Reloj Digital

Universidad Técnica del Norte Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas Carrera de Ingeniería en Electrónica y Redes de Comunicación Sistemas Digitales Tema: Reloj Digital Con Alarma

Integrantes:

Rubén Padilla Ernesto Araujo

10/09/2012 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Diagrama de bloques:

ALIMENTACION

CONTADORES

VISUALIZADOR DE HORAS Y MINUTOS

ALARMA

OBJETIVO GENERAL: Se pide realizar un reloj digital que controle el paso de horas

y

minutos,

visualizándolo

en

los

respectivos

“displays de 7 segmentos”, así como la conmutación de la visualización de estos entre la hora actual y una alarma, que deberá poder programarse y accionara un dispositivo de salida. OBJETIVOS GENERALES:  Conocer el principio de operación de un contador (74Ls192).  Limitar el conteo a 60 y 12 según lo necesitemos valiéndonos de la herramienta reset contador (74Ls192)

 Probar el circuito físicamente para su implementación final.  Hacer uso de un display de 7 segmentos para una mejor visualización de nuestro dado.  Obtener los datasheets de todos los chips que vayamos a implementar en nuestro diseño.  Utilizar el display de 7 segmentos para una mejor visualización de nuestra salida.  Verificar que el resultado obtenido sea el requerido de acuerdo a una secuencia correcta .  Implementar el circuito para realizar las respectivas pruebas de funcionamiento, el cual deberá reflejar los resultados por medio de un display de 7 segmentos.  Utilizaremos directamente una fuente de alimentación de 5 voltios, para evitar el enorme aumento de volumen que nos supondría incluir en el montaje una fuente de tensión rectificada y regulada para la frecuencia de la frecuencia de pulsos necesaria.  Así, a la fuente se conecta un dispositivo 555, para que genere los pulsos de la cadencia que queremos.  Tras ese dispositivo, situamos una batería de cuatro contadores en cascada, consiguiendo así la cuenta de minutos que reinicia cada 60 minutos, y la de horas, que reinicia cada 24.  Después, solamente queda decodificar la información de dichos dispositivos para que pueda ser visualizada por los displays.  En cuanto a la parte de la alarma, consistirá en un comparador para cada dato (unidades de minuto,

decenas de minuto, unidades de hora, decenas de hora), y le añadiremos un selector de visualización para ver la hora o la alarma según nuestro deseo.

MARCO TEÓRICO CONTADOR SÍNCRONO DE 4 BITS (74LS192)

Un contador es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas).

COMPARADOR (74LS85)

Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor.

EL SUMADOR BINARIO (7483) El circuito integrado 7483 implementa un sumador binario completo de 2 números de 4 bits. Su configuración es la que se muestra en la figura 1. Donde: A3-A0 y B3-B0 son los dos números a sumar. Siendo A3 y B3 los bits más significativos, mientras

que

A0

y

B0

son

los

menos

significativos. C0 es el acarreo de entrada. S3-S0 son las salidas del circuito. C4 es el acarreo de salida. En conjunto, C4:S3:S2:S1:S0 forman el resultado de la operación.

DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

El display de 7 segmentos o visualizador de 7 segmentos es un componente que se utiliza para la representación de números en muchos dispositivos electrónicos debido en gran medida a su simplicidad. DECODIFICADOR 74LS47 Para controlar un visualizador de siete segmentos normalmente especialmente

se

emplean

diseñados

circuitos

para

este

integrados fin

y

que

simplifican mucho el diseño del circuito. Uno de ellos es el circuito integrado 74LS47, con este circuito integrado podemos formar los números del 1 al 9 según conectemos las cuatro patas principales al polo positivo o negativo de nuestra fuente de alimentación.

DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN

FUNCIONAMIENTO: Para el caso de los minutos se genero mediante contadores–divisores por 60, formado por un divisor por 10 seguido de un divisor por 6.Estos contadores cuentan de 0-59 y luego vuelve al estado 0;esto es logrado

mediante

contadores

de

décadas

(74192),donde el divisor por seis es constituido por un contador de décadas con una secuencia truncada, logrado mediante una compuerta NAND la cual detecta a la salida el seis binario activando el load (carga) ;poniendo

a la salida la entrada a la carga

(cero) .Por su parte para las horas se hizo uso de un contador de décadas , el contador se encargara de el BIT menos significativo de las horas contando de 09 ,es decir desde 0 hasta 9 y al pasar del 9 al 0 para

iniciar un nuevo ciclo el contador alterna. Esto hace que se ilumine 1 en el diplay, que indica el digito de decenas de las horas, es decir el bit mas significativo. Luego para lograr que de las 12 pasara a 1 se utilizo otra compuerta que detecta el tres binario y la salida del contador para cuando este en 12 y el contador quiera pasar a 3 la compuerta activa el load y carga a la salida

el uno binario

y haciendo reset en el

contador. PULSOS DE ENTRADA Los pulsos de entrada vendrán dados directamente por

el

integrado

correctamente

con

de

555,

resistencias

condensador de 0’1μF.

CONTADORES:

tipo

de

polarizándolo 330Ω

y

un

Se sitúan cuatro contadores, (uno por cada display que vayamos a utilizar) que son atacados por la señal generada por el reloj (555). Para ser mas concretos, la señal del reloj ataca al contador correspondiente al las unidades de minuto, y de la salida contadora (CO) de este se atacara al siguiente, y así sucesivamente. También situaremos una señal de puesta a cero, o “reset” conectada a todos los contadores.

VISUALIZACIÓN: La visualización no guarda ninguna diferencia con cualquier otra, ya que consiste solamente en recibir los bloques de cuatro bits de cada contador con un decodificador “BCD a 7 segmentos” y llevando las salidas

de

dicho

decodificador

a

las

patillas

correspondientes del display de siete segmentos.

ALARMA: La alarma dispone de unos “pulsadores” que nos servirán para introducir los datos de hora y minutos a los que deseamos programarla. De

esos

selectores

visualizador,

que

saldrán

conectamos

4 a

bits las

por patas

cada del

comparador junto con los bits que proceden de los propios visualizadores de horas y minutos. Así,

necesitaremos

cuatro

examinar todos los datos.

comparadores

para

Los comparadores están conectados por sus patillas correspondientes al resultado de comparación A=B, y de la última de las patillas obtenemos el bit que se activará cuando todos los datos (de visualizador y “programa de alarma”) sean idénticos. A esta configuración se le puede añadir un pulsador de paro de alarma, aunque en este caso ha sido obviada.

ESQUEMA GENERAL:

IMPLEMENTACIÓN MATERIALES:

CONCLUSIONES  En la elaboración del reloj es indispensable escoger bien los componentes que vamos a utilizar, es importante siempre simular los procesos antes de hacer los montajes. Los valores para R2 en la configuración del 555 determinan la frecuencia del pulso y factores como la temperatura influye en el desempeño del pulso, para logar estos valores en los rangos requeridos utilizamos potenciómetros para ajustarlo a las resistencia fijas y conseguir valores que no vararían tanto al aplicar una corriente.  Verificar que estén en buen estado todos los chips que utilizamos en el diseño de nuestro circuito.  Se recomienda que siempre al diseñar el circuito lógico síncrono se debe realizar un análisis muy minucioso para que no exista fallos en el funcionamiento del mismo.  Es recomendable usar una fuente de alimentación de 5 voltios debido a que las compuertas lógicas trabajan a esta tensión.  Se debe tener en cuenta la conexión correcta del decodificador para el display de 7 segmentos.  La configuración del 555 debe ser muy exacta, las resistencias dejar una preferiblemente variable, ya que se pueden presentar problemas por la tolerancia de las

resistencias y el reloj se puede adelantar o atrasar varios segundos en el minuto.  La configuración del 555 puede cambiar de acuerdo a la temperatura y a la tolerancia de las resistencias.  La diferencia entre CK y CK se debe al retraso en la

propagación

que

cualquier compuerta

tiene,

desde que se aplica una señal en la entrada, hasta que esta se refleja en la salida.  Ha sido posible comprender la manera en que los Flip-Flops permiten almacenar valores en memoria.

RECOMENDACIONES

 Verificar que estén en buen estado todos los chips que utilizamos en el diseño de nuestro circuito.  Realizar la simulación en un software confiable para la futura diseño de la baquelita.  Nuestros contadores estará formados por biestables y puertas lógicas que los harán cambiar de estados.  Podemos utilizar cualquiera de los biestables conocidos para nuestro contador.  Utilizar de la manera mas adecuada los distintos cables para definir cual es tierra y cual es positivo.  Asegurarse que todos los chips estén correctamente polarizados para que cuando ya este montado el circuito no haya confusiones de la conexión implementada.

 Se recomienda que siempre al diseñar el circuito lógico síncrono se debe realizar un análisis muy minucioso para que no exista fallos en el funcionamiento del mismo.  Es recomendable usar una fuente de alimentación de 5 voltios debido a que las compuertas lógicas trabajan a esta tensión.  Al momento de realizar las conexiones con los cables es adecuado tener una organización de estos.  Se debe tener en cuenta la conexión correcta del decodificador para el display de 7 segmentos.

BILBIOGRAFIA:  http://www.xarxatic.com/wpcontent/uploads/2009/11/2. 3.ProblemasdeElectrnicaDigital1.pdf  http://www.slideshare.net/royer31/simplificacin-porkarnaugh  http://www.monografias.com/trabajos71/compuertaslogicas/compuertas-logicas.shtml  http://formulacuatro.galeon.com/productos2042594.ht ml  Mandado,Enrique. Growtill. Mexico.

Sistemas

Digitales.

Editorial

Mc-