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CONTADOR MOD 10Con el pin MR (1) y el pin PL (2)
ANÁLISIS DEL INTEGRADOPara la realización del proyecto fue necesario realizar éste contador Módulo 10 paraidentificar prev...
PL: Asynchronus Parallel Load: Carga paralela asíncrona. Se encarga de reiniciar elconteo al recibir la señal que lo estim...
SECCION SEGUNDOS
SECCIÓN MINUTOS
Luego de que se hubiese realizado la práctica del contador Módulo 10 y se hubieserevisado el datasheet del integrado se an...
SEGUNDOS Y MINUTOS
SECCION HORAS MILITAR Y CIVILLo que logramos en la sección de las horas fue realizar un contador con dos diferentesmódulos...
U8A: Debemos, por fuerza, saber todas las funciones de los 74LS193. Su entrada decontrol “PL” sirve para pasar los datos e...
HORAS MILITAR Y CIVIL
PRUEBA 74LS47
REFERENTES TEÓRICOSA continuación adjuntamos una serie de referentes teóricos que fueron fundamentalespara el desarrollo d...
cuando el contador llegue a 10 y sabemos que la combinación de BIT’s es 1010 peroocupamos un 0 para utilizar la entrada PL...
No instale sobre la protoboard componentes que generen una gran cantidad de calor,pues pueden ocurrir derretimientos del p...
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Reloj digital

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  1. 1. ResumenEn la realización del reloj digital, con segundos, minutos y horas se buscaba utilizar Uncontador Binario que pudiese realizar la acción de conteo programado como lo hace elreloj. Se utilizó el integrado 74LS193 que es un Contador Binario Síncrono de 4 bit, bajo latecnología TTL Mediana integración.El circuito se divide básicamente en 3 partes.1.- El generador de pulsos (para que cambie automáticamente la cuenta).(Normalmente se ocupa un integrado 555).2.- El convertidor de pulsos a código BCD (Binario).(Aqui se utiliza el 74LS193).3.- El decodificador de BCD a 7 segmentos.(Aqui se utiliza el 74LS47).El proceso se llevó a cabo por secciones, haciéndose algo independiente el diseño previode los segundos del de los minutos y las horas. Luego, las secciones se fueronensamblando analizando detalladamente cuales salidas deberían dar el dato para que lasiguiente sección trabajase correctamente. El proceso de la diseño del reloj se llevó en 5etapas: Contador módulo 10 (Prueba), Segundos (Contador módulo 60), Minutos, Horas(Normal y Militar).La fase previa fue la realización de un contador módulo 10; esto con el fin de analizar elfuncionamiento del integrado y conocer cada uno de sus pines para no tener problemasposteriormente. Para los segundos, se realizó un contador Módulo 60 ascendente, endonde el Reseteo Maestro (MR) determina el restablecimiento del conteo, cuando detectala señal del número correspondiente que en nuestro caso sería el 9 (1001), y seproporciona una señal alta pues es la necesaria para la activación de dicho pin; de allí seexplica la utilización de la compuertas and y or de 2 entradas que proporcionan los datosde activación del Reseteo; para la señal del conteo ascendente, el pin correspondiente(CPU) se conectó directamente a la salida del temporizador que es quien marca la pauta,bajo su generación de pulsos. La Realización de los minutos, fue exactamente igual a lade los segundos, mediante un contador Módulo 60. Para la señal necesaria del conteoascendente, la entrada ya no va conectada al temporizador pues contaríansincronizadamente segundos y minutos, sino que se conecta a la salida de la compuertaand de las decenas del segundero; esto se hace con el fin de que cuando el segunderoproduzca un ciclo completo la misma señal que activa la carga paralela, sea quiendetermine el conteo de las Unidades; así cada vez que el segundero de un conteocompleto el minutero avanzará un estado en su conteo. Posteriormente se hace lo mismocon las horas, para así sincronizar el conteo de las tres secciones (Véase planos porsecciones).El ensamble de las secciones va dando paso a una nueva etapa del reloj, para finalmenteobtener un reloj con conteo de horas, minutos y segundos, en hora militar y normal, endonde identifica las horas de la mañana y de la tarde.
  2. 2. CONTADOR MOD 10Con el pin MR (1) y el pin PL (2)
  3. 3. ANÁLISIS DEL INTEGRADOPara la realización del proyecto fue necesario realizar éste contador Módulo 10 paraidentificar previamente todos los pines y su diferente utilización. Se hizo la prueba delcontador con dos pines fundamentales para el conteo, el pin PL (Carga paralela) Y el pinMR (Master Reset). Finalmente se decidió hacer el diseño del reloj con el Pin MR. Acontinuación la explicación teórica y práctica de cada uno.CPU: Count Up Clock Pulse input. Entrada de contador ascendente. Es aquel que recibela señal ya sea del reloj, o de la compuerta para realizar el conteo ascendente. Se activacon un 0 Lógico.CPD: Count Down Clock Pulse input. Entrada de contador descendente. Ésta compuertarealiza el mismo trabajo que CPU, sólo que lo hace para contadores descendentes. Comoes un reloj, no la utilizaremos, y como se activa con un 0 lógico, en nuestro caso irá aVCC.MR: Asynchronus Master Reset. Reseteo asíncrono o simplemente Reset. Éste pin seencarga de llevar el contador a cero, cuando recibe la señal de activación. Se activa con 1lógico, por eso para estimular su trabajo con respecto a las salidas, se utiliza unacompuerta nand.
  4. 4. PL: Asynchronus Parallel Load: Carga paralela asíncrona. Se encarga de reiniciar elconteo al recibir la señal que lo estimula. Es quien vuelve a cargar el proceso. Se activacon un 0 lógico, por eso la compuerta previa a su activación es una compuerta nand.Dn: Parallel Data inputs. Entradas paralelas. Son éstas entradas quienes indican desdeque punto va a comenzar el conteo, ya sea ascendiendo o descendiendo. D3 es mayorpeso y D0 es menor peso. En nuestro caso todos irán a tierra, pues el conteo comenzarádesde cero.Qn: Flip-Flop outs. Salidas de Flip-Flop. Como se indica, son las salidas siendo Q3 la demayor peso (8) y Q0 la de menor peso (1). De allí se toman las entradas de lascompuertas.TCD: Terminal Count Down (Borrow) output. Salida del conteo descendente (Préstamo).Se utiliza para llevar el dato del anterior contador en los conteos descendentes. Sólo seutiliza cuando el conteo es normal, es decir hasta 15. En nuestro caso no se conecta.TCU: Terminal Count Up (Carry) output. Salida del conteo ascendente (Acarreo). Seutiliza para llevar el dato al siguiente contador en los conteos ascendentes. Sólo se utilizacuando el conteo es normal. En nuestro caso no se conecta.
  5. 5. SECCION SEGUNDOS
  6. 6. SECCIÓN MINUTOS
  7. 7. Luego de que se hubiese realizado la práctica del contador Módulo 10 y se hubieserevisado el datasheet del integrado se analizaron e identificaron los pines de la siguientemanera: • Dn: Entradas paralelas • Qn: Salidas de Flip Flops • PL: Carga Paralela • MR: Reseteo Maestro • TCD y TCU: Préstamo y acarreo • CPU y CPD: Conteo ascendente y descendenteLogramos determinar que al contrario de el 74LS192, en el integrado 74LS193 nopodemos utilizar el Carry ni el Borrow, puesto que el conteo que necesitamos realizar noes la secuencia normal que éste debería realizar, ya que es un conteo binario, lo quesignifica tener 15 estados. Por tanto, necesitamos que la señal nos la proporcione unacompuerta lógica. Las compuertas lógicas están conectadas de manera que cuando serealice la operación en las salidas a las cuales están conectadas se produzca un estadoalto y se active el pin MR, que es quien lleva todos los contadores a cero, es decir es elreset del circuito. Las entradas Dn (D1, D2, D3, D4) Determinan el punto partida delcontador, en éste caso todas están a tierra, lo que quiere decir que el primer número en lasecuencia binaria será un 0000, lo que en decimal equivale a cero.En el caso del contador Módulo 60, la compuerta de las unidades está conectada a lassalidas del 74LS193 que equivalen a 8 y 2. Esto quiere decir que cuando el conteo pasepor 9, al llegar a 10 se produzca el reseteo; la salida de ésta compuerta también estáconectada a CPU, y la mecánica es igual a la de las unidades, sólo que en vez de esperarel pulso del reloj, se espera la señal de la compuerta. Vale la pena recordar que lasentradas CPU y CPD se activan con niveles lógicos bajos, entonces cuando las salidasson altas el CPU de las decenas está desactivado, pero inmediatamente la compuertarealiza su trabajo, la señal baja realiza el conteo del primer dígito de las decenas y asícontinuará sucesivamente hasta que realice todo el ciclo y las decenas estimulen elReseteo total.En cuanto a las entradas CPD y PL, se conectaron a la línea positiva, pues éstas seactivan también con Niveles lógicos bajos, y para el circuito no requerimos sufuncionamiento. Hay que aclarar que para los minutos y los segundos se realizó el mismocircuito pues ambos requieren de un conteo hasta 50 (Mod 60). Lo que cambia es quepara los minutos, la entrada CPU de las unidades no va a ir al reloj, si no a la salida de lacompuerta lógica que determina el reseteo de las decenas, es decir se colocarán enCASCADA los integrados de éstas dos secciones. (Véase Segundos y minutos)
  8. 8. SEGUNDOS Y MINUTOS
  9. 9. SECCION HORAS MILITAR Y CIVILLo que logramos en la sección de las horas fue realizar un contador con dos diferentesmódulos 25 y 12. Para esto se necesitaron diferentes grupos de compuertas para detectarla llegada de los contadores a 13 (Que sería la 1) y a 24.Las secuencias de conteo del reloj están descritas abajoSecuencia Para Modo 24 Hrs.00, 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, Al Siguiente Pulso Restablece a 0 las unidades ycuenta + 1 Decena.10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, Al Siguiente Pulso Restablece a 0 las unidades ycuenta + 1 Decena.20, 21, 22, 23, 24, Reset a -> 00. Unidades y Decenas.Secuencia Para Modo 12 Hrs.01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, Restablecer a 01& Cambio de Indicadores AM. PM.Para analizar mejor la ubicación de las compuertas y la función que cumplen, vamos aanalizar paso a paso el recorrido que hace la señal por las compuertas. De arriba paraabajo y de derecha a izquierda.El planteamiento: Reloj con modos de operación de 12 y 24 Hrs. En modo 12 hrs. señalesde AM. PM. Hablaremos solo de los contadores de Horas, Unidades y Decenas.U1C: Detecta cuando el reloj llega a 13 Hrs. Genera un pulso llamado h13, ese pulsopasa “atraves” de la compuerta G “Y” si el conmutador está en la posición 12Hrs=1.U1A: Detecta cuando el reloj llega a 24 Hrs. Genera un pulso llamado h24, ese pulso pasa“a través” de la compuerta U6A “Y” si el conmutador está en la posición 24Hrs=0 elinversor invierte la señal y la función de U6A se cumple.U7A: restablece a 0 el contador de decenas de horas según como esté el conmutador24Hrs=0/12Hrs=1.Esto es si está en 24Hrs=0 “O” si está en 12Hrs=1.
  10. 10. U8A: Debemos, por fuerza, saber todas las funciones de los 74LS193. Su entrada decontrol “PL” sirve para pasar los datos en sus D’s hacia sus Q’s. Esto ocurrirá cuando estaseñal “PL” es baja (0). Este nivel lógico 0 se lo da la compuerta K cuando se genere unpulso MR para el contador de las decenas “Y” cuando el conmutador 24Hrs=0/12Hrs=1esté en la posición 12Hrs=1. Como en las entradas D’s del contador de unidades tenemosprogramado 0001, este contador pasará esos datos a sus Q’s con lo que se restableceráa 1 en modo 12 Hrs. No así cuando está en modo 24 Hrs.U6B: Detecta cuando el contador de unidades llega a 10, cuando llega, se restablece a 0a través de la compuerta B y cuenta +1 el contador de decenas puesto que ya han pasadouna decena de horas.U7B: restablece a o el contador de unidades cuando el reloj llega a 24 Hrs “O” cuandoeste contador llega a 10.Finalmente, el funcionamiento del circuito, es muy similar a lo que se ha hecho consegundos y minutos, teniendo en cuenta que a la entrada CPU de las unidades llega lasalida de las decenas de los minutos, para hacer el mismo proceso que se muestra en laconexión entre minutos y segundos.Hay que agregar también que para cumplir con la característica de que el número cero noaparezca cuando el conteo se hace sólo en las unidades, es decir cunado la hora En civilo en militar sea entre 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09 la secuencia se muestre de laforma 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 en los display. Esto lo realizamos probando los pines del74LS47, y observando sus especificaciones. Colocamos un Swich lógico en el PIN RBI ycomprobamos que cuando está a 1 lógico la operación es normal con el cero, perocuando se lleva a 0 lógico (Tierra) el cero desaparece tal y como el enunciado lo dice.En el análisis se realizó un contador Módulo 30 para comprobar la aparición o no del 0 enlas decenas. (Véase prueba 74LS47)
  11. 11. HORAS MILITAR Y CIVIL
  12. 12. PRUEBA 74LS47
  13. 13. REFERENTES TEÓRICOSA continuación adjuntamos una serie de referentes teóricos que fueron fundamentalespara el desarrollo del proyecto. Algunos dieron solución a problemas que se nospresentaron en el análisis. Otros fueron fundamentales para comprender la verdadera esencia del proyecto. Otrosademás le agregaron la estética y la forma, peor todos éstos conceptos se debieron teneren cuenta para el desarrollo del Reloj digital.Acerca de las compuertas dentro de los circuitos.Para explicar el por qué utilizar determinada compuerta hay que memorizar susSTATEMENTS.(Estatutos ó Declaraciones ó Reglas).AND:...Cuando todas sus entradas sean 1 la salida será 1.NAND: Cuando todas sus entradas sean 1 la salida será 0.OR:.....Cualquier 1 en sus entradas la salida será 1.NOR:...Cualquier 1 en sus entradas la salida será 0.XOR:...Cuando sus entradas son diferentes la salida es 1.XNOR:.Cuando sus entradas son diferentes la salida es 0.También podríamos considerarlos en otra forma:AND:...Cualquier 0 en sus entradas la salida será 0.NAND:.Cualquier 0 en sus entradas la salida será 1.OR:.....Todas sus entradas en 0 la salida será 0.NOR:...Todas sus entradas en 0 la salida será 1.XOR:...Cuando sus entradas son iguales la salida será 0.XNOR:.Cuando sus entradas son iguales la salida será 1.Cualquier grupo que memoricemos estaría bien ya que uno es consecuencia del otro.En tu circuito utilizas NAND porque Tú usas para restablecer el (los) contadores laentrada PL (Program Load).Notas esos pequeños círculos en la entrada PL? Eso quiere decir que la señal PL escierta cuando es 0. dicho de otra forma: para que el contador “Sienta” que le está llegandouna señal PL esta debe ser baja(0) y responde pasando lo que hay en sus entradas “D” asus “Q”.Como en tu circuito todas las D’s están a tierra(0) las Q’s toman ese valor(0).Las Q’s del 74193 son ciertas cuando son altas(1).Cómo llegar a la conclusión de utilizar una NAND?.Es relativamente sencillo si vemos las reglas de las compuertas: Queremos detectar
  14. 14. cuando el contador llegue a 10 y sabemos que la combinación de BIT’s es 1010 peroocupamos un 0 para utilizar la entrada PL.Tomamos los valores ciertos (1’s) de las Q’s y decimos: “Cuando todas las entradas sean1 la salida será 0”.Acerca de la representación y simulaciónNormalmente las líneas de DATOS corren por el dibujo de derecha a izquierda; por laderecha entran, por la izquierda salen procesadas. Si algún(os) dato(s) tiene que serreprocesado(s) se regresan por la parte alta del dibujo.Las líneas de CONTROL entran por la parte baja del dibujo. Y fluirían hacia la derecha deldibujo.Claro todo esto hasta donde sea posible ya que algunos símbolos en algunosSimuladores no se prestan para lograr hacer un diagrama LEIBLE o entendiblerápidamente.Es extremadamente cansado el leer un diagrama con líneas sobrepuestas, muy grande(componentes muy separados). Etc.Acerca del ensamble en protoboardReglas para el armado de circuitos en el protoboard.Aunque no existen reglas definidas para el ensamble de circuitos en un protoboard, ycada persona puede armar un prototipo según sus gustos y habilidades, se deben teneren cuenta algunos aspectos básicos con el fin de que el proyecto trabaje bien y sea defácil modificación.Tener a la mano todos los componentes para armar el circuito según la lista demateriales.Deje suficiente separación, aunque no demasiada, entre los elementos para que elensamble de los demás componentes pueda realizarse sin tropiezos. Muchoscomponentes en un espacio reducido dificultan el proceso de ensamble, y si es necesariosustituir algún componente, puede verse obligado a desarmar parte del circuito.No corte demasiado los terminales de los componentes ya que en algunos casos esnecesario cambiarlos de lugar donde se requiere que estos sean más largos.Utilice en lo posible un extractor de circuitos integrados para retirar o colocar los circuitosintegrados para evitar daños en sus terminales.
  15. 15. No instale sobre la protoboard componentes que generen una gran cantidad de calor,pues pueden ocurrir derretimientos del plástico dañando permanentemente a la placa. Tales el caso de resistencias de potencia o de semiconductores que disipen mucho calor.No utilice componentes cuyos terminales sean muy gruesos o alambres de calibresgrandes que dañarán con toda seguridad las laminillas de contacto que van dentro de losagujeros de la protoboard. No fuerce ningún terminal o alambre dentro de los orificios.En lo posible, no utilice el protoboard para circuitos de corriente alterna por encima de los110 V, ya que el aislamiento no es suficiente y pueden generarse corto circuitos opresentarse posibles situaciones de riesgo personal.El armado de los circuitos debe ser tan nítido como sea posible. Esto no solamenteobedece a consideraciones de tipo estético, sino a que un circuito ordenado es más fácilde ser diagnosticado en caso de mal funcionamiento, o de ser modificado de sernecesario. En lo posible el cableado debe ser lo más corto que se pueda.Diferencia entre 74LS193 y 74LS192Entre los IC’s 192 y 193 hay una diferencia que pudiera afectar en mucho algún proyecto.El 192 es contador en décadas.El 193 es un contador binarioUno cuenta del 0 al 9El otro cuenta del 0 al 15.Acerca del 74LS47 y el display 7 segmentos.Quizás surja la cuestión del por qué se utilizan un 47 y Un display de Ánodo común.Resulta que en el display de ánodo común todos los leds internos comparten el ánodo.Por tanto cada uno necesita llevar el cátodo respectivo a tierra. El 74LS47 es undecodificador de BCD a 7 segmentos , entra un numero en codigo BCD con estadoslógicos. Éste está diseñado para un Diplay de ánodo común.Es decir que si llegásemos a utilizar un display de cátodo, en el cual todos los ánodos delos Leds van a Vcc, se necesitaría un 74LS48. Éste tiene los mismos pines que el 74LS47y está en el mismo orden, más ya hemos visto la diferencia.

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