Laboratorio N°12
MATRIZ DE LEDS
1.- Objetivos
- Identificar las aplicaciones de la Electrónica digital.
- Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información .
- 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.
C) Decodificador 7448
Los
decodificadores son circuitos integrados que convierten una entrada de código
binario a código BCD correspondiente para encender los segmentos de un display
para que se forme el valor en decimal que responde al número binario.
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.
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.
C) 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.
D) Simulación en Proteus
- Debido a que no contamos con una matriz de ánodo-cátodo tuvimos que hacer la simulación en proteus con una matriz de 8x8 cátodo-ánodo y la acomodamos para que tenga el mismo comportamiento que una matriz de 7x5 .
- Logramos observar que el contador 74192 cuando lo iniciamos no comenzaba desde el 0, por eso que la letra E salia variada y no como debería de ser, por eso tuvimos que hacer un puente entre el 4017 y el contador 74192 para que ambos se reinicien y cuenten desde 0.
- En un circuito de barrido con matriz de Leds es necesario el clock ya que sin eso no funciona el circuito y no soluciona nuestro problema o ejercicio por mas bien conectado que este.
5.- Conclusiones
- En este laboratorio logramos entender y controlar una matriz de Led's, empleando electrónica combinacional de esta manera experimentando formar en una matriz cual figura a nuestra preferencia.
- Logramos aplicar y recordar conocimientos sobre el contador 74192 y relacionarlo con una matriz de Led's 7x5 en un circuito combinacional.
- Se logró armar, diseñar y implementar un circuito con un contador 4017 para controlar la matriz de Led's, también observamos el funcionamiento 7448 ya que simplifica el circuito para poder formar la letra E.
6.- Foto grupal
Revisado
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