Laboratorio N°13
PROYECTO CREANDO NUESTRO PROPIO DISEÑO EN UNA MATRIZ DE LED'S
- Aplicar las aplicaciones de la Electrónica digital creando un circuito para formar el diseño de una figura.
- Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos que logramos utilizar para el armado del circuito.
- Crear, diseñar e implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.
2.- Marco Teórico
A) Matriz de Led's 5x7
Estos displays son muy utilizados para transmitir mensajes en bancos e instituciones de atención al público, la ventaja de estos son la gran cantidad de caracteres que se pueden formar y el gran tamaño de los displays (desde 3 x 2 cm hasta 15 x 8cm), en esta práctica aprenderemos a manejar un display de 35 segmentos de 14 pines, pero también existen displays bicolores y tienen 28 pines. Esta práctica consiste en formar un hombrecito saludando, una vez familiarizado será muy sencillo ir implementando más displays del mismo tipo.
En la matriz 7x5 tenemos 7 filas denominadas ABCDEFG y 5 columnas desde 1,2,3,4,5. Si queremos encender el 2do led de la columna 2, debemos conectar el pin B a 5 V. y el pin 2 a Gnd. Si queremos encender el led del centro podemos conectar el pin D o el pin H a positivo (el pin H es auxiliar) y a tierra el pin 3 o el 6 ya que también tiene un auxiliar.
B) Contador en anillo con 4017
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) .
También posee un Carry out lo que permite concatenar estos integrados y poder generar anillos mas grandes.
Si bien no vamos a nombrar la inmensa cantidad de aplicaciones que posee este integrado, nombraremos las mas comunes.
Se puede observar en los circuitos de ejemplo que se utilizaron 10 leds en el primer circuito donde se van encendiendo cíclicamente de Q0 a Q1 y luego vuelve a empezar (anillo). Luego en la figura de la derecha superior se muestra como es posible reiniciar el 4017 antes de que llegue al final, reiniciando en Q6 la secuencia solo se limita a 5 salidas. Y por ultimo el circuito de abajo es el mismo que el de arriba pero se le agregaron diodos de conmutación 1N4148 esto sirve porque como se puede ver Q6, Q7 y Q8 tienen diodos a la salida y están conectados Q4, Q3 y Q2, esto quiere decir que los leds encenderán en el siguiente orden (L1>L2>L3>L4>L5>L4>L3>L2, L1>L2>L3>L4>L5>L4>L3>L2, L1>L2>L3>L4>L5>L4>L3>L2, y así sucesivamente) esto es como las viejas luces que traía el auto fantástico adelante. Los diodos son para que la tensión valla a los leds y no vuelva hacia el generador o hacia el 4017.
B) Contador 74192
Existen múltiples referencias, en este artículo hablaremos sobre los más usados, el 7447 y el 7448, los cuales son tecnología TTL, es decir, que su voltaje de alimentación es de 5 voltios.
En esta ocasión vamos a describir cómo es y funciona el dispositivo 74LS192 o su equivalente 74HCTLS192. El SN74LS192 es un contador de décadas Up/Dw en BCD (8421) y es el SN74LS193 es un contador binario de 4 bits Up/Dw. Utiliza entradas separadas de reloj, contador adelante y contador atrás, en el modo de conteo, los circuitos funcionan de forma síncrona. Cambio sincrónico del estado de las salidas con la transición BAJO a ALTO en las entradas de reloj. El funcionamiento síncrono es proporcionado, por tener todos los registros flip-flops simultáneos, de modo que las salidas, cambian juntas según la lógica de control. Este modo de funcionamiento, elimina los picos de conteo de salida que, normalmente se asocian con los contadores asíncronos (ondulación de reloj). Las entradas y salidas son totalmente compatibles con dispositivos TTL, NMOS y CMOS, con un ancho de operatividad de 4,5V a 5,5V.
Como sabemos, los display de 7 segmentos pueden ser de ánodo o cátodo común, y para cada uno corresponde el decodificador a usar, para el display de ánodo común usamos un 7447 y para uno de cátodo común el 7448.
B) Compuertas logicas
Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos (0,1), los cuales se obtienen de operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). Dichas compuertas son AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Además se pueden conectar entre sí para obtener nuevas funciones.A continuación se describirá las características de las compuertas. Este tipo de dispositivos lógicos se encuentran implementados con transistores y diodos en un semiconductor y actualmente podemos encontrarlas en formas de circuitos integrados lógicos. Al mismo tiempo, puedes tu programar el comportamiento de otra manera, con circuitos reconfigurables o programable, como microcontroladores o FPGAs. Sin embargo, en este tutorial veremos las compuertas implementadas en circuitos independientes y su comportamiento
- COMPUERTA AND
Para la compuerta AND, La salida estará en estado alto de tal manera que solo si las dos entradas se encuentran en estado alto. Por esta razón podemos considerar que es una multiplicación binaria
- Operación
Q=A.B
- Tabla de verdad y símbolo
- COMPUERTA OR
la compuerta OR, la salida estará en estado alto cuando cualquier entrada o ambas estén en estado alto. De tal manera que sea una suma lógica.
- Operación
Q=A+B
D) Simulación en Proteus
CORAZÓN
PACMAN RELLENO
CONTORNO DE PACMAN
- Tabla de verdad y símbolo
-COMPUERTA NOT
En la compuerta NOT, el estado de la salida es inversa a la entrada. Evidentemente, una negación.
Q=Q
- Tabla de verdad y símbolo
D) Simulación en Proteus
FLECHA
CORAZÓN
PACMAN RELLENO
CONTORNO DE PACMAN
- En caso de que las luces en la matriz sean muy tenues, se puede hacer uso de transistores, en cada fila o columna(dependiendo de la matriz) para aumentar la intensidad de la corriente.
- Para realizar el circuito, en la parte de los compuertos, se puede trabajar con la pagina "http://www.32x8.com/var3.html", con el fin de realizar los diagramas de forma sencilla y rápida.
- Es recomendable realizar una placa exclusivamente para la matriz de leds, con el fin de ordenar el circuito y ahorrar en el uso de cables.
- En este laboratorio aprendimos a diseñar distintos tipos de caracteres o símbolos, en una matriz de led, los cuales pueden tener fines educativos o comerciales.
- Para realizar un símbolo o carácter deseado en una matriz de leds, se debe tener conocimiento respecto a los mapas de Karnaugh, ya trabajados anteriormente.
- Se puede realizar el mismo trabajo con el uso de un módulo Arduino y conocimientos básicos de su programación, con el fin de simplificar mucho mas el trabajo.
