DATA: HORÁRIO DE ENTRADA: HORÁRIO DE SAÍDA: BANCADA: NOMES DOS COMPONENTES DO GRUPO DE TRABALHO: PROJETO - CONTADORES ASSÍNCRONOS

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1 DATA: HORÁRIO DE ENTRADA: HORÁRIO DE SAÍDA: BANCADA: RGM: NOMES DOS COMPONENTES DO GRUPO DE TRABALHO: PROJETO - CONTADORES ASSÍNCRONOS O objetivo desse projeto extra é aplicar os conceitos vistos em aula teórica e os experimentos realizados em ambiente de laboratório e desenvolver um pequeno projeto: Contador síncrono ou assíncrono e implementá-los em hardware (montagem em proto-board) e também em software de simulação - MULTISIM. Para montagem e testes desse projeto está prevista a realização em três fases seqüênciais, como está citado no diagrama abaixo: FASE I OSCILADOR 555 FASE II CIRCUITO COM FLIP-FLOP FASE III DECODIFICADOR E DISPLAY 1 - FASE I OSCILADOR 555 O objetivo dessa primeira fase é calcular a freqüência de oscilação quando trabalha como circuito estável. O 555 é um circuito integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações de temporização ou como multivibrador. O 555 tem três modos de operação: Modo monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a ruído, interruptores de toque, etc; Modo estável: O CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom, alarmes de segurança, etc; Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for conectado e se não for utilizado capacitor. A aplicações incluem chaves imunes a ruído, etc. Iremos utilizar o 555 como oscilador eletrônico (modo estável) é um circuito eletrônico que produz um sinal eletrônico repetitivo, em nossa aplicação uma onda quadrada. Sem a necessidade de aplicação de um sinal externo. 1

2 O impulso aparece quando a entrada de disparo (TRIGGER IN) cai abaixo de 1/3 da tensão de alimentação, que neste caso é de 5V. A entrada do pulso de disparo tem que ser mais curta que a largura do impulso de saída T. Às vezes convém proporcionar o impulso do disparador médio de um circuito diferenciador formado por um capacitor e uma resistência. O impulso de saída procedente deste circuito é aproximadamente igual a constante de tempo RC, no que a largura se refere. Na figura 1 mostra um circuito estável que utiliza um CI 555. Figura 1 Circuito de modo estável 555. A temporização se controla por meio dos valores de Ra, Rb e C. A saída é alta durante um tempo Th, dado pela expressão: Th = 0,695 (Ra + Rb) C A saída é baixa durante um tempo T1, dado pela expressão: T1 = 0,695 Rb C Algebricamente pode demonstrar que o período total e a freqüência de repetição dos impulsos são demonstrados por: T = Th + T1 = 0,695 (Ra = 2Rb) C F = 1/T = 1,44/ ( (Ra + 2Rb) C) O 555 tem duas entradas de controle adicionais. Uma entrada de reposição (RESET) que para imediatamente a saída e a põe a nível baixo, e uma entrada de tensão de controle (Cv) que se pode utilizá-la para varia a largura do impulso de saída, variando a tensão contínua a ela aplicada e que varia a freqüência estável de oscilação. 2

3 Figura 2 Configuração do circuito de modo estável 555 Figura 3 Circuito simulado no MULTISIM - Modo estável 555 3

4 1.2 - RELAÇÃO DE MATERIAL Quantidade Descrição 1 Fonte de tensão de +5VCC (VDC) 1 Matriz de contatos 1 Multímetro 1 Osciloscópio 1 CI LM555, NE555 5 Resistores de 100, 1K e 10KΩ 1 Potenciômetro de 100KΩ 2 Capacitores 100nF 2 Cabos banana-banana - Fios rígidos 0,51mm φ 2 - FASE II CIRCUITOS COM FLIP-FLOP E CIRCUITOS COMBINATÓRIOS PARA CONTADOR ASSÍNCRONO Nessa fase será verificado o funcionamento de contadores assíncronos Crescente e Decrescente PREPARAÇÃO CONCEITOS Contador Assíncronos Crescente Nestes contadores, a saída de um Flip-Flop é ligada a entrada de clock do Flip-Flop seguinte, ou seja, somente um Flip-Flop é controlado por pulsos de clock externos. O numero n de estados internos irá caracterizar o modulo do contador. Assim, por exemplo, um contador que possui oito estados internos é dito de modulo 8. Se este contador for do tipo crescente, a sua base binária de contagem é de 000 a 111. Figura 4 - Contador Assíncronos Crescente O ciclo de contagem se repete após o 8º pulso de clock, pois todas as saídas mudam de nível lógico 1 para nível 0, forçando o retorno ao estado inicial: Q 2 = 0, Q 1 = 0 e Q 0 = 0. 4

5 Pode-se, então, construir a seguinte tabela: Figura 5 Seqüência de Saída do Contador e Diagrama de Estado do Contador Crescente Contador Assíncrono Decrescente O contador módulo 8 também pode fornecer em suas saídas, uma contagem decrescente como mostra o diagrama de estados abaixo: Figura 6 Diagrama de Estado do Contador Descrescente Uma das formas de se construir um contador assíncrono decrescente módulo 8 é dada abaixo: 5

6 Figura 7 - Contador Assíncronos Descrescente 2.3- Metodologia M1- Será montado, inicialmente, um contador assíncrono crescente de módulo 16 (de 0 a 15), utilizando Flip-Flop tipo JK master-slave e depois um contador decrescente de módulo 16. M2- em seguida, será montado um contador assíncrono UP-DOWN de módulo 8. Uma linha de controle irá determinar o tipo de contagem. Esta contagem será monitorada por display de sete segmentos, utilizando-se o CI 7447 para decodificar/ acionar o display Relação de Material Quantidade Descrição 1 Matriz de contatos 1 Fonte de alimentação de +5V 1 CI CI CI CI CI CI Display de 7-segmentos tipo ando comum 4 LEDs 8 Resistores de 330Ω 6 Resistores de 1Ω 1 Chave H-H - Fios rígidos 0,51mm φ 6

7 2.5 - Praticando P1- Utilizando-se Flip-Flops tipo JK master-slave, sensíveis a borda de descida (CI 7476), montar e estudar a seqüência de contagem do circuito mostrado a seguir. Impor estado inicial igual a zero, através do controle Clear. Figura 9 Circuito com Flip-Flop P2 - Montar e estuda a seqüência de contagem do circuito a seguir. Impor estado inicial iguala 15, através do contador Preset. P3 - Colocar a linha de controle X em 0 e aplicar pulsos de clock, monitorando a seqüência de contagem através do display. P4- Colocar a linha de controle X em 1 e aplicar pulsos de clock, monitorando a seqüência de contagem através do display. P5- Utilizando Flip-Flops JK sensíveis à borda de subida (CI 4027), montar o contador assíncrono a seguir. A seqüência de contagem será monitoramento pelo display de 7 segmentos. Para isso utiliza-se o CI

8 Figura 12 Circuito com Flip-Flop utilizando o circuito eliminador de ruíd 3 - FASE III DECODIFICADOR BCD DE 7 SEGMENTOS E DISPLAY Nessa fase, o objetivo é verificar o funcionamento de um CI decodificador em conjunto com um display de 7 segmentos. 3.1 PREPARAÇÃO CONCEITOS Display Para verificação dos algarismos decimais é comum utilizar em mostrador onde a combinação de 7 segmentos de retas, luminosos ou não, são capazes de formar os 10 algarismos do sistema decimal. Este dispositivo é conhecido como display de 7 segmentos. Existem displays de 7 segmentos eletromecânicos, outros construídos com lâmpadas incandescentes, displays que utilizam LEDs, cristal liquido, etc. um tipo muito conhecido é o construído com LEDs. Os LEDs que constituem o display são alocados no componente numa disposição padrão recebendo cada um deles uma letra minúscula para identificação. As letras são a, b, c, d, e, f e g. os displays trazem, ainda, m ponto identificado pela letra p. Quanto ao tipo de ligação interna, os displays podem ser classificados como anodo comum e catodo comum. No display anodo comum, todos os anodos dos LEDs que formam o display 8

9 estão ligados entre si formando um único terminal o anodo comum. No display catodo comum, todos os catodos dos LEDs que formam o display estão ligados entre si formando um único terminal o catodo comum. Figura 13 Display de 7 segmentos anodo e catodo comum Os LEDs que compõem o display suportam no máximo 2V/ 20mA, portanto não podem ser ligados diretamente nas saídas das portas lógicas. É necessário utilizar um resistor em serie para proteger os LEDs da corrente excessiva Decodificador 7447 A Figura seguinte mostra os pinos do CI decodificador/ driver BCD para 7 segmentos, ativo em nível baixo, saída coletor aberto. Figura 14 Decodificador

10 3.3 - Tabela de Funcionamento do CI 7447 Figura 15 Tabela de Funcionamento do CI Decodificador METODOLOGIA M1 Será implementado um circuito acionador decodificador para display de 7 segmentos usando o CI 744 e um display anodo comum do tipo SD RELAÇÃO DE MATERIAL Quantidade Descrição 1 Fonte de tensão de +5VCC (VDC) 1 Matriz de contatos 1 Multímetro 1 CI Display SD 567 (anodo comum) 7 Resistores de 330Ω 2 Cabos banana-banana - Fios rígidos 0,51mm φ 10

11 3.6 - PRATICANDO P1 Implementar o circuito abaixo. Figura 16 Decodificador 7447 e Display de 7 segmentos. P2 Ligar a fonte de alimentação e aplicar níveis lógicos as entradas A, B, C e D do circuito, conforme as indicações das linhas da tabela da verdade. Para cada situação de entrada verificar o algarismo formando no display. P3 Colocar por um instante a entrada Lamp Test em nível baixo, ligando-se o pino 3 ao terra do circuito. (RI-II) P4 Verificar o que acontece ao passar a entrada BI / RBO DO Vcc para o terra. 4 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ARAÚJO, Celso de e CHUI, William Soler. Praticando Eletrônica Digital, 3ed. São Paulo- SP: Érica, [2] DEGEM SYSTEMS. EB-134 Circuitos de Lógica Seqüênciais (Parte Prática). DEGEM SYSTEMS, [3] CAPUANO F. G. Elementos de Eletrônica Digital. 32ª edição, ed. Érica. São Paulo, [4] TOCCI, R. J., Sistemas Digitais Princípios e Aplicações. 5ª edição, ed. LTC, Rio de Janeiro RJ,