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- Jonathan Nunes Castelhano
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1 DATA: HORÁRIO DE ENTRADA: HORÁRIO DE SAÍDA: BANCADA: RGM: NOMES DOS COMPONENTES DO GRUPO DE TRABALHO: PROJETO - CONTADOR SÍNCRONO 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 SÍNCRONO Nessa fase será projetado e ensaiado do contador síncrono. 2.1 PREPARAÇÃO - CONCEITOS O projeto de um contador síncrono corresponde a determinar o circuito combinacional que irá determinar os estados futuros (entradas dos Flip-Flops), a partir dos estados atuais (saídas dos Flip-Flops). Deve-se então, conhecer a seqüência de contagem desejada e o tipo de Flip- Flop utilizado afim de se projetar o circuito combinacional. O contador síncrono é mais versátil que o contador assíncrono, pois permite elaborar qualquer seqüência de contagem e admite uma freqüência maior dos pulsos de clock. Figura 4 Contador Síncrono diagrama 1 4
5 2.2 - METODOLOGIA M1 - Será montado e ensaiado um contador síncrono com Flip-Flop tipo T. Estes Flip-Flops serão obtidos a partir de Flip-Flops JK master-slave (CI 7476). M2 - Fornecendo pulsos de clock, será avaliada experimentalmente a seqüência de contagem através de um display de 7 segmentos. M3 - Em seguida, será projetado um contador síncrono crescente módulo 10 com Flip-Flops tipo T, acompanhando as seguintes etapas de projeto: a) Obtenção da tabela da verdade do contador desejado b) Elaboração dos mapas de Veitch-Kamaugh para obtenção da equações de saída do circuito combinacional. c) Interligação do circuito seqüencial como o combinacional. M4- Uma vez montado o circuito completo, serão aplicados pulsos de clock e observada a seqüência de contagem através do display RELAÇÃO DE MATERIAIS PRATICANDO Quantidade Descrição 1 Matriz de contatos 1 Fonte de alimentação de +5VCC (VDC) 1 CI CI CI CI CI Display de 7 segmentos tipo anodo comum 7 Resistores de 330Ω 2 Resistores de 1KΩ 1 Chave H-H - Fios rígidos de 0,51mm φ P1- Montar o contador síncrono conforme o diagrama a seguir. Aplicar pulsos de clock e anotar a seqüência de contagem. 5
6 Figura 5 Contador Síncrono diagrama 2 P2- Projetar, montar e verificar o funcionamento de um contador síncrono crescente de módulo 10 com Flip-Flops tipo T. 6
7 Figura 6 - Contador Síncrono diagrama 3 7
8 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 dels 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 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 7 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. 8
9 3.2 - Decodificador 7447 A Figura seguinte mostra os pinos do CI decodificador/ driver BCD para 7 segmentos, ativo em nível baixo, saída coletor aberto. Figura 8 Decodificador Tabela de Funcionamento do CI 7447 Figura 9 Tabela de Funcionamento do CI Decodificador
10 3.4 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 PRATICANDO P1 Implementar o circuito abaixo. 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 Figura 10 Decodificador 7447 e Display de 7 segmentos 10
11 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. P4 Verificar o que acontece ao passar a entrada 4 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BI / RBO DO Vcc para o terra. (RI-III) [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,
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