Circuitos Lógicos Combinacionales, Secuenciales (Flip-Flops) y Contador de 0 a 9 en la Protoboard (página 2)

Partes: 1, 2

LA PUERTA OR

El diseño del circuito de la Figura 1 en
la protoboard queda de esta forma:
Si los interruptores están abiertos, las
entradas en los pines 1 y 2 tendrán el valor de
cero gracias a las resistencias de 10 kΩ. A las
resistencias conectadas en esta forma se les conoce como
"pulldown" porque obligan o "empujan" a la entrada de la
puerta a un estado
lógico bajo. Con esto se evita la condición de
"pin suelto" o "entrada flotante", que produciría un
uno lógico en el pin que se encuentra suelto o sin
conectarse a ningún lugar. Cuando ambos interruptores
se cierran, se tendrá el valor de uno para las
entradas en los pines 1 y 2.
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
Internamente, el IC 74LS32 tiene esta estructura:
Utilizando el programa
Simulador de Construcción de Circuitos
Digitales Versión 0.9.4, el circuito de la Figura 1 se
puede probar así:
Condición [A=0, B=0, SALIDA=0] usando
la puerta 1 (pines 1, 2 y 3) del IC 74LS32
Condición [A=0, B=1, SALIDA=1] usando
la puerta 1 (pines 1, 2 y 3) del IC 74LS32
Condición [A=1, B=0,
SALIDA=1] usando la puerta 1 (pines 1, 2 y 3) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 1 (pines 1, 2 y 3) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=0,
SALIDA=0] usando la puerta 2 (pines 4, 5 y 6) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 2 (pines 4, 5 y 6) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=0,
SALIDA=1] usando la puerta 2 (pines 4, 5 y 6) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 2 (pines 4, 5 y 6) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=0,
SALIDA=0] usando la puerta 3 (pines 8, 9 y 10) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 3 (pines 8, 9 y 10) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=0,
SALIDA=1] usando la puerta 3 (pines 8, 9 y 10) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 3 (pines 8, 9 y 10) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=0,
SALIDA=0] usando la puerta 4 (pines 11, 12 y 13) del IC
74LS32
Condición [A=0, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 4 (pines 11, 12 y 13) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=0,
SALIDA=1] usando la puerta 4 (pines 11, 12 y 13) del IC
74LS32
Condición [A=1, B=1,
SALIDA=1] usando la puerta 4 (pines 11, 12 y 13) del IC
74LS32
EL INVERSOR (NOT)
Utilizando el circuito integrado 7432, montar el
circuito de la figura 1 y hacer la tabla de verdad para la
puerta OR. Probar las 4 puertas del IC. No debe dejarse
ninguna entrada flotante.
SOLUCIÓN:
El diseño del circuito de la Figura 2 en la
protoboard queda de esta forma:
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
Internamente, el IC 74LS42 tiene esta
estructura:
LA PUERTA EXOR
Utilizando el IC 7404, montar el circuito de la
figura 2 y hacer la tabla de verdad para el INVERSOR. Probar
las 6 puertas del IC.
SOLUCIÓN:
El diseño del circuito de la Figura 3 en la
protoboard queda de esta forma:
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
Internamente, el IC 74LS86 tiene esta
estructura:
Existen muchas formas de combinar las puertas
lógicas básicas para realizar funciones
útiles. Algunos de estos circuitos producen salidas
que solamente dependen de los estados lógicos actuales
de todas sus entradas. A estos se les llama CIRCUITOS
LÓGICOS COMBINACIONALES.
Otros circuitos son diseñados para recordar
los estados pasados de sus entradas y producir salidas
basados en dichos estados pasados y los estados
lógicos actuales en sus entradas. Estos circuitos
actúan de acuerdo con una secuencia de las señales de entrada y se conocen como
CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES.
Utilizando el IC 7486, montar el circuito de la
figura 3 y hacer la tabla de verdad para la puerta EXOR.
Probar las 4 puertas del IC.
SOLUCIÓN:
El diseño del circuito de la Figura 4 en la
protoboard queda de esta forma:
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
El circuito de la Figura 4 muestra la
forma de crear una puerta AND de tres entradas utilizando
puertas de dos entradas. Utilizando el circuito integrado
7408, montar el circuito de la Figura 4 y hacer la tabla de
verdad para la puerta AND de tres entradas.
SOLUCIÓN:
El diseño del circuito de la Figura 5 en la
protoboard queda de esta forma:
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
¿En qué caso práctico se
podría utilizar el circuito de la Figura
5.1?
Cuando no se tenga un IC 74LS04.
Utilizando el circuito integrado 7400, montar el
circuito de la figura 5 y hacer la tabla de verdad
correspondiente.
SOLUCIÓN:
El diseño del circuito de la Figura 6 en la
protoboard queda de esta forma:
La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:
La resistencia que actúa como Pulldown se
utiliza para evitar la condición de "entrada flotante"
en la entrada de la puerta. En este circuito aparece una
forma diferente de conectar de conectar una de las
resistencias (Pullup). Esta forma de conectar la resistencia
(a Vcc en lugar de GND) se conoce como "Pullup" porque obliga
o "empuja" a la entrada de la puerta a un estado
lógico alto.
¿Cuál es la función lógica que realiza el circuito mostrado
en la figura 6?
Realiza la función NOT, es decir que es el
equivalente de usar un IC 74LS04.
¿Cuál es la diferencia con el
circuito mostrado en la Figura 5? No se trata de describir lo
que se aprecia a simple vista: que este tiene Pullup y el
otro no, que las dos entradas (A y B) no están unidas,
etc., sino que analizar por qué se haría
así el circuito en lugar del montaje de la Figura 5,
que es más simple.
Éste último diseño es
más seguro en
cuanto a la activación de pulsos de rebote.
Utilizando el circuito integrado 7400, montar
el circuito de la Figura 6 y hacer la tabla de verdad
correspondiente.
Utilizando el IC 7400, montar el circuito de la
Figura 7. Es una puerta NAND con dos entradas, pero la
función lógica que se desea implementar es la
siguiente: invertir (NOT) el estado
lógico de la entrada, estableciendo una acción de control
mediante el switch 2
(SW2).

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 7 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

Cuando el switch SW2 (Control A) se encuentra cerrado,
la puerta realizará la función de invertir el nivel
lógico presente en su entrada B. En estas condiciones se
dice que SW2 habilita (enable) la función. Por el
contrario si SW2 está abierto, la puerta no
realizará la función de invertir el nivel
lógico presente en su entrada B. En estas condiciones se
dice que SW2 deshabilita (disable) la función.

Desde el punto de vista estrictamente lógico,
el circuito anterior se puede representar como muestra la Figura
8:

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 8 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

Una aplicación del circuito
habilitador-deshabilitador se muestra en la Figura
9:

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 9 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

Si se desea que los pulsos a la salida estén en
fase con los pulsos de la entrada, el diseño es igual con
la única diferencia que en vez de una compuerta NAND se
debe usar una AND, es decir un IC 74LS08.

FLIP-FLOPS

Los circuitos lógicos presentados anteriormente
han sido circuitos combinacionales cuyos niveles de salida
dependen en cualquier instante únicamente de los niveles
presentes en las entradas. Cualquier condición anterior
que haya tenido el nivel de entrada no tendrá
ningún efecto sobre las salidas actuales debido a que los
circuitos lógicos combinacionales no tienen memoria. A
diferencia de los circuitos combinacionales (en los que su salida
depende únicamente del estado presente en las entradas),
los Flip-Flops son circuitos secuenciales cuyas salidas dependen
precisamente de la secuencia que se haya ido teniendo en memoria
para cada una de las entradas.

Los Flip-Flops son de gran importancia, pues son una
unidad fundamental de memoria y tienen la capacidad de almacenar
un BIT (Binary Digit ó Dígito Binario). El bit es
la unidad mínima de información empleada en informática o en cualquier dispositivo
digital.

FLIP-FLOP (SR)

El más simple y básico es el Flip-Flop RS,
el cual tiene una entrada SET y otra RESET, por lo cual se conoce
como Set-Reset o SR.

10. Utilizando el IC 7402, montar el circuito de
la Figura 10, que es un Flip-Flop SR con puertas
NOR.

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 10 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

El funcionamiento de este circuito es que al dejar
sueltos (sin conectar a ninguna parte) los pines 2 y 6 del IC
7402, es como estarle dando el valor de 1 tanto a SET como
también a RESET (lo cual daría una salida
inválida según se observa en la Tabla 10). Para dar
valores de
cero ya sea a SET o a RESET, lo que se tiene que hacer es
conectar a GND (ground o tierra) SET o
RESET, según se desee la salida.

El estado "No hay cambio" es una
condición donde el Flip-Flop "recuerda" (es decir que
mantiene en memoria) su último estado. ¿Qué
pasaría si el circuito se enciende sin una
condición previa qué recordar? Para experimentar el
efecto, seguir el procedimiento
siguiente:

Colocar SET y RESET en cero.
Desconectar la fuente de voltaje de la
protoboard.
Conectar y desconectar rápidamente la fuente
de voltaje y conectar finalmente en forma permanente. Repetir
varias veces este proceso y
notar el estado de las salidas en cada prueba.

¿Las salidas Q y Q NEGADO siempre quedan en el
mismo estado al encender con SET y RESET en cero?

Respuesta: No. Lo cierto es que las salidas Q y Q
NEGADO sí cambian de estado.

El fenómeno anterior se conoce como
"RACE". Explique por qué se da esta
condición.

Respuesta: Se da porque antes de conectar la
fuente de alimentación no se le han dado valores para
que se almacenen en memoria. En electrónica este fenómeno se llama
"condición de carrera" o "race condition" en inglés,
aunque sería mejor referirse al estado de carrera (como en
"estado de espera") como el error que se produce en circuitos
lógicos cuando no han sido diseñados adecuadamente
para su ejecución simultánea con otros. Un ejemplo
típico es el interbloqueo que se produce cuando dos
procesos
están esperando a que el otro realice una acción.
Como los dos están esperando, ninguno llega a realizar la
acción que el otro espera. En conclusión, lo que
sucede es que cuando se enciende la fuente de
alimentación, el estado de salida resultante depende de
cuál salida (Q ó Q NEGADO) llegue primero a alto.
Esta transición simultánea produce resultados
impredecibles y es por esa razón que las salidas Q y Q
NEGADO no siempre quedan en el mismo estado al encender con SET y
RESET en cero.

11. Utilizando el IC 7400, montar el circuito de
la Figura 11, que es un Flip-Flop SR con puertas
NAND.

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 11 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

El funcionamiento de este circuito es que al dejar
sueltos (sin conectar a ninguna parte) los pines 1 y 5 del IC
7400, es como estarle dando el valor de 1 tanto a SET como
también a RESET (lo cual mantendría las salidas tal
como estaban, según se observa en la Tabla 11). Para dar
valores de cero ya sea a SET o a RESET, lo que se tiene que hacer
es conectar a GND (ground o tierra) SET o RESET, según se
desee la salida.

¿Las entradas son activas en nivel ALTO o
BAJO?

Respuesta: En nivel BAJO, pues si SET está
en BAJO (en cero) y RESET en ALTO (en uno), la salida Q
será uno, es decir SET o FIJAR. Caso contrario, si SET
está en ALTO y RESET en bajo, la salida será cero,
es decir RESET o REINICIAR. Por lo tanto, las entradas son
activas en nivel BAJO.

¿Con qué condición de entrada se
da el estado de salida "No hay cambio"?

Respuesta: Cuando tanto SET como también
RESET están en BAJO, es decir cuando se tiene SET = RESET
= 1.

¿Con qué condición de entrada se
da el estado de salida "Inválido"?

Respuesta: Cuando tanto SET como también
RESET están en BAJO, es decir cuando se tiene SET = RESET
= 0.

¿En qué condiciones se da el efecto
"RACE"?

Respuesta: En el caso del Flip-Flop NAND, el
"efecto RACE" se dará al hacer lo siguiente:

Colocar SET y RESET en uno.
Desconectar la fuente de voltaje de la
protoboard.
Conectar y desconectar rápidamente la fuente
de voltaje y conectar finalmente en forma
permanente.

Tomando como base el circuito de la Figura 11,
¿qué tendría que hacerse para cambiar el
nivel con que se activan las entradas SET y RESET?

Respuesta: Se tendría que ponerle un
negador (NOT, con un IC 74LS04) a SET y a RESET, con lo cual
cambiaría el nivel con el que se activan las entradas SET
y RESET, pues en vez de activarse en el nivel BAJO se
activarían con ALTO.

El Flip-Flop de la Figura 11 se puede modificar
fácilmente agregando una señal de
habilitación que le permita reaccionar a los cambios de
entrada solamente cuando la señal de habilitación
está presente. El circuito resultante se conoce como
"Flip-Flop SR con habilitador o "Gated RS" y se mostrará a
continuación.

12. Utilizando el IC 7400, montar el circuito de
la Figura 12, que es un Flip-Flop SR con
habilitador.

SOLUCIÓN:

El diseño del circuito de la Figura 12 en la
protoboard queda de esta forma:

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

Este circuito funciona de manera tal que si ENABLE
está en cero (conectado a tierra, que es GND o ground), no
importa qué valores haya en SET o en RESET, no
habrá ningún cambio en las salidas. Hasta que
ENABLE se pone en uno (que es conectado a la fuente de
alimentación o VCC, aunque también puede hacerse
simplemente dejando los pines sueltos), el circuito
responderá o enviará salidas en
consideración a los valores
que hayan en SET y RESET y según el funcionamiento del
Flip-Flop NOR, el cual fue estudiado anteriormente. A pesar que
las dos compuertas que están a la derecha en la Figura 12
forman un Flip-Flop NAND, el circuito completo de la Figura 12
funciona como un Flip-Flop NOR cuando ENABLE está en ALTO
o 1 debido a que si SET (pin 9 de la Figura 12) está en
cero, el pin 1 de la Figura 12 recibiría el valor de 1
debido a la puerta NAND. Igualmente se da esa situación
para RESET y es por ello que con ENABLE en uno, el funcionamiento
de este circuito es como un Flip-Flop NOR y con ENABLE en cero se
garantiza que no habrá ningún cambio en las
salidas.

¿Con qué nivel se habilita el Flip-Flop
de la Figura 12?

Respuesta: Se habilita cuando ENABLE está
en alto, es decir cuando ENABLE = 1.

¿Las entradas SET y RESET son activas con
nivel ALTO o BAJO?

Respuesta: En nivel ALTO siempre y cuando ENABLE
también está en ALTO, pues si ENABLE = 1, entonces
cuando SET está en ALTO (en uno) y RESET en BAJO (en
cero), la salida 1 será 1, es decir SET o FIJAR. Caso
contrario, si SET está en BAJO y RESET en bajo, la salida
será cero, es decir RESET o REINICIAR. Por lo tanto las
entradas son activas en nivel alto, tal como sucede con el
Flip-Flop NOR Set-Reset.

¿Siempre se da el efecto
"RACE"?

Respuesta: Efectivamente la condición o
efecto RACE siempre se da porque cuando ENABLE = 0, en la salida
se tiene que "No hay cambio", de modo que cuando no se han
asignado con anterioridad valores a memoria, como al encender la
fuente de alimentación, no se sabe cuál será
el resultado de la salida Q, pues podría ser 0 o
podría ser 1, por lo que se estaría dando el efecto
"RACE", que fue explicado anteriormente.

¿Si se da, en qué condiciones se da el
efecto "RACE"?

Respuesta: Se da cuando no se han asignado
valores en memoria para el Flip-Flop, como cuando se enciende la
fuente de alimentación y se tiene ENABLE = 0, o cuando se
enciende la fuente de alimentación y se tiene la siguiente
condición: ENABLE = 1, SET = 0 y RESET = 0. En síntesis,
el efecto "RACE" se da al dar al encender la fuente de
alimentación y tener cualquiera de las cinco primeras
condiciones de la Tabla 12, donde las salidas son "No hay
cambio".

¿Qué ventajas presenta el Flip-Flop de
la Figura 12?

Respuesta: Presenta la gran ventaja de permitir
un mayor control sobre las salidas, pues hay momentos en los que
puede ser necesario que no se den cambios independientemente de
los valores que tenga SET y RESET. Cuando se quieran dejar las
salidas tal como están sin que cambien independientemente
de los valores SET y RESET, simplemente se tiene que poner ENABLE
= 0, es decir DISABLE = 1. Cuando se quiera que el Flip-Flop
vuelva a responder de acuerdo a las entradas que se tengan en SET
y RESET, todo lo que se tiene que hacer es poner ENABLE = 1, es
decir DISABLE = 0. Otra ventaja es que usando compuertas NAND, se
puede obtener el funcionamiento de un Flip-Flop NOR Set-Reset
mediante el diseño de la Figura 12, pues cuando ENABLE =
1, la tabla de verdad funciona exactamente como un Flip-Flop NOR
Set-Reset, a pesar de estar trabajando físicamente con
compuertas NAND o con un IC 74LS00.

Con un IC 555 (tal como se hizo en la Figura 9.1) se
pueden aplicar pulsos de reloj en vez de poner ENABLE en uno o en
cero conectando manualmente a tierra o dejándole un uno
lógico mediante pines sueltos o mediante conexión a
fuente de alimentación. En la Figura 13 se muestra
cómo es posible hacer esto.

Si se ajusta el reloj a 0.5 Hz, se obtendrá un
pulso cada dos segundos. Si el reloj está en nivel BAJO,
el Flip-Flop está deshabilitado y cualquier cambio en la
entrada no pasará a la salida. Si el reloj está en
nivel alto, el Flip-Flop está habilitado y cualquier
cambio en la entrada pasará a la salida. Para comprobar
solamente se tienen que cambiar las entradas mientras el reloj
está en uno y mientras está en cero, y se
notará el efecto.

Los Flip-Flops de las Figuras 12 y 13 ofrecen un mayor
control que el de la Figura 11, pero los cambios en las salidas Q
y Q NEGADO solamente se pueden dar cuando el reloj o cuando
ENABLE está en ALTO. Sin embargo la
configuración presentada en la Figura 14 ofrece una
excelente solución que permite hacer cambios en X y X
NEGADO cuando ENABLE está en 1, y hacer cambios en Q y Q
NEGADO cuando ENABLE está en cero.

El circuito de la Figura 14 se conoce como Flip-Flop
master/slave Set-Reset, y se puede representar de la siguiente
forma:

El circuito presentado en las Figuras 14 y 14.1 se
construye con un INVERSOR o NOT (IC 74LS04) y dos NAND (IC
74LS00). En la Figura 14.1, el Flip-Flop de la izquierda se llama
master y el de la derecha slave. Los valores de salida del
Flip-Flop master pasan al esclavo cuando la señal de reloj
cambia de nivel uno a cero, lo que se conoce como
transición negativa de la señal de reloj. El
INVERSOR conectado entre las dos entradas de reloj asegura que
las dos secciones (master y slave) serán activadas durante
ciclos opuestos de la señal de reloj. Esa es la clave de
operación de este circuito. En síntesis, este
circuito funciona de tal manera que cuando la entrada E (ENABLE o
el SW3 de la Figura 14) pasa a uno, las entradas del circuito
pasan a través del Flip-Flop master a sus salidas X y X
NEGADO. No pasan por el slave porque el inversor lo deshabilita.
Cuando E pasa a cero, se deshabilita el master, se habilita el
slave y los valores de X y X NEGADO son transferidos a la
salida.

La tabla de verdad para este circuito es la
siguiente:

¿Las entradas SET y CLEAR son activas con
nivel ALTO o BAJO?

Respuesta: Son activas en nivel ALTO.

¿Siempre se da el efecto RACE?

Respuesta: Correcto, siempre se da.

¿Si se da, en qué condiciones se
da?

Respuesta: Se da en todos los casos al encender
la fuente de alimentación, pues no se tienen valores
fijados previamente en memoria y por lo tanto no se sabe
cuál será el resultado, de modo que se da el efecto
RACE.

¿En qué momento cambian las salidas Q y
Q NEGADO?

Respuesta: Pueden cambiar únicamente
cuando el reloj (E ó SW3) está en BAJO, es decir
que sea cero.

Para asegurar que un Flip-Flop con habilitador cambie
sus salidas solamente durante una transición particular o
un borde de la señal de reloj, es decir que se habilite
solamente con el borde de subida o bajada del pulso de reloj
(transición positiva o negativa), se puede hacer el
siguiente circuito:

La compuerta NOR y las tres compuertas NOT funcionan
como habitador/deshabilitador del circuito, es decir que trabajan
como un detector de transición del reloj, de manera que el
borde de bajada genera un breve "pulso de
habilitación" que hace que el circuito de la Figura 15
sea sensitivo para las salidas Q y Q NEGADO únicamente
durante una transición negativa del reloj. Aplicando esa
misma lógica podría también diseñarse
un detector de transición que hiciera que el borde de
subida fuera el que diera el breve "pulso de habilitación"
y que de esa manera los cambios para las salidas fueran solamente
para la transición positiva del reloj.

Colocar SW3 en cero. Cambiar las entradas SET y
RESET. ¿Cambia la salida?

Respuesta: Sí cambia.

Cambiar SW3 a uno mientras se tienen las condiciones
de entrada para SET y RESET mostradas en la Tabla 15. Repetir el
cambio de cero a uno para cada combinación de SET y
RESET.

Cambiar SW3 a uno y mantenerlo en uno mientras se
cambian las entradas SET y RESET. ¿Cambia la
salida?

Respuesta: No cambia.

16. Contador Binario y Decimal de 0 a
9

Para la construcción de este circuito se necesita
crear un temporizador o reloj con un IC 555 (tal como el que se
hizo en la Figura 9.1) y realizar las conexiones correspondientes
para el display de 7 segmentos, tomando en cuenta si es
ánodo común o cátodo común (ver la
NOTA hecha al inicio de este documento en la sección
PARTES Y MATERIALES).
Sin embargo, aunque en el laboratorio
práctico puede trabajarse con una breadboard simple, se
muestra a continuación el desarrollo de
el Contador Binario y Decimal de 0 a 9 haciendo uso de una
breadboard con pulsos de reloj, LEDs para pruebas y
displays de 7 segmentos de ánodo común, todo
incorporado en la protoboard o breadboard. Nótese que
debido a que los display son ánodo común, se deben
mandar ceros o tierra a los segmentos para que enciendan, por lo
cual se usa el IC 7447. Si los display fueran cátodo
común, se deberían mandar unos a los segmentos para
encenderlos, y entonces habría que usar el IC
7448.

Los pulsos de reloj van dirigidos al pin 10 del IC
74LS293. La Figura 16 muestra el diagrama de
bloques (a la derecha) y los respectivos pines (a la izquierda)
del circuito integrado 74LS293:

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. El esquema del decodificador 7447 se muestra a
continuación:

La asignación de los pines del decodificador 7447
(Pin-out) se muestra en la Figura 16.1:

El contador (generado con el IC 74293) devuelve salidas
binarias, las cuales son recibidas por el decodificador 7447 y
luego las salidas del decodificador 7447 se entregan al display
de 7 segmentos, el cual muestra el conteo en decimal. El esquema
de este proceso es así:

La imagen de la
Figura 16.4 muestra cómo armar el circuito en la
breadboard, donde de izquierda a derecha se ha ubicado
primeramente el temporizador 555, luego el IC74LS293,
posteriormente el decodificador 7447 y finalmente el display de
ánodo común. Del IC74LS293 se deben enviar las
salidas a los diodos LED para
formar el conteo binario, tal como se apreciará el
circuito de la Figura 16.5.

La tabla de verdad para el conteo de 0 a 9 es la
siguiente:

Las entradas son valores binarios provenientes del
contador hecho con el IC74293, y los segmentos son precisamente
los 7 segmentos del display ánodo común. La
asignación de los segmentos del display es
esta:

El desarrollo del Contador Binario y Decimal de 0 a 9 se
presenta a continuación hecho en el Simulador de
Construcción de Circuitos Digitales Versión
0.9.4:

Los pulsos de reloj van hacia el pin 10 del IC74LS293,
por lo cual se unen los pines 9 y 11 de ese mismo integrado, dado
que se usarán cuatro pines para el conteo. Se ha usado el
número MOD 10 porque se quiere que el contador sea de cero
a nueve, para lo cual se ha unido el pin 8 con el 13 y el 12 con
el 5 del IC 74LS293, pues de esa forma se forma el binario 1010,
que equivale al decimal 10, pues se debe usar un número
MOD 10 para que el conteo sea de cero a nueve. Finalmente se
establecen las conexiones correspondientes entre el contador
binario con el IC 74LS293 y el decodificador de binario a decimal
con el IC 7447. De esta forma el conteo binario y decimal se van
apreciando de manera simultánea, donde el conteo binario
se hace mediante cuatro diodos LED (los LED color amarillo de
la Figuras 16.5 a la 16.14) y el conteo decimal mediante un
display de 7 segmentos.

CONCLUSIÓN

El desarrollo de estas prácticas de laboratorio
ha sido de gran utilidad, pues
los conocimientos teóricos se han comprobado mediante el
desarrollo de cada uno de los circuitos en la protoboard. Se
concluye destacando los puntos principales aprendidos mediante
esta práctica de laboratorio:

Se ha conocido y practicado el manejo de la
protoboard, que es indispensable para probar el funcionamiento
de los circuitos combinacionales, secuenciales y para el
desarrollo de un contador binario y decimal.
Se ha identificado la diferencia entre un circuito
combinacional y uno secuencial.
Ha sido posible comprender la manera en que los
Flip-Flops permiten almacenar valores en memoria.
Se ha utilizado el diseño de Flip-Flops con
habilitador/deshabilitador para permitir un mejor control sobre
las salidas que se desean.
Las tablas de verdad han sido utilizadas como
herramientas
para obtener conclusiones respecto al funcionamiento u
operación de los circuitos realizados.
Se han analizado e interpretado correctamente los
datos
resultantes en las tablas de verdad, dando lugar a importantes
aplicaciones prácticas sobre el uso de cada uno de los
circuitos mostrados.
El desarrollo del contador binario y decimal con el
display de 7 segmentos ha permitido visualizar una
aplicación importante de los circuitos en la vida
cotidiana.

RECURSOS ADICIONALES

Adjunto a este documento se encuentran los
siguientes recursos
adicionales:

Presentación en Power
Point de todos los circuitos presentados en este
documento.
Palabras "CEBOLLAS", "GASEOSAS" y "CUCHILLO" en 8
displays cátodo común de 7 segmentos, con las
respectivas fórmulas simplificadas con mapas de
Karnaugh para la formación de las palabras "CEBOLLAS"
y "CUCHILLO". Para las fórmulas simplificadas se
necesitará el programa Excel y
para ejecutar los programas de
simulación para la formación de
las palabras será necesario tener instalado el
programa CircuitMaker2000.
El circuito contador de 0 a 9 en binario y decimal
se ha desarrollado en el Simulador de Construcción de
Circuitos Digitales Versión 0.9.4 (deberá
descargarse desde http://www.geocities.com/tourdigital/SimuladorTTLconEscenarios.htm).
Para ejecutar este circuito contador, primeramente abrir el
programa Simulador de Construcción de Circuitos
Digitales Versión 0.9.4, posteriormente hacer clic en
el menú Archivo,
luego Abrir y finalmente seleccionar el archivo "Contador de
0 a 9" que se ha adjuntado también junto con este
documento. Teniendo el circuito abierto en el programa, poner
el interruptor en ON y se comenzará a generar el
conteo en binario y en decimal de manera
simultánea.