ELECTRÓNICA DIGITAL

Ingº Bady Elder Cruz Díaz

Laboratorio Nº 12 Electrónica Digital

SEMÁFORO

MV ASTABLE

RA = 1KΩ

RB = _____ Ω

C = 10 µF

T = 1 sg.

CONTADOR BINARIO DE 4

BITS

Ascendente/Desce

ndente

555 74LS193

CIRCUITO

LÓGICO

Compuertas Lógicas

QA

QB

QC COUNT

UP

QD

Verde

Ámbar

Rojo

SEMÁFORO

A

B

C

D

FIGURA 1: Diagrama de bloques del ejercicio de laboratorio.

Utilizando las herramientas que nos brinda la electrónica digital se ha desarrollado un juego de luces decorativas que simulan la secuencia de un semáforo.

1 0 BEJERCICIO A DESARROLLAR

Se pide diseñar un circuito lógico que simule el funcionamiento de un semáforo, el cual controle las luces VERDE, ÁMBAR y ROJO de las caras FRONTAL y LATERAL del semáforo. Cada pulso de reloj deberá tener un segundo de separación con respecto al siguiente (periodo T = 1 sg). La luz VERDE deberá permanecer prendida durante 6 segundos, la luz ÁMBAR deberá permanecer prendida durante 2 segundos y la luz ROJA deberá permanecer prendida durante 8 segundos.

Tbaja = 0.693RBC Tiempo en Bajo. Talta = 0.693(RA + RB)C Tiempo en Alto. T = Tbaja + Talta T = 0.693(RA + 2RB)C Periodo total de Oscilación. f = 1.44 / ((RA + 2RB)C) Frecuencia de Oscilación. D = Tbaja / T D = RB / (RA + 2RB) Ciclo de Trabajo. Considerar los siguientes valores para:

RA ≥ 1 K

RA + RB ≥ 6.6 M

C = ≥ 500 F

1

0

Salida Talta

VCC = 5V

1

4

3

2

5

8

6

7

RA

C

10 F

Salida Temporizador

555

RB

Tbaja

T

FIGURA 2: Ecuaciones para los tiempos en ALTO y BAJO del temporizador 555.

38 Laboratorio Nº 12

1.1 Hallar el valor de RB, considerando a R

A = 1 KΩ y a C = 10 µF.

RB = ______________

1.2 4 BDesarrollar la tabla de verdad para el semáforo:

ENTRADAS CARA FRONTAL CARA LATERAL

Nº QD QC QB QA Verde Ámbar Rojo Verde Ámbar Rojo

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1

TABLA 1: Tabla de verdad del circuito lógico.

Cada estado de la tabla de verdad tiene como tiempo de duración 1 segundo, haciendo un total de 16 segundos al recorrer toda la tabla.

Semáforo 39

1.3 5 BEcuaciones para la cara frontal del semáforo:

VF

a) Mapa de Karnaugh para la luz VERDE.

AF

b) Mapa de Karnaugh para la luz ÁMBAR.

RF

c) Mapa de Karnaugh para la luz ROJA.

Las Funciones resultantes para cada segmento son: VERDE = ÁMBAR = ROJO =

1.4 6 BEcuaciones para la cara lateral del semáforo:

VL

d) Mapa de Karnaugh para la luz VERDE.

AL

e) Mapa de Karnaugh para la luz ÁMBAR.

RL

f) Mapa de Karnaugh para la luz ROJA.

Las Funciones resultantes para cada segmento son: VERDE = ÁMBAR = ROJO =

40 Laboratorio Nº 12

FIGURA 3: Diagrama lógico de todo el circuito a implementar.

Semáforo 41

2 1 BRELACIÓN DE MATERIALES

CANTIDAD COMPONENTE DESCRIPCIÓN

01 Circuito Integrado 74LS193 Flip-Flop JK con Preset y Clear – 2.

03 Circuito Integrado 74LS08 Compuerta Lógica AND – 4.

03 Circuito Integrado 74LS32 Compuerta Lógica OR – 4.

01 Circuito Integrado 74LS04 Compuerta Lógica NOT – 6.

01 Circuito Integrado 555 Temporizador 555.

02 Protoboard Herramienta para implementar los circuitos electrónicos.

01 Regulador de Voltaje 7805 Regulador de 5 Voltios, para los Circuitos Integrados.

01 Disipador Disipador de Aluminio para el Regulador de Voltaje.

02 LED de 5 mm de color Rojo LED para visualizar dato – Preparados.

02 LED de 5 mm de color Naranja LED para visualizar dato – Preparados.

03 LED de 5 mm de color Verde LED para visualizar dato – Preparados.

01 Resistencia de 2.2 M / ¼ W Resistencia de Carbón de valor fijo a 2.2 M de ¼ W.

01 Resistencia de 2.2 K / ¼ W Resistencia de Carbón de valor fijo a 2.2 K de ¼ W.

08 Condensador de 100 F Condensador Cerámico de 100 F.

01 Condensador de 1 µF Condensador Electrolítico de 10 µF.

TABLA 2: Relación de materiales para la EXPERIENCIA DE LABORATORIO Nº 12.

3 2 BCONTADOR BINARIO SÍNCRONO ASCENDENTES/DESCENDENTES

El CI 74LS193, es un contador binario síncrono ascendente/descendente, el cual cuenta con dos entradas de reloj, una para el conteo ascendente y la otra para el conteo descendente.

1 2 3 4 5 6 7

14 13 12 11 10 9

(a) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con una única Entrada de Control de conteo (pin 5).

QB DOWN/

UP QC

CLK LOAD C

QB G QA

LOAD

QC

1 2 3 4 5 6 8

16 13 12 11 10 9 15

GND

Vcc

7

14

8

16 15

MAX/

MIN A

RIPPLE

CLK D

QD B QA G

QD

C CLK RIPPLECLK

A

74LS190 y 74LS191 74LS193

(b) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con Entradas de Control por separado (pin 4 y 5).

GND

Vcc

D

DN/UP

MAX/MIN

B

Salidas Entradas Entradas

Entradas Entrada Salidas Salidas

QB QA

LOAD

QC QD

C A

D B

CLR Bent Csal

COUNT

UP

COUNT

DOWN

QB Count

UP QC

CLR LOAD C A D

QD B QA

Entradas Entradas

Entradas Entrada Salidas Salidas

Count

DOWN

Bent Csal

Salidas

FIGURA 4: Diagrama de pines del CI 74LS193.

Habilitación del CI 74LS193:

La entrada LOAD (pin 11), se utiliza para cargar un dato de referencia presente en las entradas A, B, C y D. En nuestro caso, no se van a utilizar estas entradas, por tal motivo, debe ir

conectado a VCC.

La entrada CLR (pin 14), se utiliza para resetear al contador. En esta aplicación no haremos uso de esta entrada, por lo tanto deberá ir conectado a GND.

La entrada Count DOWN (pin 4), se utiliza para configurar al circuito integrado como contador descendente. En esta aplicación no haremos uso de esta entrada, por lo tanto deberá ir

conectado a VCC.