jueves, 15 de marzo de 2018

LABORATORIO NRO. 11

LABORATORIO N° 11
CONTADOR EN ANILLO Y MATRIZ DE LEDS

COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN 


  • Implementación de Registros en Serie.
  • Contador en Anillo con Registro serie.
  • Identificación de terminales y prueba de Matriz de Leds.
MARCO TEÓRICO.
El contador en anillo es elegantemente simple, pero utiliza los flip-flops.

La figura 3.9 presenta un contador Johnson de 4 bits. Como puede apreciarse, la diferencia con un contador en anillo es que ahora, en lugar de conectar Q3 a J0, y -Q3 a K0 conectamos -Q3 a J0 y Q3 a K0. Esto provoca que el biestable 3 cambie los ceros que le llegan por unos y viceversa. La tabla 3.3 presenta los estados alcanzados. Una agradable ventaja del contador Johnson respecto del contador en anillo es que no es necesario utilizar las entradas asíncronas para inicializar el contador - siempre y cuando, el estado inicial por defecto sea el 00002 -.



Matriz de LEDs
Una matriz de LEDs consiste en un arreglo de LEDs que pueden ser encendidos y apagados individualmente desde un microntrolador. Pueden pensar en ella como una pantalla de pocos pixeles en los cuales pueden presentar gráficos y textos, tanto estáticos como en movimiento.

Conexión


El siguiente gráfico presenta una matriz de 5×7 LEDs, donde las columnas corresponden a los cátodos (deben ir conectados a tierra) y las filas corresponden a los ánodos (deben ir conectados a voltaje).

Para encender un LED específico debe ubicarse la intersección entre la columna y la línea correspondiente. Por ejemplo, para encender el LED que se muestra en la figura siguiente, la columna 3 (C3) debe ser conectada a tierra (a través de una resistencia de 220 ohm) mientras que la fila 5 (R5) es conectada a voltaje (5v).  




Matriz de Leds y Contadores en Anillo

Una matriz, esta constituida por leds, enmallados en filas y columnas, cada una de ellas es conectada a una fila y a una columna. Es muy importante conocer los pines de la matriz para facilitar el armado del circuito.
Gracia a ello es posible visualizar símbolos y letras en nuestra matriz de leds, pero para ello es necesario un circuito integrado 4014.

Circuito integrado 4017.
Se trata de un contador/divisor con 10 salidas. Estructuralmente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo. 
El integrado 4017 es un contador johnson (un contador en anillo) esto quiere decir que la secuencia de Q0 a Q9 es reiniciada o "loopeada" (esto quiere decir que cuando llega a Q9 luego sigue con Q0 y así sucesivamente en forma de Loop). Esto puede ser modificado ya que el 4017 cuenta con un Reset, si el Reset se pone a GND la cuenta sera de Q0 a Q9 pero si se pone hacia alguna de sus salidas, este achicara el anillo del loop, es decir, si ponemos el Reset conectado a Q6 el 4017 solo contara hasta Q5, y cuando llegue a Q6 se reiniciara y comenzara nuevamente desde Q0 (Ej. Q0>Q1>Q2>Q3>Q5,   Q0>Q1>Q2>Q3>Q5,   Q0>Q1>Q2>Q3>Q5) .
Para comprender mejor su funcionamiento lo haremos utilizando el diagrama de funciones.

Contador Jhonson (en anillo) conectado a una matriz de leds. 


Al momento de hacer las conexiones nos quedara de la siguiente manera:






Interpretando el circuito, los toda la primera columna de leds de la matriz encenderá luego pasara a la segunda, y así sucesivamente. La conexión del pin 1 al 15 hace que el contador en anillo vuelva a contar desde el pin 3 al 10. 



 Contadores Jhonson (en anillo) conectados a una matriz de leds.

En el siguiente circuito se puede apreciar la conexión de dos CI 4017, en este caso solo se utilizan 5 filas para visualizar una diagonal de leds encendidos. los dos CI comparten el mismo pulso de reloj para que se encienda los leds A1, B2, C3, D4, E5.








VIDEO


Observaciones.
 Fue necesario reconocer una matriz de leds mediante el código para reconocer los pines.
Al momento de realizar las conexiones se percato que el contador se demoraba unos segundos en volver a contar, esto ocurrió porque no se hizo la conexión al reset del contador.
El estado de los cables aveces interfiere con el resultado deseado, impidiendo que este llegue a una buena conclusión.

Conclusiones:

Para que el contador realice secuencia solo a las salidas utilizadas es necesario hacer una conexión del salida siguiente no utilizada al pin 15.
Para el segundo circuito fue necesario que los contadores compartan un mismo pulso de reloj para visualizar una diagonal. 
Fue importante negar las salidas de contador para el segundo circuito ya que  de esa manera se mandaba GND para que los leds enciendan.
Para visualizar que los leds que encienden en nuestra matriz al mismo tiempo, es muy importante acelerar los pulsos de reloj de los CI.
La aplicación de la matriz de leds tiene como resultado una serie de conbinaciones con las que podemos formar figuras, palabras y números.

Integrantes:

Mamani Quispe, Rusbel
Serrano Arias, William
Quispe Cutipa, Nelson Guidmar






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LABORATORIO NRO. 10

LABORATORIO N° 10
CONTADOR JOHNSON Y DIVISOR DE FRECUENCIAS


1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN:
  • Implementación de circuitos temporizadores. 
  • Implementación de circuitos generadores de clock. 
  • Implementación de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock. 

2. MARCO TEÓRICO:
El contador Jhonson es simple, pero utiliza los flip-flops antieconómicamente, ya que con n biestables es posible codificar hasta 2n estados. El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Lo que si complica algo es la decodificación del estado.

Se llama divisor de frecuencia a un dispositivo electrónico que divide la frecuencia de entrada en una relación casi siempre entera o racional. La forma de la señal de salida puede ser simétrica o asimétrica.

2.1. El contador Johnson

El contador en anillo es elegantemente simple, pero utiliza los flip-flops antieconómicamente - recuérdese que con n biestables es posible codificar hasta 2n estados -. El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Lo que si complica algo es la decodificación del estado.

  
 Esquema de un contador en Johnson de 4 bits.
\begin{figure}\centering \epsfig{file=Contadores/contador_Johnson.eps,width=10cm}\end{figure}
La figura presenta un contador Johnson de 4 bits. Como puede apreciarse, la diferencia con un contador en anillo es que ahora, en lugar de conectar Q3 a J0, y $\overline{Q_3}$ a K0 conectamos $\overline{Q_3}$ a J0 y Q3 a K0. 

 Tabla de estados y lógica de decodificación de un contador Johnson de 4 bits.
PulsoQ3Q2Q1Q0Decodificador
00000$\overline{Q_3}\overline{Q_0}$
10001$\overline{Q_1}Q_0$
20011$\overline{Q_2}Q_1$
30111$\overline{Q_3}Q_2$
41111Q3Q0
51110$Q_1\overline{Q_0}$
61100$Q_2\overline{Q_1}$
71000$Q_3\overline{Q_2}$
En consecuencia de lo expuesto, con n flip-flops, un contador Johnson es capaz de codificar 2n estados.

2.2. Divisor par.
Se dice divisor de frecuencia un circuito que recibe en entrada una señal de una frecuencia determinada f y da una señal de salida de frecuencia f/n donde n es un número entero. La necesidad de un divisor de frecuencia, ya que tiene tanto con una y la misma señal de clock.
Conectando en cascada múltiples flip flops de tipo JK se puede obtener divisores de frecuencia múltiplos de 2 de acuerdo con la siguiente fórmula:
fn = f / 2n


Deseando obtener un divisor de 8 podemos utilizar el siguiente esquema:

Luego se puede apreciar el diagrama de tiempos:
Resultado de imagen para divisor par de frecuencia con ff jk

 2.3. Divisor impar.
El circuito divisor recibe una señal de frecuencia f y de salida otorga una señal de frecuencia f/n donde n es un numero impar.

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO:




4. OBSERVACIONES:
  • Se observó en el osciloscopio que la frecuencia de entrada, resultaba en una frecuencia de salida menos, ya que esta era dividida.
  • Algunos de los flipflops JK se entraban en mal  estado, por ello se tuvo que cambiar por otra.
  • En el divisor impar al modificar el esquema de conexiones se podía observar la onda cambiando de posiciones.



5. CONCLUSIONES:

  • Se verifico la división de frecuencias, al usar 4 JK la frecuencia de salida fue 1/16 de la entrada.
  • El uso de el contador Johnson puede ser aplicado al funcionamiento de matrices led.
  • Se concluyó el divisor de frecuencia de 4 flip flops de 7 ciclos en un ciclo de salida.
  • se implemento y observo el correcto funcionamiento de los divisores de frecuencia y el contador johson.
  • El divisor par de frecuencia reduce esta a la mitad, esto de acuerdo al numero de fliflops a utilizar en el circuito. 


6. FOTO GRUPAL:





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