UNIVERSIDAD ESTATAL DE BOLÍVAR

FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS, GESTIÓN EMPRESARIAL E INFORMÁTICA

ESCUELA: SISTEMAS

CARRERA: INGENIERIA EN SISTEMA COMPUTACIONALES

ASIGNATURA: ARQUITECTURA DE HARWARE

DOCENTE: ING. ROBERTO RODRÍGUEZ.

ALUMNO: María Amanta

LABORATORIO 5: DECODIFICADOR

ENERO - 2013

ÍNDICE

1

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Tema …….……………………………………………………………………………………………….. 3

Objetivos ………………..…………………………………………………………………………………………. 3

Marco Teórico …………………………………………………………………………………………………. 3

Informe o práctica...…………………………………………………………………………………………………13

Conclusiones ….………………………………………………………………………………………………………14

Recomendaciones……………………………………………………………………………………………………15

Bibliografía y links………………………………………………………………………………………………….15

Anexos……………………………………………………………………………………………………………… 15-16

LABORATORIO ARQUITECTURA DE HARDWARE

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PRÁCTICA DE LABORATORIO No.5TEMA: DECODIFICADOR

1 OBJETIVOS: Realizar el montaje de UN DECODIFICADOR DE 3 ENTRADAS A 7 SEGMENTOS

(DISPLAY) con CI SN7448 Entender el funcionamiento del DECODIFICADOR A 7 SEGMENTOS y comprobar su

tabla de verdad

2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Armar el circuito DEL DECODIFICADOR Observar las formas de onda de este circuito en las salidas del DECODIFICADOR

3 MARCO TEÓRICO

Circuito integrado SN74LS48 (DATA SHEET)

El SN74LS48N es un decodificador de BCD a 7 segmentos consistente en compuertas NAND, Buffers de entrada y siete compuertas AND-OR-INVERSORES. Siete compuertas NAND y un driver son conectados en pares para aceptar datos en BCD, invertirlos y llevarlos a las AND-OR-INVERSOR. Las compuertas NAND restantes y los buffer de tres entradas proveen Lamp test y Blanking input para el LS48. El circuito acepta cuatro bits de DECIMAL CODIFICADO EN BINARIO (BCD) y dependiendo del estado de las entradas auxiliares decodifica estos datos para manejar otros componentes. La posición relativa de los niveles lógicos de entrada también como las condiciones requeridas de las entradas auxiliares se muestran en la tabla de verdad.

El circuito LS48 incorpora las siguientes prestaciones:

Capacidad de modulación de intensidad luminosa de los segmentos (BI/RBO) Pull-Ups internos eliminan la necesidad de resistencia externas Diodos de enganche de entrada eliminan efectos de terminación de alta velocidad.

Función o

Decimal

LT RBI D C B A a b c d e f g

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0 H H L L L L H H H H H H L

1 H X L L L H L H H L L L L

2 H X L L H L H H L H H L H

3 H X L L H H H H H H L L H

4 H X L H L L L H H L L H H

5 H X L H L H H L H H L H H

6 H X L H H L L L H H H H H

7 H X L H H H H H H L L L L

8 H X H L L L H H H H H H H

9 H X H L L H H H H L L H H

10 H X H L H L

11 H X H L H H

12 H X H H L L

13 H X H H L H

14 H X H H H L

15 H X H H H H

BI X X X X X X L L L L L L L

RBI H L L L L L L L L L L L L

LT L X X X X X H H H H H H H

Circuito integrado LM7805 (DATA SHEET)

  Todo dispositivo electrónico, desde una supercomputadora hasta un simple destellador, debe necesariamente poseer una parte esencial para su funcionamiento. Me estoy refiriendo a la fuente de alimentación. En efecto, diseñada y realizada de mil formas distintas, siempre se encuentra presente en todo equipo electrónico cualquiera sea su uso o complejidad.  Es por esto que a la hora de realizar cualquier circuito electrónico práctico, el diseñador debe

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necesariamente realizar una fuente de alimentación acorde a las necesidades del circuito. La mayoría de las veces se le exigía a ésta que mantuviera la tensión de salida constante para cualquier condición de uso (léase distintas corrientes de salida y distintas tensiones de entrada). En muchas ocasiones diseñar tal fuente resultaba una tarea bastante difícil y tediosa. Se debían asumir compromisos que relacionaban la complejidad del diseño con la estabilidad del mismo. Así, por ejemplo, una pequeña fuente que requería pocos componentes presentaba una regulación pésima, mientras que una que ofrecía una buena estabilidad, precisaba una cantidad faraónica de componentes y, por consiguiente, aumentaba el tiempo y el costo del diseño.

Afortunadamente las empresas diseñadoras de componentes han puesto fin a esta peripecias, presentando, hace ya algunos años, los reguladores integrados. Estos dispositivos de gran utilidad aúnan todas las ventajas de una completa fuente de alimentación en un solo encapsulado reduciendo el problema de un buen diseño a unos pocos componentes. Veamos, ahora, un poco más en profundidad de qué se trata esto.

Reguladores fijos

  En la mayoría de las aplicaciones se requiere una tensión fija y estable de un determinado valor. La línea de reguladores ideales para este tipo de necesidades es la conocida como LM78XX. Las primera letras y dos número corresponden a la denominación, mientras que las dos últimas XX deben ser reemplazados por la tensión de salida requerida. Las tensiones disponibles de observan en la siguiente tabla:

NúmeroTensión de salida

LM7805 5 VoltiosLM7806 6 VoltiosLM7808 8 VoltiosLM7809 9 VoltiosLM7812 12 VoltiosLM7815 15 VoltiosLM7818 18 VoltiosLM7824 24 VoltiosLM7830 30 Voltios

  Cada uno de estos dispositivos posee sólo tres terminales, uno corresponde a la entrada de tensión no regulada, otro es la salida regulada y el restante es la masa, común a ambos. En cuanto al encapsulado, conviene aclarar que, si bien están disponibles en varios tipos, generalmente se los suele encontrar en el encapsulado del tipo TO-220, correspondiente a una corriente de salida de 1 amperio. Resumiendo, y para comprender completamente la simplicidad de una fuente de alimentación de este tipo, sólo basta observar el diseño de la siguiente figura:

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  Como se observa, sólo fueron agregados dos capacitores al circuito integrado. Explicaremos la función de cada uno de ellos. C1, que se halla a la entrada del regulador, filtra la tensión de posibles transitorios y picos indeseables, mientras que C2, que se encuentra a la salida, disminuye la tensión de rizado de salida, a la vez que evita oscilaciones.  En cuanto a la tensión de entrada, se puede ver que es de un rango muy amplio. Por ejemplo, si el regulador elegido es uno de 12 voltios (LM7812), la tensión de entrada podrá ser de entre 15 y 39 voltios.

Para realizar una fuente de alimentación fija completa, observemos la figura siguiente que constituye sólo una modificación de la anterior:

  En este diseño partimos directamente de la tensión alterna de red (220v), para lograr una tensión perfectamente estable. Primeramente, como es lógico, la tensión es reducida mediante un transformador. Luego, esta tensión alterna de bajo valor es rectificada por el puente D1, obteniéndose así una señal de onda completa.

REGULADOR DE VOLTAJE

El 7805 es el regulador de voltaje más común, y muy usado en diseños empotrados. El 7805 es un regulador lineal hecho por varios fabricantes como “Fairchild”, o “ST Microelectronics”. Puede venir en varios tipos de encapsulados. Para corrientes de salida hasta de 1A existen dos tipos de encapsulados: TO-220 (vertical) y D-PAK (horizontal).

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Con un disipador apropiado esos tipos de reguladores LM78xx pueden proporcionar corrientes de más de 1A. Además incluyen protección por sobrecarga térmica, y contra cortocircuitos. Si su diseño no excede los 100 mA de consumo puede elegir un regulador del tipo LM78L05. El mismo viene en presentaciones pequeñas y puede entregar corrientes de hasta 100 mA. Se consigue en tres principales tipos de encapsulados: SO-8, SOT-89 y TO-92.

QUE ES UN DECODIFICADOR

Es un dispositivo que "decodifica" un código de entrada en otro. Es decir, transforma una combinación de unos y cero, en otra. 74LS47, en particular transforma el código binario en el código de 7 segmentos. Parece confuso, pero en breve quedará más claro.

El decodificador recibe en su entrada el número que será visualizado en el display. Posee 7 salidas, una para cada segmento. Para un valor de entrada, cada salida toma un estado determinado (activada o descativada).  La entrada consiste en 4 patas o pines donde el decodificador recibe los números binarios. Podemos ingresar valores de 0 a 9 en formato binario. 

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Para ingresar un "0" en un pin, conectaremos el mismo al terminal negativo de la fuente. Para ingresar un "1", vamos a conectarlo al terminal positivo. En el tutorial estoy utilizando un decodificador TTL, por lo que la fuente debe ser de 5v. 

Sus pines o patillas son:

Entradas: 4 pines de entrada para ingresar el dígito a mostrar en binario. Salidas: 7 pines de salida, uno para cada segmento. Control: 3 pines de control. Por el momentos no entraremos en detalle para que se

utilizan. Alimentación: 2 pines para alimentación, fuente (+) y fuente (-).

Hay que aplicar el número deseado en la entrada y el dispositivo, automaticamente, habilita los segmentos correspondientes a la salida. Supongamos que queremos mostrar el numero 5. Utilizando la tabla anterior vemos que 5 en binario es 0101. Debemos aplicar este valor en los pines de entrada en el orden DCBA, es decir DCBA = 0101, o sea D=0, C=1, B=0, A=1. Al hacerlo, el integrado enciende todos los segmentos, salvo "b" y "e" para mostrar el número 5.

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 Los valores reales de tensión en la entrada y salida. Recuerden que el "1" lógico equivale a 5v y el "0" lógico a 0v. Vemos nuevamente el mismo gráfico, ahora con los valores de tensión en la entrada y la salida:

Los segmentos encendidos tienen un nivel lógico 0 y los apagados 1. Es decir, cuando el decodificar pone 0v en una salida, el segmento debe quedar encendido, y el mismo se apaga cuando la salida presenta 5v. Este tipo de salida se denomina activo baja, lo que significa que cuando la salida esta en nivel bajo (0 lógico), la salida esta activa. Resumiendo:

En la entrada del 74LS47 hay que ingresar un código binario El valor binario es una combinación de unos y cero, siendo, "0" lógico = 0v; "1" lógico =

5v. En la salida aparece la combinación de siete segmentos correspondiente. Cada pin de salida corresponde a un segmento. Las salidas son activo baja, es decir, "0" lógico = encendido; "1" lógico = apagado.

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CIRCUITO COMPLETO

Cada segmento esta conectado al pin correspondiente, mediante una resistencia de limitación de corriente. Los ánodos de todos los segmentos (es decir, la patilla Ánodo Común CA) se conectan a la fuente positiva de +5v. Es lo mismo que habíamos visto antes con un solo LED. Para ingresar la combinación de entrada estoy utilizando llaves tipo DIP switch. La llave 1 controla la entrada A, la 2 controla B, etc. Cuando la llave esta en ON, en la entrada se aplica una tensión de 0v (recordar que GND es 0v). Cuando esta en OFF, tenemos 5v, mediante las resistencias pull-up conectadas a la fuente positiva +5v. El pin de entrada queda conectado mediante una resistencia a +5v, y mediante una llave a tierra. Veamos que pasa, cuando llave queda abierta (imagen del medio). En ese caso, la entrada queda conectado a +5v. Hay una resistencia en el medio, pero las entradas digitales no toman corriente, a efectos prácticos la

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corriente vale cero. Entonces, quedan aplicados los +5v en la entrada, equivalente a un "1" lógico.

Pines control: como lo mencione, el integrado tiene tres pines de control, no los vamos a utilizar. Para que el circuito funcione adecuadamente, hay que conectarlos a +5v. Lo hice mediante una resistencia pull-up. 

Combinaciones de entrada: En la tabla de códigos de entrada, están las combinaciones desde 0000 hasta 1001. Pero, ¿que pasará si ingresamos una combinación que no esta en la tabla, por ejemplo, 1100 o 1111? Bueno, en el display aparecerán unos símbolos raros que no son números ni letras. A continuación les dejo la tabla que tome de la hoja de datos, para que vean de que se trata.

 

EL DISPLAY ÁNODO COMÚN

En el display ánodo común, todos los ánodos de los diodos LED unidos y conectados a la fuente de alimentación.En este caso para activar cualquier elemento hay que poner el cátodo del elemento a tierra a través de una resistencia para limitar la corriente que pasa por el elemento

EL DISPLAY CÁTODO COMÚN

El display cátodo común tiene todos los ánodos de los diodos LED unidos y conectados a tierra. Para activar un segmento de estos hay que poner el ánodo del segmento a encender a Vcc (tensión de la fuente) a través de una resistencia para limitar el paso de la corrienteTambién hay display alfanuméricos que permiten representar tanto letras como números

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BATERIA 9 VOLTIOS

Una batería de 9 voltios es un hogar de batería más potente que el típico de 1,5 o 1,2-voltios batería. Se trata de un cuerpo rectangular con los terminales positivo y negativo de lado a lado en un extremo. Una batería de 9 voltios es en realidad compuesto por seis baterías de 1.5 voltios dispuestos en unpaquete de seis y conectados en serie.Una batería de 9 voltios se utiliza en los dispositivos electrónicos que requieren un mayor voltaje, pero poco corriente, como detectores de metales, R / C juguete controladores, y los walkie-talkies. Estos dispositivos de trabajo mediante la creación de campos electromagnéticos que utilizan más de la tensión actual.

CONDENSADOR POLARIZADO

El principio del condensador electrolítico fue descubierto en 1886 por Charles Pollak, como parte de su investigación en la anodización del aluminio y otros metales. Pollack descubrió que debido a la delgadez de la capa de óxido de aluminio producida, había mucha capacitancia entre el aluminio y la solución de electrolito. Un problema importante era que la mayoría de los electrolitos tendían a disolver esta capa de óxido de nuevo cuando la tensión se eliminaba, pero finalmente él encontró que el perborato de sodio bórax permitía la creación de la capa sin atacarla después. Le fue concedida una patente para el condensador electrolítico de aluminio con disolución de bórax en 1897. La primera aplicación práctica de esta tecnología fue en los condensadores de arranques de motores de corriente alterna. La mayoría de los condensadores electrolíticos son polarizados, esto es, sólo pueden operar con corriente continua, pero usando varias placas de aluminio anodizado e intercalando entre ellas el electrolito de bórax, es posible hacer un condensador que puede ser usado en sistemas de corriente alterna.

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Los condensadores del siglo XIX y principios del XX tienen pocas similitudes con los actuales, y eran construidos de forma más parecida a una batería de coche. El electrolito de disolución de bórax tenía que ser periódicamente redisuelto con agua destilada, algo que recuerda a las baterías de plomo ácido. La primera aplicación masiva de las versiones de corriente continua de este tipo de condensador fue en las centralitas telefónicas para suavizar los cambios de estado de los relés de las líneas de 48 voltios.

RESISTENCIA (CODIGO DE COLORES)

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

La resistencia de cualquier objeto depende de su geometría y de su coeficiente de resistividad a determinada temperatura: aumenta conforme es mayor su longitud y disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal. Cálculo experimental de la resistividad de un material . Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:1

donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

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Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente y es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su sección transversal:

En donde es el coeficiente de proporcionalidad o la ρ resistividad del material.

- FUNCIONMIENTO DEL CIRCUITO4 PROCEDIMIENTO:

4.1 Verificación de la lista de materiales e instrumentos de medida a utilizar en la práctica.- Protoboard.- Alambres para las conexiones diámetro 0,4mm.- Osciloscopio.- Multímetro.

Ver Anexo No 14.2 Armar el circuito del decodificador en el protoboard siguiendo el esquema entregado

por el profesor.Ver Anexo No 2 y 4

4.3 Mediciones eléctricas (osciloscopio - MULTIMETRO)Ver Anexo No 3

5 CONCLUCIONES

Mediante la elaboración de este laboratorio hemos puesto en práctica todos los conocimientos adquiridos en clases.

La elaboración de un decodificador de tres entradas con 7 segmentos las entradas irían conectadas a un contador, micro controlador.

La tabla de verdad nos ayuda a verificar los resultados del circuito.

6 RECOMENDACIONES

Tomar las medidas de seguridad apropiadas. Contar con todos los elementos necesarios. Verificar que cada uno de los equipos y elementos funcionen correctamente. Conocer el funcionamiento apropiado de cada uno de los equipos que vamos a

utilizar para desarrollar de una buena manera dicha práctica.

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7 BIBLIOGRAFIA Y LINKS

www.electronicacompleta.com www.Villaseñor, Jorge (2011). Circuitos Eléctricos y Electrónicos. México: Prentice Hall www.wikipedia.org/wiki/Sinusoide http://ad.filesline.com/800x400.html?fd45sd15df5s

8 ANEXOS

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Anexo N. 1

Diagrama DEL circuito DECODIFICADOR

Anexo N. 2

Circuito armado en el protoboard (foto)

Anexo N. 3

Forma de onda en las salidas DEL DECODIFICADOR con el osciloscopio (foto)

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Anexo N. 4

Foto armando el circuito en el laboratorio