Reloj audible
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Instituto Tecnológico de Querétaro
Ingeniería Mecatrónica
Electrónica Digital
RELOJ DIGITAL CON VOZ
Equipo:
Héctor Noguez Cruz
Francisco Javier Iñiguez Lomelí
06/12/2013
Introducción
Se planteó como implementar un reloj digital audible utilizando cualquier tipo de componente que
no fuese un micro controlador. El reloj en cuestión debía reproducir el mensaje de las horas
actuales cada vez que se realizara el cambio de horas, todo sincronizada mente y sin
desfasamientos. Todo esto con el fin de aplicar lo que sabemos en un proyecto, además de
aprender a utilizar dispositivos de almacenamiento de audio.
Marco teórico
Antecedentes:
Encontramos realizaciones de contadores conectados en cascada, que realizarían el conteo que
deseábamos, para implementar primeramente el circuito del reloj, por el lado del audio no se
tenía mucho conocimiento de cómo se podría implementar.
Bases teóricas:
Basándonos fundamentalmente en la información que nos proporcionaba la datasheet de cada
componente que utilizamos, se comenzó a traducir y comprender como podríamos conjuntarlos
para tener el funcionamiento que necesitábamos, se realizó una simulación respectiva del circuito
del reloj, en software multisim , principalmente se conoció a fondo el funcionamiento de la
memoria ISD2560.
Hipótesis:
Conjuntado lo que fue nuestro circuito funcional con contadores los cuales realizarían el conteo
respectivo de segundos horas y minutos, este conteo sería visualizado en displays de 7 segmentos
con la ayuda de decodificadores, cada conteo como se conoce debería reiniciar en cuanto tanto
segundos y minutos en sus respectivos contadores llegaran a una cuenta de sesenta, siendo en el
caso de las horas reiniciando su conteo cuando se cumplían las veinticuatro horas, la reproducción
del audio debía ser sincronizada, en cuanto nuestro contador de horas realizara un cambio de
unidades, indicándonos fonéticamente la hora a la cual se encontraba por medio de la grabaciones
correspondientes que se realizaron en la memoria de audio ISD2560.
Sistema de variables:
Las variables con las que se contó en el sistema era el tiempo en cual eran contados los segundos
por medio de un circuito de un 555, el almacenamiento momentáneo en los contadores, donde los
números eran de cuatro bytes, tanto para unidades y decenas, las localizaciones del audio en la
memoria ISD2560 de cada hora.
Operación de variables:
El conteo inicial de los segundos proporciona la condición del cambio de minutos y
respectivamente la de minutos con horas, cuando se contaba en el contador con el número
sesenta el cual se representaba con un número de ocho bytes, por los contadores de unidades y
decenas de segundos y horas, se realizaba el cambio a minutos y de igual manera cuando se
cumplían sesenta unidades en minutos el cambio se transfería a las horas, mandando una señal en
la memoria ISD2560 la cual tomaba la localidad que era obtenida por los contadores de unidades y
decenas, y reproducía la hora en la cual el reloj realizaba su presente cambio.
Material
Reloj:
Contadores de década DM74LS90 (dos para segundos, dos para minutos ).
Contadores 74HCTLS192 (dos para las horas).
Compuertas AND y NOT (o aplicar la función de reset en una Gal).
Push button
Decodificadores de binario a siete segmentos DM74LS47
4 display de ánodo común.
24 resistencias de 330 ohms
Resistencias de 1k (las necesarias para evitar unos falsos en tus componentes)
Un NE555 ( un capacitor de 100 uF, un capacitor de 0.1 uF, una resistencia de 1.2 k y 6.6k;
esto es opcional pues es para el control del 555)
Parte de audio:
Un micrófono
Una bocina de 8-16 ohms
Capacitores electrolíticos de:
0.1uF (4)
22 uF (1)
220 uF (1)
4.7 uF (1)
Capacitor de 0.1 uF cerámico.
Resistencias de:
10k (2)
100k
5.1k
1k
470k
Memoria ISD2560
Memoria EEPROM 2864.
Resistencias d 1k para evitar unos falsos en las entradas de la memoria
Push button
Desarrollo
1. Lo primero que hicimos fue armar el circuito del 555 de la siguiente forma:
Para que nos diera los ciclos de 1 segundo es decir una frecuencia de 1 Hz.
Conectado de acuerdo a su datasheet:
2. Después se conectaron los contadores 74ls90 y los decodificadores 74ls47 de la siguiente
manera:
Sólo falta explicar que, la señal de 5 V remarcada en la imagen es la conexión de la salida de la
señal del 555 y que cada entrada del display lleva su respectiva resistencia de 330 (ya que son
display de ánodo común) para no fundir los leds.
3. El siguiente paso es hacer el reset forzado y el auto reset, comenzaremos con auto reset
cada 60 segundos:
Se generó la función de maxterms A'BCD'E'F'G'H', dado que las salidas de señal de los contadores
iban a ser cuatro de cada contador dando una tabla de verdad donde solo el numero 01100000
( que separándolo en números de 4 bits nos da los números 6 y 0 o viéndolo como un solo número
de 8 bits da el numero 96) iba a dar un 1 lógico que iba a ser el pulso de auto reset.
La salida de esta función se conectó a los pines de reset de los dos contadores para que se
reiniciara automáticamente a cero, al contar 60 segundos.
El reset forzado es aún más simple:
Solo se implementa una función and de la siguiente forma
Esto es para reiniciar tus contadores a voluntad con un push button . conectando la salida de esta
función a las entradas de reset ( las entradas de set se mandan directas a tierra para que no
influyan en nuestro circuito.
4. Se trata de hacer el contador de minutos, este paso es simplemente recrear todo el paso 3
y dos solo que ahora en la entrada del primer contador en lugar de conectar la salida del
555, se conecta la salida de nuestra función negada de reset a la entrada del contador
pues el conteo lo detecta en flanco de bajada.
Quedando un circuito de la siguiente forma:
Anexo:
5. En este paso vamos a hablar específicamente del contador de las horas:
Esta parte se puede hacer con contadores 7490, pero decidimos hacerla con 74192, por la
propiedad que poseen de poder elegir en que numero se resetean.
Aquí se aprecia la forma de conexión las entradas A,B,C,D, son las que te determinan en que
numero deseas reiniciar, load es para cargar este número, clear es nuestro reset, up y down es el
tipo de conteo ascendente o descendente, en nuestro caso es ascendente de QA-QD son las
salidas del contador mientras las salidas restantes son las del acarreo para conectar en cascada el
siguiente contador.
La conexión a los decodificadores es igual que en los casos anteriores así que no la pondré
nuevamente, lo que cambia ahora es nuestra función de reset automático ya que el reset forzado
si es igual a los casos anteriores. Para este caso se usara la función, A’B’CD’E’FG’H’ para que al
igual que en los anteriores se reinicie en 0010-0100 (2-4) ó 36 como numero completo.
Al igual que con los segundos, este circuito se alimenta con la salida de la función negada del reset
de los minutos. Y esta función controla los el reset automático como el forzado.
6. Se arma el siguiente circuito para la memoria ISD recordando que la memoria es sensible a
la estática.
Llamado modo push button en la datasheet. Para grabar se pone la entrada P/R a tierra, la
entrada PD siempre a tierra y y el push presionado, para reproducir lo grabado solo se cambia la
entrada P/R a alto y se pulsa el botón una vez.
7. Checar las localidades ocupadas de la memoria pues con esas combinaciones serán
llamadas las “voces” no hay otra forma de hacerlo mas que probando distintas
combinaciones.
8. La memoria EEPROM se programa de acuerdo a las funciones que necesites de entrada y
salida, por ejemplo si tu voz 1 quedo grabada de la localidad 0000000000 (porque la
memoria tiene 10 entradas) hasta la 0000000111, el siguiente mensaje deberá ser
grabado en la localidad 0000001000, y con ese numero será “llamada” entonces si cuando
nuestros contadores mandan el 0000000000 queremos que se escuche la voz guardada
en 0000001000 por ejemplo debemos formar una función con la eprom para que cada que
llegue 00000000, la salida sea 0000001000, asi con todas las funciones. Tomando en
cuenta que la lectura de la eeprom la hace antes del cambio, es decir nosotros la
desfasamos para que dijera el número al que iba a cambiar no el número anterior , se
puede realizar esto o un retardo .
9. Para activar la memoria ISD se debe sustituir la lavor del push button con una función , la
cual se toma directamente de la que lleva el contador de las horas o lo que es lo mismo la
función de reset del minutero.
10. Por último se conecta todo y se alimenta con dos fuentes el reloj y el circuito de voz para
evitar que se roben potencia uno a otro.
Conclusión.
La realización del proyecto se tornó complicada, ya que algunos componentes no realizaban
adecuadamente funciones así como problemas comunes de demanda de corriente y falta de
potencia en secciones del circuito, la utilización de la memoria ISD, como el poderla obtener y su
costo actual en el mercado fue un contratiempo, la interacción del circuito del reloj con la
memoria fue el problema mayor con el que nos encontramos ya que no podíamos realizar que la
memoria reprodujera cuando nosotros lo necesitábamos, pero a fin de cuentas se realizó el
objetivo de poner todo en sincronía y resolver los problemas que surgían y sacar adelante el
proyecto y los resultados fueron satisfactorios al final. También el tiempo fue un factor
determinante y la falta de equipo disponible puesto que pudimos ahorrar espacio realizando las
funciones en memorias Gal pero no disponíamos del programador y comprar memorias EEprom
resulta costoso.
Resultados