INSTITUTO TECNOLGICO DE LA LAGUNA.

DISEO DIGITAL 1.

PRACTICA 6 CONTADOR BCD CON FLIP-FLOP JK.

EQUIPO # 7 LOS SWITCHES.

JAVIER ANTONIO CARLOS DIAZ.

CTRL: 12131006

MARISSA IVETT LOPEZ

CARRASCO.

CTRL: 14130586

MC. JUANA MARIA CAMARILLO. 29/MAYO/2015

ndice.

I. Resumen. 4

II. Introduccin. 4

III. Objetivos de la prctica. 5

IV. Objetivos especficos de la prctica. 5

V. Marco terico. 6

VI. Metodologa a emplear. 11

VII. Desarrollo. 12

VIII. Conclusiones. 14

IX. Bibliografa. 14

X. Apndices. 14

ndice de figuras.

Fig. 1. Diagrama a bloques de un circuito secuencial. 6

Fig. 2. Circuito secuencial sincrnico con reloj. 8

Fig. 3. Diagrama de estados contador BCD-DECIMAL. 9

Fig. 4. Contador BCD con Flip-Flop JK. 10

Fig. 5. Contador BCD. A 1 bits. 12

Fig. 6. Foto revisin en el laboratorio. 13

4

I. RESUMEN.

Esta es la practica 6 del curso de digitales, en esta prctica realizaremos un circuito

contador de 1 bits, capaz de contar en cuenta libre de 0-15.

Se realizar un arreglo mediante compuertas para hacer que la cuenta se realice desde 0

hasta 9. Para ello se analizarn las tablas de verdad y funcionamiento de un circuito

integrado en la escala de MSI, el cual es el CI 7476 de la tecnologa TTL.

II. INTRODUCCIN.

En la electrnica es bastante frecuente verse necesitado de contabilizar eventos y por

tanto se requiere utilizar un contador, en este caso se tratara de un contador electrnico

digital.

Por otra parte, en nuestros das estamos rodeados de dispositivos que disponen de

algn tipo de contador digital, incluso en la mayora de los electrodomsticos vienen

equipados con uno.

Un contador digital, bsicamente consta de una entrada de impulsos que se encarga de

conformar seales, de manera que el conteo de los pulsos no sea alterado por seales no

deseadas, las cuales pueden falsear el resultado final.

Estos impulsos son acumulados en un contador propiamente dicho cuyo resultado se

presenta mediante un visor que puede estar constituido por una serie de sencillos dgitos

de siete segmentos.

5

III. OBJETIVOS DE LA PRCTICA.

El principal objetivo de esta prctica es aprender los conceptos bsicos de circuitos

contadores con Flip-Flop, poner a prueba los conocimientos adquiridos realizando un

circuito secuencial cuyas caractersticas se presentarn en objetivos especficos de la

prctica.

IV. OBJETIVOS ESPECFICOS DE LA PRCTICA.

Disear un circuito secuencial asncrono, el cual consistir en un contador de 1 bits en

BCD, para ello haremos uso de tabla de verdad del circuito integrado 7476 el cual es un

dispositivo que consiste un dual Flip-Flop JK.

Para realizar el esquema del circuito se har uso de un software CAD el cual en este caso

es Proteus designe suite para realizar tambin la simulacin correspondiente.

6

V. MARCO TERICO.

CIRCUITOS SECUENCIALES.

Los circuitos digitales estudiados hasta ahora han sido combinacionales: sus salidas

dependen exclusivamente de las entradas actuales. Aunque es probable que todos los

sistemas digitales tengan circuitos combinacionales, casi todos los que se usan en la

prctica tambin incluyen elementos de almacenamiento, que requieren que el sistema se

describa en trminos de lgica secuencial.

En la figura 1 se presenta un diagrama de bloques de un circuito secuencial. Consiste en

un circuito combinacional al que se conectan elementos de almacenamiento para formar

una trayectoria de retroalimentacin. Los elementos de almacenamiento son dispositivos

capaces de guardar informacin binaria. La informacin almacenada en estos elementos

en cualquier momento dado define el estado del circuito secuencial en ese momento.

Fig. 1. Diagrama a bloques de un circuito secuencial.

El circuito secuencial recibe informacin binaria de entradas externas.

Esas entradas, junto con el estado actual de los elementos de almacenamiento,

determinan el valor binario de las salidas.

Tambin determinan la condicin para cambiar el estado de los elementos de

almacenamiento.

El diagrama de bloques indica que las salidas de un circuito secuencial son funcin no

slo de las entradas, sino tambin del estado actual de los elementos de almacenamiento.

El siguiente estado de los elementos de almacenamiento tambin es funcin de entradas

externas y del estado actual. As pues, un circuito secuencial se especifica con una

sucesin temporal de entradas, salidas y estados internos.

7

Circuitos secuenciales clasificacin.

Hay dos tipos principales de circuitos secuenciales, y su clasificacin depende de los

tiempos de sus seales. Un circuito secuencial sincrnico es un sistema cuyo

comportamiento se define conociendo sus seales en instantes discretos.

El comportamiento de un circuito secuencial asincrnico depende de las seales de

entrada en cualquier instante dado y del orden en que cambian las entradas.

Los elementos de almacenamiento que suelen usarse en los circuitos secuenciales

asincrnicos son dispositivos de retardo de tiempo.

La capacidad de almacenamiento de un dispositivo de retardo de tiempo se debe al

tiempo que la seal tarda en propagarse por el dispositivo.

En la prctica, el retardo interno de propagacin de las compuertas lgicas tiene la

suficiente duracin como para producir el retardo requerido, de modo que podran no ser

necesarias unidades de retardo adicionales.

En los sistemas asincrnicos tipo compuerta, los elementos de almacenamiento

consisten en compuertas lgicas cuyo retardo de propagacin hace posible el

almacenamiento requerido.

As, un circuito secuencial asincrnico podra considerarse como un circuito

combinacional con retroalimentacin. Gracias a la retroalimentacin entre compuertas

lgicas, el circuito secuencial asincrnico podra volverse inestable ocasionalmente.

El problema de inestabilidad impone muchas dificultades al diseador.

Un circuito secuencial sincrnico utiliza seales que afectan a los elementos de

almacenamiento nicamente en instantes discretos. La sincronizacin se logra con un

dispositivo de temporizacin llamado generador de reloj, el cual produce un tren peridico

de pulsos de reloj. Los pulsos de reloj se distribuyen por todo el sistema de modo que los

elementos de almacenamiento slo se vean afectados al llegar cada pulso.

En la prctica, los pulsos de reloj se aplican con otras seales que especifican el cambio

requerido en los elementos de almacenamiento. Los circuitos secuenciales sincrnicos

que usan pulsos de reloj en las entradas de sus elementos de almacenamiento se

denominan circuitos secuenciales con reloj, y son el tipo que se usa ms comnmente en

la prctica.

Casi nunca manifiestan problemas de estabilidad y es fcil dividir su temporizacin en

pasos discretos independientes, cada uno de los cuales se puede considerar por separado.

8

Los elementos de almacenamiento empleados en los circuitos secuenciales con reloj se

llaman Flip-Flop. Un Flip-Flop es un dispositivo binario de almacenamiento que puede

almacenar un bit de informacin.

Un circuito secuencial podra usar muchos Flip-Flop para almacenar tantos bits como

sea necesario. En la figura 2 se ilustra el diagrama de bloques de un circuito secuencial

sincrnico con reloj.

Fig. 2. Circuito secuencial sincrnico con reloj.

Las salidas pueden provenir del circuito combinacional o de los Flip-Flop, o de ambos.

Los Flip-Flop reciben sus entradas del circuito combinacional y tambin de una seal de

reloj cuyos pulsos se presentan a intervalos fijos de tiempo, como se observa en el

diagrama de temporizacin. El estado del Flip-Flop slo puede cambiar durante una

transicin de pulso de reloj.

Cuando el pulso de reloj no est activo, el ciclo de retroalimentacin se rompe porque

las salidas del Flip-Flop no pueden cambiar aunque cambie el valor de las salidas del

circuito combinacional que alimenta sus entradas. Por tanto, la transicin de un estado al

siguiente se da nicamente a intervalos de tiempo preestablecidos, dictados por los pulsos

de reloj.

9

Contador BCD.

Un contador decimal sigue una sucesin de diez estados y vuelve a 0 despus de la

cuenta de 9.

Un contador as necesita por lo menos cuatro Flip-Flop para representar cada dgito

decimal, ya que un dgito decimal se representa con un cdigo binario de por lo menos

cuatro bits. La sucesin de estados de un contador decimal depende del cdigo binario

empleado para representar un dgito decimal. Si se usa BCD, la sucesin de estados es la

que se aprecia en el diagrama de estados de la figura 3. Este contador es similar al binario,

excepto que el estado que sigue a 1001 (cdigo del dgito decimal 9) es 0000 (cdigo para

el dgito decimal 0).

Fig. 3. Diagrama de estados contador BCD-DECIMAL.

En la figura 4 se presenta el diagrama lgico de un contador BCD de rizo que utiliza Flip-

Flop JK. Las cuatro salidas se designan con la letra Q seguida de un subndice numrico

igual al peso binario del bit correspondiente en el cdigo BCD.

Vemos que la salida de Q1 se aplica a las entradas C tanto de Q2 como de Q8, y que la

salida de Q2 se aplica a la entrada C de Q4.

Las entradas J y K se conectan a una seal de 1 lgico permanente o bien a salidas de

otros Flip-Flop.

Un contador de rizo es un circuito secuencial asincrnico. Las seales que afectan la

transicin del Flip-Flop dependen de la forma en que cambian de 1 a 0. Podemos explicar

el funcionamiento del contador con una lista de condiciones para transiciones de Flip-

Flop. Estas condiciones se deducen del diagrama lgico y del conocimiento de la forma en

que opera un Flip-Flop JK. Recuerde que, cuando la entrada C cambia de 1 a 0, el Flip-Flop

se establece si J=1, se restablece si K=1, se complementa si J=K=1 y no cambia si J=K=0.

10

Fig. 4. Contador BCD con Flip-Flop JK.

Para verificar que estas condiciones producen la sucesin requerida por un contador

BCD de rizo, es necesario comprobar que las transiciones de Flip-Flop pasen

sucesivamente a los estados especificados por el diagrama de estados de la figura 3. Q1

cambia de estado despus de cada pulso de reloj. Q2 se complementa cada vez que Q1

pasa de 1 a 0, en tanto Q8=0.

11

VI. METODOLOGA A EMPLEAR.

Para llevar a cabo la prctica, se har uso del software Proteus design suite 8.0 para

realizar los diagramas lgicos, as como tambin para la fase de diseo y simulacin del

circuito.

Posteriormente se proceder al armado del circuito en el laboratorio.

Material y componentes empleados.

Fuente de alimentacin a 5 volts.

1 Displays 7 segmentos nodo comn.

CI 7476.

CI 7447.

1 tablilla de prueba.

Cables de conexin.

Resistor con las siguientes especificaciones:

220 .

12

VII. DESARROLLO.

Fase de diseo.

Para llevar a cabo el circuito contador, se deduce que se requieren 2 C.I. 7476, para

realizar el conteo de 1 bits. El diseo se muestra en la figura 4.

Fig. 5. Contador BCD. A 1 bits.

R4

DC7

Q3

GN

D1

VC

C8

TR2

TH6

CV5

U1

NE555

(VCC)VALUE=5

90% 100k

R11k

C11nF

SW-SPST

SW-SPST

C2

10uF

C3

22uF

R2330

D1LED-BLUE

C4

100uFSW-SPST

A7

QA

13

B1

QB

12

C2

QC

11

D6

QD

10

BI/

RB

O4

QE

9R

BI

5Q

F15

LT

3Q

G14

U117447

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S2

R3

U2:A

7476

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S7

R8

U2:B

7476

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S2

R3

U3:A

7476

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S7

R8

U3:B

7476

1

2

13

12

U4:A

7411

12

U5:A

7404

13

Simulacin.

En la parte de la simulacin se puso en funcionamiento el circuito antes diseando, as

se realizaron varias observaciones.

La primera observacin fue que al poner en marcha el circuito del contador por primera

vez, este empez a contar desde 0 hasta 15, cabe destacar que los nmeros despus del 9

no se mostraron correctamente dado a que no son condiciones validas para el

decodificador 7447. Despus de realizar los arreglos pertinentes se obtuvo la cuenta

esperada de 0 hasta 9.

Para la comprobacin de su funcionamiento se llevo a cabo por simple observacin y

proporcionando todas las combinaciones posibles para la operacin del contador.

La simulacin completa est disponible en la carpeta simulacin prctica 7 adjunta a este

archivo.

Desarrollo experimental.

Armado del circuito en el laboratorio.

En primer lugar se montaron los dispositivos electrnicos en la tablilla de pruebas

haciendo las conexiones con alambres de acuerdo al circuito visto en la figura 7.

En su caso fue necesario soldar alambres en las terminales de algunos componentes

para facilitar su colocacin en la tablilla de pruebas porque no es recomendable doblar

demasiado las terminales o conectar todo muy cerca.

De manera ilustrativa la siguiente foto se tomo despus de la revisin del bloque a en el

laboratorio. En donde se llevo a cabo la prctica, su funcionamiento se reviso de manera

visual.

Fig. 6. Foto revisin en el laboratorio.

14

VII. Conclusiones.

Javier y Marissa.

En esta prctica tuvimos una introduccin a los circuitos digitales secuenciales, la cual

fue muy completa dado a que es un tema de mucho inters.

El principal reto fue aprender el funcionamiento del Flip-Flop JK el cual es un tanto

diferente a los otros tipos, los cuales son muy usuales.

Despus de realizada la practica nos quedamos conversando sobre el tema y los desafos

que enfrentamos al llevar a cabo la prctica, y sobre cosas que debemos mejorar para

hacer las practicas con mayor facilidad.

VIII. Bibliografa.

www.google.com.mx

Diseo Digital, M. Morris Mano, Pearson Prentice Hall. Tercera Edicin.

IX. Apndices.

Hoja de datos 7404

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet2/2/05wgrsi4dj138cir491fr5yphp7y.pd

f

Hoja de datos 7476

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets/480/332193_DS.pdf

Hoja de datos 7408

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet2/7/0yayuyo7x5wq831soi4ww1ljr3yy.p

df