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Sistemas digitales combinacionales: display 7 segmentos

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  1. 1. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 1 de 7 7400 - NAND 7402 – NOR 7404 – NOT 7408 - AND 7432 - OR 7486 - XOR OBJETIVOS Entender el funcionamiento de un display 7-segmentos y un Decodificador BCD/7-segmentos (7447) Diseñar un circuito lógico para una aplicación determinada: el control de nivel en un depósito de agua. Realizar el montaje práctico del circuito diseñado. MATERIAL NECESARIO Fuente de Alimentación. Téster. Placa digital de conexiones. Cables de conexión.
  2. 2. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 2 de 7 Circuitos integrados: 7404, 7408, 7432, 7447 y 7486. Display de 7 segmentos en ánodo común. DISPLAY DE SIETE SEGMENTOS. Este tipo de visualizador, que normalmente utiliza diodos emisores de luz (LED) o elementos de cristal líquido (LCD), se usa en una amplia variedad de ámbitos, desde relojes, calculadoras hasta instrumentación de automóviles, voltímetros, ... Un dígito se muestra al iluminar un subconjunto de los siete segmentos mostrados en la siguiente figura: Un tipo muy común de display es el de diodos emisores de luz (LED) colocados como se muestra en la figura anterior; se trata de siete diodos independientes agrupados en un mismo encapsulado. Este display puede adoptar la configuración en ánodo común o la de cátodo común, tal y como se muestra en la siguiente figura. En el display de ánodo común los ánodos de todos los segmentos están unidos y conectados con Vcc. En los visualizadores de cátodo común están unidos todos los cátodos y conectados a masa. La configuración de cátodo común, requiere a la entrada un nivel de tensión alto, para se ilumine un LED. La configuración de ánodo común, requiere un circuito que proporcione un nivel de tensión bajo para que se ilumine un determinado segmento. Al aplicar un nivel bajo de tensión, el diodo está en polarización directa, y se iluminará. La corriente que tiene que circular por el diodo para que éste presente una luminosidad apreciable es de unos 10 a 20 mA. En estas condiciones de trabajo, la tensión ánodo-cátodo el diodo LED es de 1,7 V. Será necesaria por lo tanto una resistencia limitadora de 330 . Rlimitadora= (5V – 1.7V)/ 10mA = 330
  3. 3. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 3 de 7 2 DECODIFICADOR BCD/ SIETE SEGMENTOS Este visualizador nos permite representar dígitos decimales para lo cual será necesario disponer de un circuito encargado de activar aquellos segmentos que se utilicen en la representación de un determinado dígito decimal. Este circuito es un decodificador BCD/ Siete segmentos. El decodificador utilizado en la práctica tendrá sus salidas activas a nivel bajo. EJERCICIO 1. Determine en la Hoja de Resultados la tabla de verdad del circuito decodificador BCD/ Siete segmentos con salidas activas a nivel bajo. DECODIFICADOR BCD/ SIETE SEGMENTOS (7447) Este circuito acepta un código BCD en sus entradas y proporciona salidas capaces de controlar un display de siete segmentos para indicar un dígito decimal. Además de las entradas y salidas mencionadas, dispone de otras adicionales como LT/, RBI/ y BI- RBO/ que permiten realizar la comprobación del display y la supresión de ceros no significativos. Entrada de comprobación: Cuando la entrada LT/ está a nivel bajo y la entrada BI-RBO/ también está a nivel bajo, se encienden todos los segmentos del display. Esta comprobación permitirá verificar que ninguno de los segmentos esté fundido.
  4. 4. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 4 de 7 Funcionamiento normal: Cuando se desea funcionamiento normal la entrada LT/ debe estar abierta o a nivel alto, al igual que las entradas RBI/ y BI-RBO/. EJERCICIO 2. Represente en el display alguno de los números del 0 al 9, Qué pasa con los números comprendidos entre el 10 y el 15? Dibuje en la Hoja de Resultados lo que aparece en cada caso. APLICACIÓN. Control de nivel en un depósito Se dispone de un depósito de agua cuyo nivel se pretende controlar. Para ello se sitúan tres sensores S2, S1 y S0, colocados a 8, 4 y 1 metro de altura respectivamente, cada uno de los cuales proporciona un "1" cuando queda cubierto por agua y un "0" en caso contrario. 1. Mediante un circuito digital se pretende, en base a la información que proporcionen los tres sensores, activar o no dos bombas de llenado del depósito. Estas bombas B1 y B2 deberán activarse cuando se den las siguientes situaciones: B2 se activará cuando el nivel de líquido esté por debajo de S2. B1 se activará cuando el nivel de líquido esté por debajo de S1. Es posible que un sensor (o varios), con el paso del tiempo, se deteriore, en cuyo caso proporciona siempre (esté cubierto de líquido o no) un "0". Ante esta situación el circuito deberá reconocer el error poniendo a "1" una salida de Fallo y actuar como si el error no se hubiese producido. 2. Añadir al circuito anterior un circuito combinacional que tome como entradas las salidas de los tres sensores S2, S1 y S0 y genere unas salidas Z, Y, X y V donde se recoja en BCD natural el número de metros que, como mínimo, alcanza el agua en cada instante dentro del depósito. EJERCICIO 3. Dibuje el sistema en la Hoja de Resultados. Indique claramente entradas y salidas. EJERCICIO 4. Representar la tabla de verdad en la Hoja de Resultados y, posteriormente y en base a ella, obtener y anotar las expresiones finales resultantes de las funciones de salida B2, B1, Fallo, Z, Y, X y V. EJERCICIO 5. Dibuje el logigrama en la Hoja de Resultados, incluyendo el display 7-segmentos y el 7447. EJERCICIO 6. Determine cuántas puertas y cuántos circuitos integrados necesita para llevar a cabo el circuito. EJERCICIO 7. Monte el circuito sobre la placa de conexiones. Verifique el correcto funcionamiento con el profesor.
  5. 5. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 5 de 7 DECODIFICADOR BCD/ SIETE SEGMENTOS EJERCICIO 1. Determine en la Hoja de Resultados la tabla de verdad del circuito decodificador BCD/ Siete segmentos con salidas activas a nivel bajo. EJERCICIO 2. Represente en el display alguno de los números del 0 al 9, Qué pasa con los números comprendidos entre el 10 y el 15? Dibuje en la Hoja de Resultados lo que aparece en cada caso. APLICACIÓN. Control de nivel en un depósito EJERCICIO 3. Dibuje el sistema en la Hoja de Resultados. Indique claramente entradas y salidas. D B C A a b c d e f g 10 11 12 13 14 15
  6. 6. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 6 de 7 EJERCICIO 4. Representar la tabla de verdad en la Hoja de Resultados y, posteriormente y en base a ella, obtener y anotar las expresiones finales resultantes de las funciones de salida B2, B1, Fallo, Z, Y, X y V. B2 = Z = B1 = Y = Fallo = X = V = EJERCICIO 5. Dibuje el logigrama en la Hoja de Resultados, incluyendo el display 7- segmentos y el 7447. S2 S1 S0 B2 B1 Fallo Z Y X V
  7. 7. ELECTRÒNICA XABIER PÉREZ T08 PRÀCTICA 01 Página 7 de 7 EJERCICIO 6. Determine cuántas puertas y cuántos circuitos integrados necesita para llevar a cabo el circuito. EJERCICIO 7. Monte el circuito sobre la placa de conexiones. Verifique el correcto funcionamiento con el profesor. PUERTAS ENCAPSULADOS NOT - 7404 AND - 7408 NAND - 7400 OR - 7432 NOR - 7402 XOR - 7486

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