Figura 1 Generador de onda de 1 Hz de frecuencia
A continuacin en la siguiente figura se muestra el circuito
contador, como se dijo el mismo cuenta de 10 hasta 38 y se devuelve
a 10 cuando se le pulsa un botn. En la misma se pueden apreciar las
compuertas, los contadores, los decodificadores BCD a siete
segmentos y los display de 7 segmentos.
Figura 2 Circuito contador diseado mediante logisim
Resultados experimentales y discusinEn la siguiente figura se
muestra el circuito diseado e implementado para resolver el
problema planteado.
Figura 3 Circuito contador implementado en la protoboardCon el
circuito mostrado en la figura 3 se logr realizar un contador de 10
a 38. Para la elaboracin del mismo fueron utilizados dos contadores
sncronos 74LS160, de los cuales uno serva para llevar la
contabilidad de las unidades y el otro para contabilizar las
decenas. Adems de esto se utilizaron dos decodificadores BCD a
siete segmentos 74LS46, los display.El funcionamiento del circuito
es el siguiente: cuando el circuito se alimenta por primera vez
todos flip-flop del contador comienzan con un cero. Mediante un
arreglo realizado con compuertas lgicas se lee el valor de las
salidas del contador de las decenas y si este es 0000 entonces se
carga el nmero 0001 a las decenas utilizando la patilla LOAD y las
patillas de las entradas del mismo. El contador de las unidades no
empieza a contar hasta que se cargue el valor al contador de las
decenas. Cuando el contador llega a 38 (0011 en el contador de las
decenas y 1000 en el contador de las unidades) el contador de las
unidades se deshabilita (patilla ENP) y se detiene la cuenta a
pesar de que la seal de reloj siga presente. En este instante el
conteo de las decenas se detiene ya que el contador de las unidades
no acaba su ciclo y no enva el pulso al contador de las decenas
para que este cambie. Para reiniciar la cuenta se utilizan las
patillas CLEAR de los dos contadores con el fin de tener todos los
flip-flop a cero para que luego comience el ciclo descrito
anteriormente.Cada una de las cuatro salidas de cada contador se
conecta a un decodificador BCD a 7 segmentos, este a su vez se
conecta a un display de nodo comn como se muestra en la figura 3.
Este integrado en conjunto con el display muestra la cuenta que
realiza el circuito y muestra su respectivo nmero.
Conclusiones Se logr disear y construir un contador de 10-38. Se
pudo comprobar el funcionamiento de un BCD a siete segmentos. Se
logr comprender el funcionamiento de los contadores monolticos. Se
construy un generador de ondas de 1 Hz con un CI 555.
Bibliografa Floyd, T.(2000). Fundamentos Sistemas Digitales (7
edicin). Madrid: Prentice Hall Tocci, R & Widner, N. (2003).
Sistemas digitales: principios y aplicaciones (8va. edicin).Mxico:
Prentice Hall.