FASE 3 y 4: CONTROL DE MATRIZ CON CONTADORES Y DECODIFICAROR

PROCEDIMIENTO

Diseñar un circuito secuencial que genere la secuencia 8 2 2 2 2

La secuencia a generar pasa por 5 estados , así que podemos utilizar un contador ascendente de 3 bits o también uno de 4 bits con carga paralela sincrona :

Para “recortar” la secuencia de este contador, que pasa por 5 estados pondremos las entradas a 0 y detectaremos el estado 5, forzando en ese instante una carga paralela síncrona. De esta forma, al llegar a 5 se activará la señal Load que a su vez, en el siguiente flanco de reloj, forzará el estado 0 en el contador

Tal como tenemos ahora el circuito, éste realiza la secuencia (0,1,2,3,4), y nosotros queremos que realice la secuencia ((8,2,2,2,2). Para ello añadiremos un circuito combinacional a la salida del contador que nos “traduzca” los valores 0,1,2,3,4 a ,8,2,2,2,2.

A	B	C	Y3	Y2	Y1	Y0
0	0	0	1	0	0	0
0	0	1	0	0	1	0
0	1	1	0	0	1	0
0	1	0	0	0	1	0
1	0	0	0	0	1	0

El comportamiento de este circuito, que tendrá 4 entradas q3, q2, q1 y q0 y 4 salidas que llamaremos y3, y2 e y1, y0 es el siguiente:

Hacemos el mapa de krnaut para cada salida respectivamente.

Y3 = B'C'D'

Y1 = D + C + B

VIDEO TUTORIAL DE LAS SIMULACIONES

VIDEO DE CIRCUITO ARMADO Y FUNCIONANDO

LIMITACIONES DEL ESQUEMA

Una limitación del esquema, es que solo podemos acceder a las 16 combinaciones posibles del decodificador 7447, por lo que no podemos formar todas las figuras que queramos.

CONCLUSIONES

• Se utilizaron contadores de síncronos 74190 y decodificador 7447 para poder controlar una matriz de LEDs.
• Se diseñó el circuito combinacional necesario para convertir las salidas del contador 74190 en las entradas necesarias en el decodificador para formar la letra "E".
• Para realizar este circuito combinacional se realizaron las correspondientes tablas de verdad y mapas de Karnaugh para formar las secuencias 0010 y 1000, necesarias para formar la letra "E".

OBSERVACIONES

• Debido a que se utilizó una matriz de 5x7 solo fue necesario utilizar una cuenta de cinco en los contadores, es decir que al llegar a la combinación 101 el contador se reinicia.
• Cada contador de síncrono 74190 debe estar conectado a la misma señal de reloj para que haya sincronía entre ellos al momento de realizar el barrido.
• Al momento de realizar figuras o letras en la matriz, estas podían realizarse pero con ciertas limitaciones, debido a que solo podemos acceder a las 16 combinaciones posibles del decodificador 7447, por lo que no podemos formar todas las figuras que queramos.

INTEGRANTES

• Paricahua Cruz, Maycol Reinildo
• Lazarte Zubia, Kristhyan Andree Kurt
• Chavez Cheneau, David Alonso

FASE 02: CONTROL DE MATRIZ CON CONTADORES

VIDEO TUTORIAL DE LAS SIMULACIONES

VIDEO DE CIRCUITO ARMADO Y FUNCIONANDO

LIMITACIONES DEL ESQUEMA

Una limitación del esquema, es que podemos mostrar solamente figuras que sean simétricas y donde las filas no se repitan en otra columna, porque sino estas se conectarían entre sí; obteniendo un resultado indeseado

CONCLUSIONES

• Se utilizaron contadores de Johnson 4017 para poder controlar una matriz de LEDs.
• Se logró conocer el funcionamiento una matriz de LEDs, controlando las columnas con los ánodos y las filas con los cátodos.
• Se modificó el circuito inicial para crear diferentes figuras y letras en la matriz, pero con ciertas limitaciones.

OBSERVACIONES

• Cada contador de Johnson debe estar conectado a la misma señal de reloj para que haya sincronía entre ellos al momento de realizar el barrido.
• Se colocaron diodos en las salidas de uno de los contadores para no forzar una salida a nivel alto, de esta manera no dañamos el contador. 
• Al momento de realizar figuras o letras en la matriz, estas podían realizarse pero con ciertas limitaciones, debido a que no debe repetirse la secuencia  de la columna anterior, haciendo figuras principalmente simétricas.

INTEGRANTES

• Paricahua Cruz, Maycol Reinildo
• Lazarte Zubia, Kristhyan Andree Kurt
• Chavez Cheneau, David Alonso

FASE 01: CONTADORES Y REGISTROS

EL CONTADOR JOHNSON

El contador en anillo es elegantemente simple, pero utiliza los flip-flops antieconómicamente - recuérdese que con n biestables es posible codificar hasta 2ⁿ estados -. El contador Johnson o contador conmutado en cola es una variación del contador en anillo que duplica el número de estados codificados, sin sacrificar su velocidad. Lo que si complica algo es la decodificación del estado.

Figura 1: Esquema de un contador de Johnson de 4 bits.

La figura presenta un contador Johnson de 4 bits. Como puede apreciarse, la diferencia con un contador en anillo es que ahora, en lugar de conectar Q₃ a J₀, y Q'₃ a K₀ conectamos Q'₃ a J₀ y Q₃ a K₀. Esto provoca que el biestable 3 cambie los ceros que le llegan por unos y viceversa. La tabla  presenta los estados alcanzados. Una agradable ventaja del contador Johnson respecto del contador en anillo es que no es necesario utilizar las entradas asíncronas para inicializar el contador - siempre y cuando, el estado inicial por defecto sea el 0000₂.

Tabla 1: Tabla de estados y lógica de decodificación de un contador Johnson de 4 bits.

En consecuencia de lo expuesto, con n flip-flops, un contador Johnson es capaz de codificar 2n estados, y aunque la decodificación se complica, la velocidad de conteo es igual a la del contador en anillo.

MATRIZ DE LEDS

Parece que los LEDs se fabrican en todos los tamaños y formatos imaginables, y este componente que os presentamos hoy, hace gala de esa creatividad. Las matrices de LEDs (o LED arrays) son, como su nombre indica, una matriz de diodos LED normales y corrientes que se comercializa en multitud de formatos y colores. Desde las de un solo color, a las que tienen varios colores posibles, e incluso las hay de una matriz RGB (Os dejo imaginar la de pines que tiene).

En esta sesión, de nuestro tutorial Arduino, vamos a usar una matriz de 8×8 LEDs de color rojo, que espero, sirva como demostración de cómo manejarla y de lo que se puede hacer con este tipo de material. Utilizaremos una única matriz e iremos arrastrando, letras y símbolos, para demostración de lo que podríamos hacer con una docena de estos simpáticos displays.

La idea, es que como tenemos una matriz de 8×8 podemos dibujar letras y símbolos de la misma manera que ya hicimos en el pasado, cuando definimos el símbolo de grado, para el display LCD. Es decir, definiendo matrices de puntos para representar las letras, que luego sacaremos por el Display.

Por lo demás, son diodos LED totalmente normales, organizados en forma de matriz, que tendremos que multiplexar para poder iluminar uno u otro punto, tal y como hicimos en la sesión del teclado matricial. Este componente se presenta con dos filas de 8 pines cada una, que se conectan a las filas y las columnas.

• Si los diodos se unen por el positivo, se dice que son matrices de Ánodo común (El nombre pedante del positivo) y se se une por el negativo decimos que son de  Cátodo común.
• Dependiendo del fabricante podéis encontrar de ambos tipos.  

                                                                                  Si ponemos HIGH en una columna, digamos la 2, no se iluminara nada aun. Pero cuando hagamos LOW en, digamos la fila 4, se cerrara el circuito a GND (con una resistencia de limitación, por supuesto) y el pin col 2 x fila 4, se encenderá.

Si alguno creíais que las 8 filas y 8 columnas de la matriz corresponderían a las dos filas de pines, donde una fila serían las columnas y la otra las filas, lo lógico ¿no?, vais dados. Porque este es uno de esos casos en los que el fabricante, por razones inescrutables a los mortales comunes,  ha decidido mezclar unas y otras de forma aleatoria, haciendo poco menos que imposible adivinar cuál es cual sin el manual y convirtiendo el cableado en una pesadilla.

Así pues, aplicar la regla número uno. Buscad el manual del fabricante en Google (es más fácil de lo que crees).

VIDEO EXPLICATIVO

CONCLUSIONES

• Se logró conocer el funcionamiento de el contador de Johnson 4017.
• Se logró conocer el funcionamiento una matriz de LEDs, controlando las columnas con los ánodos y las filas con los cátodos.
• Se realizó el diseño para encender 10 LEDs secuencialmente utilizando el contador de Johnson 4017.
• Se modificó el circuito anterior para encender 7 Leds secuencialmente.
• Se utilizaron dos contadores de Johnson 4017 para realizar el encendido secuencial de 14 LEDs.

OBSERVACIONES

• Se utilizó la entrada MR de reset del contador de Johnson para poder resucir la cantidad de LEDs que se encianden secuencialmente.
• La salida Q0 del contador de Johnson siempre comienza en nivel alto, por lo que se prefirió no utilizarlarla al moemente de realizar el arreglo del encendido secuencial de 7 y 4 LEDs.
• Para realizar el ncendido secuencial de 14 LEDs se utilizaron dos contadores de Johnson 4017 y un flip flop JP para hablilitar solo uno de los contadores despueés del encendido del último LED del contador anterior.
• Solo se pudieron diseñar figuras básicas en la matriz de LEDs 5x7, debido a que no se usaron en combinación con los contadores de Jonhson y/o Regitros.

INNTEGRANTES

• Paricahua Cruz, Maycol Reinildo
• Lazarte Zubia, Kristhyan Andree Kurt
• Chavez Cheneau, David Alonso

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