CIRCUITOS DIGITALES LABORATORIO 

N° 08 CONTADOR REGRESIVO

I. CAPACIDAD TERMINAL 

•  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

II. Marco teórico

- Teoría de Contadores y Circuitos Secuenciales 

Circuito secuencial Circuito Secuencial

2.1 Circuito secuencial. 

Un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial. Es decir aquellos circuitos en que el contenido de los elementos de memoria sólo puede cambiar en presencia de un pulso del reloj . Entre pulso y pulso de reloj, la información de entrada puede cambiar y realizarse operaciones lógicas en el circuito combinacional, pero no hay cambio en la información contenida en las células de memoria.

2.1.1 Funcionalidad del circuito combinacional

El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algún tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de memoria. Los dispositivos de memoria utilizados en circuitos secuenciales pueden ser tan sencillos como un simple retardador (inclusive, se puede usar el retardo natural asociado a las compuertas lógicas) o tan complejos como un circuito completo de memoria denominado multivibrador biestable o Flip Flop

La salida del elemento de retraso es una copia de la señal de entrada retraso un determinado tiempo; mientras que la salida del elemento de memoria copia los valores de la entrada cuando la señal de control tiene una transición de subida, por lo que la copia no es exacta, sino que sólo copia lo que interesa. Por lo tanto, el modelo clásico de un sistema secuencial consta de un bloque combinacional,que generará la función lógica que queramos realizar, y un grupo de elementos de memoria con una serie de señales realimentadas.

2.1.2 Clasificación de los circuitos secuenciales

Los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la manera como manejan el tiempo:

• Circuitos secuenciales sincrónicos
• Circuitos secuenciales asíncronos.

- circuitos secuenciales asíncronos

En circuitos secuenciales asíncronos los cambios de estados ocurren al ritmo natural asociado a las compuertas lógicas utilizadas en su implementación, lo que produce retardos en cascadas entre los biestables del circuito, es decir no utilizan elementos especiales de memoria, lo que puede ocasionar algunos problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no están bajo el control del diseñador y además no son idénticos en cada compuerta lógica.

- circuitos secuenciales síncronos

Los circuitos secuenciales síncronos solo permiten un cambio de estado en los instantes marcados o autorizados por una señal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj (cristal o circuito capaz de producir una serie de pulsos regulares en el tiempo),​ lo que soluciona los problemas que tienen los circuitos asíncronos originados por cambios de estado no uniformes dentro del sistema o circuito

Características de los circuitos secuenciales

• Poseen uno o más caminos de realimentación, es decir, una o más señales internas o de salida se vuelven a introducir como señales de entradas. Gracias a esta característica se garantiza la dependencia de la operación con la secuencia anterior.

• Como es lógico, existe una dependencia explícita del tiempo.

Esta dependencia se produce en los lazos de realimentación antes mencionados. En estos lazos es necesario distinguir entre las salidas y las entradas realimentadas. Esta distinción se traducirá en un retraso de ambas señales (en el caso más ideal), el cual puede producirse mediante dos elementos:

1. Elementos de retraso, ya sean explícitos o implícitos debido al retraso de la lógica combinacional. Este retraso es fijo e independiente de cualquier señal.
2. Elementos de memoria, que son dispositivos que almacena el valor de la entrada en un instante determinado por una señal externa y lo mantiene hasta que dicha señal ordene el almacenamiento de un nuevo valor.

La diferencia de comportamiento entre ambos elementos radica en que la salida del elemento de retraso es una copia de la señal de entrada; mientras que el elemento de memoria copia determinados instantes de la entrada (determinados por una señal externa), y no la señal completa,el resto del tiempo la salida no cambia de valor.

Aplicaciones de sistemas secuenciales

Como ya hemos comentado, los sistemas secuenciales forman un conjunto de circuitos muy importantes en la vida cotidiana. En cualquier elemento que sea necesario almacenar algún parámetro, es necesario un sistema secuencial. Así, cualquier elemento de programación (o lo que es lo mismo, con más de una función) necesita un sistema secuencial.

2.2- Contadores

Un contador es un circuito en el que sus salidas siguen una secuencia fija que cuando acaba vuelve a empezar, o circuitos que reciben sus datos en forma serial ordenados en distintos intervalos de tiempo. Los pulsos de entrada pueden ser pulsos de reloj u originarse en una fuente externa y pueden ocurrir a intervalos de tiempo fijos o aleatorios. El número de salidas limita el máximo número que se puede contar.

Los contadores son circuitos secuenciales por lo tanto se crean con flip-flops, que pueden ser tipo D, T, J-K,…, y también en base a puertas lógicas. Un contador de n-bit contiene n flip-flops y puede contar desde 0 hasta 2n-1. Cuando la entrada cambia los flip-flops modifican sus estados dando lugar a un nuevo valor de salida. Cuando la entrada permanece constante, los flip-flops mantienen su estado presente.

La excitación para las entradas se obtiene mediante la tabla de excitación del flip-flop T y la inspección de la transición de estado desde un conteo dado (estado presente) al siguiente (estado siguiente)

- Contador síncrono

Al contrario que en los asíncronos, los pulsos de reloj se aplican a las entradas CP de todos los flipflops.

Contador asíncrono

Las salidas de cada flip-flop sirven de entrada CP, para disparar otro flip-flop. El primer biestable tendrá una entrada de tipo asíncrono, es decir que se acertará de forma aleatoria y cuando lo haga el circuito realizará una cuenta. El resto del tiempo, los flip-flops no cambiarán su estado presente.

III. Vídeo tutorial editado y titulado explicando las experiencias hechas en el laboratorio. 

IV. Observaciones y conclusiones. ¿Qué he aprendido de esta experiencia? (en modo texto) 

Observaciones:

En este laboratorio de contadores y circuitos combinacionales, al momento de conectar cada componente, ya sea la resistencia, el condensador, estos deben estar correctamente  colocados ya que en una mala conexión podrían quemarse y hasta quemarse los circuitos integrados, ademas es necesario realizar la simulación.

Se debe de revisar cada componente para realizar el circuito, un componente en mal estado puede dañar todo el circuito. 
El integrado 74192, permite hacer un conteo ascendente y descendente, siendo de mayor utilidad que el 74190.

Para que nuestro circuito contador funcione de manera correcta, la dividimos en 4 etapas: Contador, decodificador, integración del display finalmente la incorporación del temporizador astable NE555.

Conclusiones:

En este laboratorio vimos que el 74192 es un contador BCD de 4 bits, que posee la función de UP/ DN (alto/bajo), con la cual se hará un conteo de manera síncrona con la señal de reloj.

En ese laboratorio se pudieron adquirir capacidades como  Identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital, ademas se pudo describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información., también se implementaron circuitos de lógica combinacional y secuencial.

La función del decodificador 7447 es de convertir una entrada de código binario a código BCD, la cual corresponde para el encender los 7 segmentos de un display; en este laboratorio usamos el decodificador para formar valores decimales en base a numero binarios.

v. Integrantes (incluye foto de todos)