Laboratorio 9

MATRIZ DE LEDS CON REGISTROS Y CONTADORES

FASE 1:

Contador Johnson y Divisor de Frecuencias

1. OBJETIVOS:

• Implementación de circuitos temporizadores.
• Implementación de circuitos generadores de clock.
• Implementación de circuito contador utilizando temporizadores y generadores de clock.
• Implementación de circuitos divisores de frecuencia

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

CONTADOR

En electrónica digital, un contador es un circuito secuencial construido a partir de Flip flops y compuertas lógicas capaces de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas).

CONTADOR JOHNSON

El contador en anillo es selectamente 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. En un contador Johnson el complemento de la salida del último flip-flop se conecta a la entrada D del primer flip-flop (como es lógico se puede implementar con otro tipo de flip-flop). Esta realimentación permite generar una secuencia de estados características. En general un contador Johnson generará un módulo de 2n, siendo n el número de etapas del contador.

Esquema de conexiones de contador Johnson

Tabla lógica de un contador Jonson

DIVISOR DE FRECUENCIA 

Una aplicación de los flip flop es la división de la frecuencia de la señal entrante .Al poner el flip flop JK en estado de basculación (J=K=1) y aplicamos pulsos a la entrada del reloj,  la salida de Q es un pulso con el doble de periodo  y la mitad de frecuencia de la señal de entrada del clock. Entonces podemos usar para dividir la frecuencia en dos o en múltiplos de dos haciendo más conexiones entre flip flop JK en estado de basculación.

El divisor par es 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 multiplo de 2 elevado a la n. La necesidad de un divisor de frecuencia es que a veces se debe conducir circuitos en distintas frecuencias 

Divisor de frecuencia par x16

3. MATERIALES

A continuación se darán a conocer los instrumentos que se utilizaron para realizar este laboratorio.

1.       Computadora con el programa Proteus:

Para realizar la simulación del circuito con compuertas se requirió utilizar este programa ya que nos es muy útil para realizar una prueba digital antes de realizar una real para comprobar que todo esté en orden.

Imagen 1.1: programa proteus

2.       Fuente de poder:

Se requirió esta fuente para energizar el módulo de prueba y para encender la computadora.

Imagen 1.2:fuente de poder erfi

5.       Cablecillos:

Se requirieron para conectar las entradas y salidas de los circuitos integrados al sistema de entrenamiento electrónico.

Imagen 1.5: cablecillos

6.       Circuitos integrados :

Se utilizó este circuito integrado para la resolución del problema a resolver en el módulo de prueba.

Imagen 1.6: circuito integrado  Flip Flop.

4. PROCEDIMIENTO

Para la primera tarea se requirió de 4 flips flops y un clock, este circuito consiste en que se debe mandar una señal en este caso la más pequeña que hay que es de un 1Hz para ver los cambios que realizan las luces, si se le coloca una mayor frecuencia las luces encenderán mucho más rápido, en este circuito se tiene una secuencia en orden. Se debe tener en cuenta que este es un divisor de frecuencia par en este circuito la frecuencia de entrada se dividirá entre 8.

Imagen 4.1: divisor de frecuencia par.

Imagen 4.2: divisor de frecuencia par.

En la segunda tarea se tiene un circuito de división de frecuencia impar ya que solo se usan tres flips flops, para saber la frecuencia de salida se dividirá entre 7 la frecuencia de entrada, está configurado para que se divida entre 7.

Imagen 4.3: divisor de voltaje impar.

Imagen 4.4: frecuencia de salida.

Esta es la tercer tarea que consiste en un circuito divisor de frecuencia asíncrono osea que cada flipflop vale dos y para hallar la frecuencia de salida se debe dividir entre 8 si fuera un flip flop más sería entre 16.

Imagen 4.5: Frecuencia de salida.

5. VIDEO

6. OBSERVACIONES: 

• El circuito de divisor de frecuencias es bastante usado por ejemplo en los semáforos peatonales en los que la imagen va variando, es decir aumenta la frecuencia.
• Se debe identificar el divisor que se quiere, depende del uso que se le vaya a dar, se puede usar el asíncrono y síncrono.
• La diferencia en estos circuitos es la manera en que se conecta la señal de clock.
• Se debe trabajar con una frecuencia adecuada para este tipo de circuitos para así observar su correcto funcionamiento.

7. CONCLUSIONES:

• Implementamos el circuito contador de Johnson, el cual con n biestables puede codificar hasta 2n bits, por lo que resulta más económico el uso de este contador.
• El circuito divisor de frecuencias nos sirve para trabajar a distintas frecuencias con sólo una de entrada.
• Si se quiere trabajar con una frecuencia de salida baja se debe implementar más chips flip flops, y si se quiere aumentar la frecuencia de salida se deben retirar algunos de estos chips.
• La señal de clock es importante ya que es la encargada de transmitir la señal de chip en chip para tener una secuencia, esto nos sirve para memorizar secuencias y o procesos que se quieran realizar.

8. BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA RECOMENDADA

• Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson
• Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996)
• Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L)
• Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson
• Recuperado de: https://logicadigital02.wikispaces.com/DISE%C3%91O+DEL+CONTADOR+JHONSON+DE+4+BITS