Diseño e Implementación de un Circuito Secuencial: Contador binario

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ELECTRÓNICA DIGITAL I
TRABAJO PRÁCTICO 2
Diseño e Implementación de un Circuito Secuencial:
Contador binario
Integrantes:
Rodriguez Mathieu, Alan E.__________________39499363
Fissore Lorenzo ____________________________93958203
Profesor: Ing. Cáceres, Oscar
Año: 2017
Consigna:
Diseñar e implementar un circuito secuencial síncrono utilizando flip flop JK los cuales
deberán “contar” de manera ascendente los números binarios del 0 al 9. Los bit de salida se
conectarán a un decodificador 7 segmentos para mostrar la cuenta en un display, la
frecuencia del clock queda a elección del alumno.
Desarrollo:
Un flip flop es un circuito combinacional realimentado.
Para este trabajo utilizamos Flip Flop JK los cuales presentan la siguiente configuración:
La cual se forma a través de un FF S-R agregándole compuertas NAND en sus entradas, esto
permite que, a diferencia de un FF S-R, este tenga condiciones validad para todas las
combinaciones de entrada.
A continuación se muestra la tabla de transiciones del FF JK,la cual se utiliza para la relación en
la tabla de verdad
Q(t)
0
0
1
1
0
1
2
3
4
5
6
Q(t+1)
0
0
0
1
Q(t)
Q3
0
0
0
0
0
0
0
Q2
0
0
0
0
1
1
1
Q1
0
0
1
1
0
0
1
Q0
1
0
1
0
1
0
1
J
0
1
X
X
Q(t+1)
Q3
Q2
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
Q1
0
1
1
0
0
1
1
Q0
1
0
1
0
1
0
1
K
X
X
1
0
J3
0
0
0
0
0
0
0
K3
X
X
X
X
X
X
X
J2
0
0
0
1
X
X
X
K2
X
X
X
X
0
0
0
J1
0
1
X
X
0
1
X
K1
X
X
0
1
X
X
0
J0
1
X
1
X
1
X
1
K0
X
1
X
1
X
1
X
7
8
9
0
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
X
X
X
0
1
X
0
0
1
X
X
X
0
0
1
X
X
X
1
X
1
X
1
Seguidamente, mostramos los Mapas de Karnaugh que se plantearon en base a la tabla de
verdad, las funciones lógicas obtenidas a partir de cada mapa, y su desarrollo mediante la
aplicación del Teorema de De Morgan. La aplicación de este teorema nos permite optimizar las
funciones lógicas y de esa manera ahorrar en el uso de compuertas.
J3
00
Q1Q0
00
01
11
10
Q3Q2
01
11
10
X
X
1
K3
Q1Q0
J2
00
Q1Q0
00
01
11
10
1
J1
00
Q1Q0
00
01
11
10
1
X
X
J0
Q1Q0
00
01
11
10
00
1
X
X
1
Q3Q2
01
11
X
X
X
X
Q3Q2
01
11
K2
10
Q1Q0
K1
10
Q1Q0
1
X
X
Q3Q2
01
11
1
X
X
1
00
01
11
10
00
01
11
10
00
X
X
X
X
00
X
X
X
X
00
01
11
10
00
X
X
1
K0
10
1
X
Q1Q0
00
01
11
10
00
X
1
1
X
Q3Q2
01
11
XX
X
QX3Q2
X
01
11
10
1
10
X
X
1
Q3Q2
01
11
X
X
1
Q3Q2
01
11
X
1
1
X
10
X
X
10
X
1
FUNCIONES:
J3 : Q3 . Q2 . Q1 . Q0
K3: Q2 . Q1 . Q0
J2: Q3 . Q1 . Q0
K2: Q3 . Q1 . Q0
J1: Q3 . Q0
K1: Q3 . Q0
J0: Q3 + Q2 . Q1
K0: Q3 + Q2 . Q1
Mediante el uso del simulador descubrimos que la función que representa a J0 y K0 se
mantenía en 1 para todos los estados del circuito, lo cual puede comprobarse también
mediante los mapas de Karnaugh
Los circuitos digitales SÍNCRONOS son más fáciles de diseñar y reparar, debido a que los
cambios de las salidas son eventos "esperados" (ya que fácilmente podemos saber el estado
de cada una de las entradas o salidas sin que estas cambien repentinamente), y los cambios
dependen del control de una sola señal aplicada a todos los registros, la señal de RELOJ.
La señal de reloj es una onda cuadrada o rectangular, los registros que funcionan con esta
señal, sólo pueden cambiar cuando la señal de reloj hace una transición
Circuito Eléctrico
Aquí mostramos una imagen de la implementación de las funciones lógicas en un circuito real:
Circuito Topológico
Aquí se mostrará la implementación del circuito en “MultiSim” y se podrá ver que las funciones lógicas obtenidas mediantes los Mapas de Karnaugh,
son correctas.
Multivibrador astable (clock)
Frecuencia deseada
 ≈ 200
Ciclo de trabajo: 66%
=
1.443
(1 + 22 ) 
 = 0.66 =
1 + 2
1 + 22
Luego
1 = 2 = 22Ω
 = 100
Circuito RC para resetear entradas
R = 1Ω
C = 10F
τ = 10
La corriente máxima del circuito será:
imax (t = 0) = 15μA
Descripción de la experiencia
A través de la tabla de transiciones del FF JK pudimos realizar la Tabla de Verdad y los
Mapas de Karnaugh. Luego de esto, obtuvimos las funciones lógicas, donde pudimos
nuevamente simplificar las expresiones para utilizar menos circuitos integrados. Una vez
resuelto esto, procedemos a trasladar las funciones lógicas a un simulador mediante la
aplicación de las compuertas.
Para asegurar que el circuito no arranque en una combinación no deseada (para la que
no está definida la tabla de verdad) implementamos un circuito RC, que envié un 1 lógico al
terminal de clear de cada FF, de manera tal que el circuito siempre empiece a contar desde el
0.
Para los pulsos de reloj implementamos una configuración en modo astable del CI
NE555. Esta configuración emite una onda cuadrada cuya frecuencia quedará definida por los
valores de resistencia y capacidad usados. Nosotros elegimos una frecuencia de aprox. 218
mHz, de manera que la cuenta se realice lentamente.
Lista de materiales










2 Protoboard (tamaño mediano)
2 Circuitos integrados (4081) AND tecnología cmos
2 Flip Flop JK (4027) tecnología cmos.
1 decodificador 7 segmentos cátodo común (4511)
Cables conectores de varios colores
Fuente de alimentación de 15v
7 Resistencias de 1KΩ, 1 Resistencia de 1MΩ, 2 resistencias de 22KΩ
1 Capacitor de 100μF, 1 capacitor de 1nF, a capacitor de 10nF
1 Display 7 segmentos
Multímetro, Pinzas, Llaves, etc.
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