El objeto de este laboratorio
nos llevara a observar, desarrollar, e implementar un circuito
que por medio de un dispositivo visualizador, un decodificador y
una serie de datos ingresados
manualmente y de esta manera comprobar el funcionamiento y
desempeño de la codificación de BCD
a siete segmentos.
La realización de este circuito nos llevara a
conocer el funcionamiento de un integrado del tipo decodificador
(7447), desde la entrada de datos manualmente
o por micro switch pasando
por el decodificador BCD y su salida visualizada a los siete
segmentos del display creado con led`s.
1. Familiarizarse con el uso de equipo usado
generalmente en las prácticas de Circuitos
Digitales, conexiones y comprobación de estados
lógicos del circuito, Fuentes de
Alimentación, resistencias,
Circuitos
Integrados –con una funcionalidad específica- y
Dispositivos de Visualización –LEDs (Light Emitting
Diodes), Dígitos Decimales con displays de 7
segmentos-.
2. Demostración de un circuito de
decodificación y visualización, implementado con un
Circuito Integrado 7447, y visualizado, a través de LEDs.
Es decir, una serie de LED`S prendidos nos mostraran el código
BCD en 7 segmentos.
DECODIFICADORES
Un decodificador es un circuito
lógico combinacional, que convierte un código
de entrada binario de N bits en
M líneas de salida (N
puede ser cualquier entero y M es un entero
menor o igual a 2N), tales
que cada línea de salida será
activada para una sola de las
combinaciones posibles de entrada. La
Figura 1, muestra el
diagrama
general de un decodificador de
N entradas y M salidas. Puesto
que cada una de las entradas puede ser 1 o
0, hay 2N
combinaciones o códigos de entrada. Para cada una de estas
combinaciones de entrada sólo una de la
M salidas estará activada
1, para lógica
positiva; todas las otras salidas estarán
en 0. Muchos decodificadores se diseñan
para producir salidas 0 activas,
lógica negativa, donde la salida
seleccionada es 0 mientras que las otras son
1. Esto último se indica siempre por la
presencia de pequeños círculos en las líneas
de salida del diagrama del
decodificador.
Algunos decodificadores no usan
todos los 2N códigos
posibles de entrada, sino sólo algunos de ellos. Por
ejemplo, un decodificador BCD a
DECIMAL, tiene un código de entrada de 4
bits, el cual sólo usa diez grupos
codificados BCD, 0000 hasta
1001. Algunos de estos
decodificadores se diseñan de tal manera,
que si cualquiera de los códigos no usados se aplican a la
entrada, ninguna de las salidas se activará.
La Figura 2, muestra la
circuitería para un decodificador con 3
entradas y
23=8
salidas. Como sólo usan compuertas Y, las
salidas activadas son 1. Para tener salidas
activadas 0, deberían usarse compuertas
NO Y.
Puede hacerse referencia a este
decodificador de distintas maneras, todas ellas válidas y
usuales. Pude llamarse un decodificador
de 3 líneas a
8 líneas
(3x8), porque tiene
tres líneas de entrada y
ocho de salida. También recibe el nombre
de convertidor o decodificador
de binario a
octal, porque toma un código de entrada
binario de tres entradas y produce un
1 en una de las ocho
(octal) salidas correspondientes a ese
código. A veces se hace referencia al circuito como un
decodificador 1 de 8,
porque una de las 8 salidas se
activa a la vez.
CODIGO BCD
BCD son las iniciales de unas palabras inglesas que
traducidas vendrían a significar Código Decimal
codificado en Binario. Es decir cada cifra decimal se codifica
según una serie de bits binarios ¿Cuantos?, como
existen diez cifras del 0 al 9 necesitamos 4 bits por cifra. (Con
3 nos quedaríamos cortos ya que como máximo
podríamos codificar 8 cifras). Ahora resulta que con 4
bits podríamos codificar hasta 16 cifras, luego vemos que
hay 6 combinaciones (de 1010 a 1111) que nunca se utilizan en el
código BCD; de ahí que este código sea menos
compacto que el binario puro.
- La conversión de decimal a BCD es muy
fácil, lo verás con un ejemplo.
Imagina que deseas convertir el número 15793 dado
en decimal a BCD. Tomamos cada cifra decimal por separado y le
asignamos la combinación que le corresponde:
1
-> 0001
= 0x8 + 0x4 + 0x2 + 1×1
5
-> 0101
= 0x8 + 1×4 + 0x2 +
1×1
7
-> 0111
= 0x8 + 1×4 + 1×2 + 1×1
9
-> 1001
= 1×8 + 0x4 + 0x2 + 1×1
3
-> 0011
= 0x8 + 0x4 + 1×2 + 1×1
Se colocan estas combinaciones unas detrás
de otras y ya tenemos el número convertido a
BCD
15793
(decimal) ->
00010101011110010011 (BCD).
- La conversión de BCD a decimal es igual
de simple, vamos a utilizar otro ejemplo.
Imagina que deseas convertir el numero 01000110001 (BCD)
a decimal. Tomamos a partir de la derecha grupos de 4 bits
y los convertimos a su cifra correspondiente (utilizando
código binario):
0001
-> 1
0011
-> 3
010
-> 2 (si faltan bits se completan con
ceros)
Se toman las cifras decimales así obtenidas
en orden inverso, por lo tanto:
01000110001 (BCD)
-> 231 (decimal)
CIRCUITO INTEGRADO 7447
El decodificador 7447 es un circuito lógico que
acepta un conjunto de entradas que representan números
binarios y que activa solamente la salida que corresponde a dicho
dato de entrada. En un decodificador, dependiendo de la
combinación en sus entradas se determina qué
número binario (combinación) se presenta a la
salida correspondiente a dicho número, mientras tanto
todas las otras salidas permanecerán inactivas Este
decodificador sirve para mostrar salidas decimales a entradas
binarias. Las entradas pueden estar dadas por cualquier
dispositivo que tenga 4 salidas digitales como la
computadora, un micro, o Simplemente utilizando switches para
conmutar los unos y ceros.
ESQUEMA DEL DECODIFICADOR 7447
DISPLAY (CON LED`S)
El display que utilizaremos será realizado con
led`s consecutivos utilizando los mismos principios que un
display de siete segmentos de ánodo
común.
Es decir que todos los segmentos estarán
conectados al vcd y la tierra se
proporcionara a través del 7447.
BAQUELITA UNIVERSAL
La baquelita universal es un circuito impreso ya
dispuesto para la ejecución de circuitos,
consta de una placa de cartón endurecido, bakelita o fibra
de vidrio
aproximadamente de 2mm de ancho con una serie de pistas de
cobre ya
diseñadas con normas
estándar.
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RESISTENCIAS
Son componentes electrónicos que tienen la
propiedad de
oponerse al paso de la corriente
eléctrica. La unidad en la que se mide esta característica es el Ohmio y se representa
con la letra griega Omega.
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Esta propiedad de
oponerse al paso de la corriente, la poseen todos los materiales en
mayor o menor grado. El valor de la
resistencia
eléctrica, viene determinada por tres factores: el tipo de
material que define una constante denominada resistividad
’p’, la sección ’s’ y la longitud
’l’, de forma que a mayor sección menor
resistencia, y a
mayor longitud mayor resistencia, tal y como se ve en la
fórmula siguiente:
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CODIGO DE COLORES
Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente
y que nos sirven para saber el valor de
éste. Hay resistencias
de 4, 5 y 6 anillos de color.
Para saber el valor tenemos que utilizar el método
siguiente: el primer color indica las
decenas, el segundo las unidades, y con estos dos colores tenemos
un número que tendremos que multiplicar por el valor
equivalente del tercer color y el resultado es el valor de la
resistencia. El cuarto color es el valor de la tolerancia. Este
sistema se
utiliza para resistencia de cuatro colores.
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Para resistencias de cinco o seis colores sólo
cambia que en vez de dos colores se utilizan los tres colores
primeros para formar el número que hay que multiplicar por
el valor equivalente del cuarto color. El quinto es el color de
la tolerancia; y el
sexto, para las de seis colores, es el coeficiente de temperatura.
SOLDAR
Soldar, tecnológicamente hablando, es unir
sólidamente dos piezas metálicas, fundiendo su
material en el punto de unión, o mediante alguna sustancia
igual o parecida a ellas. Las soldaduras pueden ser duras o
blandas: entre las soldaduras duras se encuentran la soldadura
eléctrica por arco, la soldadura
eléctrica por puntos, la soldadura oxiacetilénica,
etc. Entre las soldaduras blandas, es decir, las que funden a
menos de 200 ºC, se encuentra la soldadura con
estaño, que es la que nos interesa para su
aplicación en Electrónica.
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CARACTERISTICAS DE UNA BUENA SOLDADURA
Aunque para conseguir efectuar una buena soldadura lo
mejor es la experiencia, para comenzar podrían seguirse
los siguientes pasos:
· Comprobar que el soldador ha adquirido la
temperatura
adecuada acercando el hilo de estaño a la punta: si
aquél se funde con facilidad, el soldador está
dispuesto para su utilización.
· Preparar los elementos o piezas que se quieran
soldar.
· Acercar la punta del soldador a la unión
de ambas piezas, con el fin de caldearlas; mantenerlo así
durante unos segundos. Es conveniente que la punta del soldador
tenga un poco de estaño, pues se facilita la
transmisión de calor.
· Transcurrido ese tiempo, acercar
el hilo de estaño a la zona de contacto del soldador con
las piezas que se van a soldar, comprobando que el estaño
se funde y se reparte uniformemente por las zonas
caldeadas.
· Cuando se crea que es suficiente el
estaño aportado, retirarlo, manteniendo el soldador unos
segundos.
· Transcurridos dos o tres segundos, retirar el
soldador sin mover las piezas soldadas.
· Mantener las piezas inmovilizadas hasta que el
estaño se haya enfriado y solidificado; nunca se
soplará la soldadura, pues sólo se
conseguiría un enfriamiento prematuro que daría
como resultado una soldadura fría, mate y, en definitiva,
defectuosa.
· Comprobar que la soldadura queda brillante, sin
poros y cóncava. En caso de que cualquiera de estas
condiciones no se cumplieran, limpiar de estaño las piezas
y volver a comenzar el proceso.
En la figura 6.3 se pueden ver diferentes tipos de
soldadura para diversas piezas: a la izquierda se han dibujado
varias soldaduras correctas y a la derecha, varias
incorrectas.
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MATERIAL REQUERIDO
1. UNA FUENTE DE ALIMENTACION 5VCD
2. UNA BAQUELITA UNIVERSAL
3. UN CIRCUITO INTEGRADO 7447
4. SIETE RESISTENCIAS DE 220 OHMIOS
5. UN PROTAINTEGRADOS
6. CABLE PARA CIRCUITOS
HERRAMIENTAS
1. PINZAS
2. CORTAFRIOS
3. CAUTIN
4. SOLDADURA
5. PASTA PARA SOLDAR
PROCEDIMIENTO
1. Inicialmente realizaremos el diagrama del circuito
para ubicar exactamente la disposición y forma del
circuito que vamos a construir también debemos realizar
la tabla de verdad del mismo.
TABLA DE | ||||||||||
ENTRADA | SEGMENTOS | |||||||||
A1 | B1 | C1 | D1 | A | B | C | D | E | F | G |
0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
2. Posteriormente seguimos con el alistamiento y
colocación de los componentes de acuerdo a nuestro
diseño en la baquelita universal, este
procedimiento
se realizara componente por componente.
3. Los componentes iniciales serán los led`s
que formaran los segmentos del display , se organiza segmento
por segmento y procedemos a soldar cada uno de ellos, siempre
teniendo en cuenta la ubicación del diagrama y los
caminos de cobre en la
baquelita.
- Consecutivamente se hará lo mismo con el porta
integrados en primera instancia, después las
resistencias y en nuestro caso un micro switch para
seleccionar los estados lógicos; recuerde que las
resistencias deben ir a la entrada del integrado y del diplay
para protegerlos a ambos.
5. Después de tener todos los componentes
soldados a la baquelita procederemos a completar los caminos,
de acuerdo con el esquema, y para eso utilizaremos el
cable.
6. A continuación procederemos a verificar cada
uno de los puntos soldados , y los caminos que los unen (su
continuidad).
7. Seguidamente del paso de verificación,
colocamos nuestro integrado 7447 en el porta integrados; y por
supuesto colocamos la fuente que alimentara nuestro circuito,
siempre comprobando el voltaje para no afectar nuestro
circuito.
8. Por ultimo concluimos con la verificación de
los datos que nos mostrara nuestro display y para eso
utilizamos la tabla de verdad que hemos realizado
inicialmente.
MANUAL DEL USUARIO
Después de conocer detalladamente las
especificaciones técnicas
expedidas en este taller acerca del funcionamiento de los
componentes, diseño
del circuito y creación del mismo los pasos a seguir del
usuario para su funcionamiento son:
1. Coloque el circuito sobre una superficie aislante
para evitar un corto.
2. Conecte la fuente de
poder al toma corriente y verifique el voltaje a utilizar
(aproximadamente de 5v)
3. A continuación coloque el cable amarillo
(vcc) a la corriente de la fuente y el cable negro (ground) a
la tierra de la
fuente, recuerde que en todo el circuito se emplea el mismo
color para vcc y para la
tierra.
4. Si utiliza el micro switch los datos de entrada a,
b, c y d corresponden a los numerados como 1, 2, 3 y 4
respectivamente; la parte superior da un estado
lógico de cero y la parte de abajo un estado de
uno.
5. En caso de ingresar los datos manualmente el cable
de color verde blanco es la entrada b, el cable de color verde
es la entrada c, el cable de color blanco café
es la entrada d y el cable de color naranja es la entrada
a.
Después de haber realizado el taller, elaborado
el circuito con su respectivo diagrama y la tabla de verdad
llegamos a la conclusión de que los datos suministrados
durante el mismo son exactamente correspondientes y cumplen con
nuestras expectativas tanto en la parte teórica como en la
parte practica al utilizar un integrado decodificador 7447 y su
respectiva visualización en el display.
Aunque no se presentaron problemas
durante la ejecución del circuito integrado pudimos
observar que existen diferentes componentes que se pueden emplear
para facilitar la ejecución del taller como el microswitch
utilizado para introducir los datos de entrada evitando
así cualquier error al colocar los cables de datos de
entrada manualmente.
http://azul.bnct.ipn.mx/~pfuentes/codificadores_decodificadores/codificadores_decodificadores.htm
http://www.fisc.utp.ac.pa/unidades/usi/archivos/nti/nti-1006.pdf
http://www.terra.es/personal/emmaraff/ApuntesVarios/EdEtc2/ED_ETC2_CodigoBCD.htm
http://usuarios.lycos.es/pefeco/resisparalel/paralelo.htm
http://www.cestein.es/bellisco/soldadura.html
FREDDY ALEXANDER GARCIA ARENAS