ESCUELA POLITECNICA NACIONALLaboratorio de sistemas digitales

PRACTICA Nº7

TEMA:

Diseño de circuitos digitales utilizando circuitos combinacionales MSI

OBJETIVO:

Familiarizar al estudiante con el funcionamiento de circuitos combinacionales MSI comerciales como: multiplexores, demultiplexores, decodificadores BCD a 7 segmentos, displays, etc.

EQUIPO UTILIZADO

Un fuente (5V) Circuitos integrados: 7447, 74HC85, 74157, 7483, 7411, 7432, 7408 Displays 7-segmentos Leds Dipswitch

CIRCUITOS IMPLEMENTADOS

CUESTIONARIO

1. Consulte el funcionamiento y manejo de los displays LCD. Explique brevemente cada uno de los pines de dichos displays.

Es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

Estos displays (Liquid Crystal Device) requieren de una señal alterna de bajo voltaje de tres a 15 Vrms y de baja frecuencia [de 25 a 60Hz] consumen muy poca energía.

Manejo:

Un segmento LCD se “activa” cuando se le aplica un voltaje ac entre el segmento y el plano posterior y se “apaga” cuando no hay voltaje en estos terminales. En vez de generar el voltaje requerido es común aplicar ondas cuadradas desfasadas entre el segmento y el plano posterior.

Como se indica en la siguiente figura:

Una onda cuadrada de 40Hz se aplica al plano posterior y también a la entrada de una compuerta XOR, de esta manera con la segunda entrada de la compuerta XOR podemos comandar el encendido y apagado del segmento.

Pues cuando esta es OL en la salida tenemos exactamente la onda cuadrada del plano posterior y la diferencia de potencial entre estas salidas es cero, por ello se apaga el circuito, pero si la señal de control es 1L ahora la onda cuadrada de salida es el complemento, que permite activar el segmento.

A continuación se indica la conexión de un decodificador BDC a 7 segmentos para comandar un display LCD.

2. Diseñar la función lógica que resuelva el siguiente problema:

Un laboratorio químico posee tres indicadores de radiación con el punto H cuyas salidas son R1, R2, R3 adoptan dos niveles de radiación bien diferenciados según si la radiación sea menor o mayor-igual a r1, r2 o r3 respectivamente (r1<r2<r3).

Se asigna el valor uno al nivel de tensión correspondiente a una radiación inferior a r, y el valor cero al nivel correspondiente a una radiación superior o igual a r. Se desea generar una señal que:

Adopte un nivel de tensión bajo (0 lógico) si la radiación esta comprendida entre r1 y r2.

Adopte un nivel de tensión alto si la radiación es superior o igual a r3. Adopte un nivel de tensión bajo en cualquier otro caso diferente a los descritos

anteriormente.

S1 S2 S3 H R1 R2 R30 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 01 0 0 1

1 0 0 01 0 1 11 0 1 01 1 0 11 1 0 01 1 1 11 1 1 0

3. Se pretende diseñar un sistema de control digital para una parte de una operación de tratamiento de madera de una fábrica de muebles. Este sistema debe controlar cuatro motores (M1, M2, M3 y M4) que ponen en marcha una cinta transportadora, su bamba de lubricación, una sierra de cinta y una sierra de corte, respectivamente.

El sistema utiliza cuatro interruptores manuales on/off (S1, S2, S3 y S4), para controlar cada uno de los cuatro motores. Al activar (desactivar) el interruptor Si se pone en marcha (se para) el motor Mi.

Cuando la cinta transportadora esté funcionando, el motor que controla la lubricación de la cinta transportadora debe funcionar. El motor que controla a la cinta transportadora debe funcionar sólo cuando los interruptores S1 y S2 están activados.

Los motores de las sierras no requieren lubricación, pero nunca deben funcionar al mismo tiempo. Si los interruptores S3 y S4 se activan al mismo tiempo, el sistema debe pararse por completo, incluyendo los motores de la cinta transportadora y de lubricación.

Tampoco pueden funcionar al tiempo la cinta transportadora y la sierra de corte.

La lógica de control del circuito debe controlar los motores para evitar que se produzca cualquier condición no permitida debido a la manipulación incorrecta de los interruptores. Ese control se realiza parando completamente el sistema.

Diseñar el circuito digital de control para este problema.

S1 S2 S3 S4 M1

cinta transportadora

M2

bomba lubricadora

M3

sierra cinta

M4

sierra corte

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 1

0 0 1 0 0 0 1 0

0 0 1 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 0 0

0 1 1 1 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0

1 0 1 1 0 0 0 0

1 1 0 0 1 1 0 0

1 1 0 1 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 0 0

1 1 1 1 0 0 0 0

M1=S1S2S3 S 4

M2=S2S3 S4

M3=S1S2S3 S4

M4=S1S2S3 S4

CONCLUSIONES:

Milton Vega Se comprobó el correcto funcionamiento de los circuitos combinacionales. En los sistemas combinacionales las salidas dependen exclusivamente de las

entradas, luego para una misma entrada siempre se tiene la misma salida. La selección de la entrada de un multiplexor se realiza según un conjunto de

valores de las variables de control. La función que realiza el demux es la inversa de la que realiza el MUX es decir

seleccionar una salida por donde transmitir el dato de la entrada. La ventaja del sumador completo de un bit es que permite conectarse en cascada

con otros sumadores completos para realizar un sumador completo de varios bits.

Byron Arias En los circuitos digitales combinacionales, el nivel de salida depende de la

combinación de los niveles lógicos presentes en la entrada. Los circuitos integrados MSI facilitan el diseño de circuitos digitales ya que se

puede tener el mismo funcionamiento mediante compuertas, pero estas incrementan el costo del circuito y sus dimensiones.

Los decodificadores permiten mostrar en un display un número binario evitando así el uso de compuertas para realizar esta operación.

La conexión de un display hace que este sea en ánodo común o en cátodo común, diferenciándose principalmente del tipo de decodificador que necesitan.

Los sumadores binarios pueden actuar como restadores también y tienen la característica que pueden trabajar en código BCD siempre y cuando se realice un ajuste decimal.

Los multiplexores permiten tener una sola salida de varias entradas iniciales a partir de una línea de selección que deja pasar la variable que en esta acorde con dicha selección.

El implementar multiplexores implica conocer las diversas variantes que se podrían tener con una u otra selección a partir de lo que se desea tener en la salida.

El diseño de circuitos lógicos MSI no se usan los métodos de simplificación o tablas de verdad, sino una lógica y creatividad para ejecutar lo que se solicita.

Fernanda Mejía

Entre los circuitos combinacionales MSI comerciales, tenemos a los decodificadores 74154 que es un decodificador de 4 a 16 recibe un número en código binario y decodifica las cuatro entradas en una salida, cuando las señales de habilitación están en nivel activo bajo. Si una de las señales esta en 1 L todas las salidas están en 1L.

El circuito integrado 7443 es un decodificador de BCD a decimal, todas las decodificaciones de las entradas lógicas aseguran que las salidas permanecen apagadas para las inválidas entradas.

El circuito integrado 74138 es usado para memorias bipolares de selección, acepa tres entradas binarias y su múltiple habilitación permite la expansión de 5 a 32 líneas.

Los circuitos integrados más utilizados son los comparadores en este caso es el 7485, el sumador 7483 y el demultiplexer 74157 de 2 a 1.

Los circuitos integrados 7446 y 7447 7448 y 7449 son decodificadores que sirven para comandar un display de 7 segmentos, los 46 y 47 tienen nivel activo bajo y los 7448 y 7449 tienen nivel activo alto, además los 46 y 47 sirven para comandar display ánodo común mientras que los 48 y 49 sirven para comandar display cátodo común.

Además las señales RBI Y RBO LT sirven para comprobar que todos los segmentos funcionen, ingresando un OL en LT y un 1L en RBO, el RBI blanquea el display.

BIBLIOGRAFIA:

TEXAS INSTRUMENTS, THE TTL logic databook, estándar TTL, shottky. Novillo M., Carlos; “Sistemas Digitales”, Circuitos MSI, Págs. 61 - 67, EPN, Quito,

Ecuador, 2003. Sistemas digitales, Carlos Novillo, Escuela Politécnica Nacional. Apuntes de clase, Sistemas Digitales, Ing. Jaime Velarde