practica 3 labo 2014_escribe tu nombre en displays

PRACTICAS DE ELECTRÓNICA DIGITAL I:

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA

PRÁCTICA 3:

(CIRCUITOS SECUENCIALES)

ESCRIBE LAS INICIALES DE TU NOMBRE Y APELLIDOS EN

DISPLAYS.

Electrónica Digital I (2º. GITT)

Javier Rubiato Brotóns

Ingeniería de Telecomunicación

E s c u e l a P o l i t é c n i c a S u p e r i o r d e E l c h e

G R A D O E N I N G E N I E R Í A D E T E C N O L O G Í A S D E T E L E C O M U N I C A C I Ó N

A R E A D E T E C N O L O G Í A E L E C T R Ó N I C A

Prácticas en el Laboratorio de Electrónica Práctica 3. Iniciales de tu Nombre en Displays

Electrónica Digital I 2

Sumario

1. Objetivos y condiciones

2. Material necesario

3. Desarrollo de la práctica

4. Anexo: diseño y montaje del circuito de visualización en displays de las iniciales de un nombre y apellidos, con 3 letras.

1. OBJETIVOS y CONDICIONES.

Se desea diseñar y realizar el montaje de un circuito que controle la visualización mediante displays de un nombre y apellidos con 3 letras, que vayan pasando de izquierda a derecha.

El circuito deberá visualizar, de izquierda a derecha, en los displays, las 3 letras que

componen el nombre y los apellidos, comenzando por la última letra, para poder mostrarlo al derecho y no al revés.

El circuito deberá satisfacer las siguientes condiciones:

1. El primer display (visto de izquierda a derecha), deberá empezar a mostrar la

última letra. Una vez haya pasado un tiempo Ton , tiempo en el que el display debe permanecer encendido, el display se apagará durante un tiempo Toff , tiempo en el que el display debe permanecer apagado, y la última letra pasará a mostrarse en el segundo display, iluminándose en el primer display, la penúltima letra, permaneciendo encendidas ambas letras durante un tiempo Ton , y así sucesivamente, de manera que la última letra que se iluminará en el primer display, es la primera letra que compone las iniciales del nombre y apellidos. De esta forma, el nombre entero queda visualizado al derecho, debiendo permanecer encendido durante un tiempo Ton y apagarse todos los displays a la vez durante un tiempo Toff , volviendo a empezar de nuevo desde el principio, mostrando en el primer display la última letra, y en los demás nada. Dará entonces, la sensación de que las letras van corriendo de izquierda a derecha. 2. Cada letra deberá permanecer encendida en los displays durante un tiempo

Ton=0.68 segundos, y apagada durante un tiempo Toff=0.24 segundos. Para facilitar la comprensión del circuito de control que se pretende abordar, se

adjunta un Anexo donde se dan las explicaciones pertinentes, acompañadas de representaciones esquemáticas de las conexiones de alguno de los integrados a utilizar.



2. MATERIAL.

1 CI 74HC153 ( Cada CI, contiene 2 multiplexores de 4 entradas de datos, 1 salida y dos selectores de control)

1 CI 74HC221A (Contiene 2 multivibradores monoestables que se emplearán como temporizadores)

1 CI 74HC74 (Contiene 2 biestables D)

2 CI 74HC02 (Cada CI, contiene 4 puertas NOR de dos entradas)

3 CI 74HC00 (Cada CI, contiene 4 puertas NAND de dos entradas)

3 Displays de 7 segmentos TDSR 5160 (Cátodo Común)

24 resistencias de 220 Ω.

1 resistencia de 2k4 Ω.

1 resistencia de 6k8 Ω.

2 condensadores electrolíticos de 100µF / 63V NOTA: Para que en el display se muestre las letras “ed1”, por ejemplo, se necesitan 3 CI 74HC00 y 2 CI 74HC02, si solo se hiciese con puertas, sin usar los multiplexores, pero si se eligen otras letras, se necesitarían otro número de integrados, para lo cual, el lector tendría que indicar el material que necesitaría. Si el alumno desea hacer el diseño con un temporizador 555, en vez de con un 221A, deberá indicárselo al profesor, al igual que el material necesario para utilizar el temporizador 555.



3. DESARROLLO.

3.1. DISEÑO DEL AUTÓMATA.

1.- Representar el diagrama de estados del autómata que controla el circuito que se quiere diseñar. Para ello, tener en cuenta que las entradas al autómata van a ser los tiempos que queremos que las letras estén encendidas y apagadas, que son los que van a determinar, cuando cambiamos de estado, o si nos quedamos en el mismo estado. Para simplificar un poco el circuito, considerar que el tiempo que van a estar encendidas las letras (Ton), será ST y el tiempo que van a estar apagadas (Toff),

será TS.

2.- Partiendo del autómata anterior, determinar el número de biestables que se necesita, y el número de bits necesarios para codificar cada uno de los estados.

3.- Represente esquemáticamente, a nivel de bloque funcional y utilizando multiplexores, la implementación de las funciones lógicas de las variables de entrada de los biestables DA y DB.

4.- Siguiendo las condiciones que debe de satisfacer el circuito, expuestas en el punto 1 del apartado de Objetivos y Condiciones, obtener y representar esquemáticamente, a nivel de bloque funcional y con símbolos de puertas, la implementación de las funciones lógicas de cada uno de los segmentos (a, b, c, d, e, f, g), del circuito decodificador de cada uno de los 3 displays de 7 segmentos, que mostrarán las letras que componen las iniciales a diseñar.

3.2. DIAGRAMA GENERAL DE INTERCONEXIÓN.

1.- Haga una representación general donde se refleje la interconexión de los CIs necesarios (tomando como referencia el esquema que aparece más abajo), indicando claramente los nombres de las señales conectadas a cada pin, sin incluir el cableado entre los CIs, y el orden en que los integrados se van a colocar en la placa de montaje. Para ello deberá consultar los diagramas de conexión y tablas de verdad de los respectivos CIs en sus correspondientes hojas de especificaciones técnicas, y que se adjuntan con esta práctica.

1 2 3 4 5 6 7 8

16 12 9

74HC153 (2-MUX)

1 2 3 4 5 6 7

14 874HC74 (2 BI-D)

1 2 3 4 5 6 7

14 874HC02 (4 NOR)

1 2 3 4 5 6 7

14 8 74HC00

(4 NAND)



2.- Realizar el montaje del circuito completo sobre las placas de inserción, siguiendo el esquema de las interconexiones obtenidas en el punto anterior y del que se da en la figura 2 del Anexo, correspondiente a los temporizadores. En la realización de este montaje, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:

Realizar el diseño con el menor número de puertas posibles, según el material

necesario que se dispone para realizar la práctica. La alimentación de todos los integrados, será de 5V.

Las señales de activación de los temporizadores, por razones prácticas, son las

negadas onI _ T e offI _ T .

Al realizar el montaje del circuito de los temporizadores (figura 2 del Anexo),

hay que tener la precaución de conectar los condensadores C1 y C2 respetando rigurosamente la polaridad de sus terminales.

Los terminales clear de los temporizadores y clear y preset de los biestables

deben conectarse a +VCC (nivel lógico alto)

Como señal de reloj (CLK) utilice la salida TTL/CMOS del generador de funciones, a una frecuencia de 4 Hz.

Para proteger los segmentos de los displays, colocaremos a la entrada de cada

segmento, una resistencia de 220 Ω, excepto en los pines 3 y 8, que irán las dos unidas a tierra. ES MUY IMPORTANTE, QUE NO SE TOQUEN LAS RESISTENCIAS ENTRE SÍ, PODRÍAN FUNDIRSE LOS SEGMENTOS DEL DISPLAY.



4. ANEXO: DISEÑO Y MONTAJE DEL CIRCUITO DE

VISUALIZACIÓN EN DISPLAYS DE LAS INICIALES DE UN NOMBRE Y APELLIDOS CON 3 LETRAS.

4.1. DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL.

En esta práctica nos enfrentamos al diseño de un circuito, cuyo esquema general

aparece en la figura 1. Se trata de un sistema secuencial que consta de dos temporizadores y un autómata

de tres estados, formado por el circuito combinacional y dos biestables tipo D. La misión de los temporizadores es la de generar dos señales de control, transcurrido

un intervalo de tiempo programado, una para un tiempo de encendido Ton , y otra para un tiempo de apagado Toff. Estas señales de control, formarán parte de las entradas del autómata.

El circuito combinacional, estará formado por dos multiplexores, encargados de

generar las entradas de los biestables, y por las puertas lógicas o circuitos decodificadores, encargados de decodificar los displays, para que se enciendan los segmentos correspondientes a las letras que componen las iniciales.

Los biestables tienen la misión de memorizar el estado anterior, en un instante

determinado, para que sepa el autómata a qué estado siguiente tiene que pasar, dependiendo también de la entrada que tenga en cada momento. Por lo tanto, la salida de los biestables, irán a la entrada del autómata, formando así, un lazo de realimentación.

Figura 1. Esquema general del circuito de control

CircuitoCombinacional

Bi-D

A

Bi-D

B

Tiempo.(ON)

Tiempo.( OFF)

VN, ANRN, VEAE, RE

Luces delsemáforo

.

.

....

.

.

.

DA

DB

QA

QB

CLK

T on

T offI_Toff

I_Ton



4.2. CONEXIÓN DEL CIRCUITO TEMPORIZADOR (74HC221A).

Las señales Ton y Toff son las salidas generadas por los temporizadores después de transcurridos unos determinados intervalos de tiempo desde que reciben su señal de activación correspondiente, I_Ton e I_Toff. Estos intervalos de tiempo, denominados T1 y T2, se corresponden con las constantes de tiempo asociadas a los productos R1C1 y R2C2, respectivamente, donde T1 > T2. Para realizar la función de los temporizadores se empleará el chip 74HC221A, constituido por dos multivibradores monoestables, cuyas características y modos de operación aparecen descritos en las hojas de especificaciones que se adjuntan a este anexo. El esquema de conexión de los temporizadores se indica en la figura 2, donde los valores que se han elegido para las resistencias y condensadores son:

R1 = 6K8 R2 = 2K4

C1 = C2 =100 µF

A continuación podemos ver un esquema de cómo quedaría conectado el circuito temporizador 74HC221A.

En nuestro caso, el tiempo que tiene que pasar cada letra iluminada en el display

Ton, no es más que la negación del tiempo que tienen que permanecer apagadas Toff, con

lo que conectaremos la entrada onI _ T del temporizador a la salida offT , es decir, el pin

1 con el pin 5, y la entrada offI _ T a onT , es decir, el pin 9 con el pin 13, consiguiendo

así dos temporizaciones diferentes, sin haber modificado el diseño del autómata. Para el correcto funcionamiento del autómata, conectaremos el pin 2 con el 3 y a Vcc, y lo mismo con el pin 10 y 11.

Figura 2. Esquema de conexión de los temporizadores

1 2 3 4 5 6 7 8

16 12 9

74HC221A(CLR)

(CLR)

GND

+VCC

R 1 C1T

off

Ton

b (GND)

a (+Vcc

)

I_Toff

I_T on

R2C2T

onT

offb (GND)

(+VCC ) a +VCC

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