Trabajo Práctico Nº5: Contadores - Sistemas secuenciales

Complemento teórico:
Sistemas secuenciales:
En los sistemas secuenciales los valores de las salidas, en un momento dado, no dependen exclusivamente de los valores de las entradas en dicho momento, sino también dependen del estado anterior o estado interno. El sistema secuencial más simple es el biestable de los cuales, el de tipo D (o cerrojo) es el más utilizado actualmente.

La mayoría de los sistemas secuenciales están gobernados por señales de reloj. A éstos se los denomina "síncronos" o "sincrónicos", a diferencia de los "asíncronos" o "asincrónicos" que son aquellos que no son controlados por señales de reloj.

Contador:
Un contador (counter) es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas logicas capaz de realizar el computo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia.

Parte A: Contador discreto

Para realizar el contador utilizamos los siguientes materiales:

Lista de Materiales
Cantidad	Componentes Activos
1	Transistor BC337
1	Circuito Integrado 4510
1	Circuito Integrado 4511
1	Circuito Integrado 4013
2	Circuito Integrado 4002
	Componentes Pasivos
7	Resistores de 330Ω
5	Resistores de 10KΩ
1	Capacitor de 1nF
	Varios
1	Buzzer
1	Display de 7 segmentos cátodo-común
1	Switch
1	Zócalo de 14 pines
4	Zócalo de 16 pines

Circuito eléctrico:

Funcionamiento del circuito:

En el “estado primario” la señal está insertada en el circuito pero la alimentación no, el display muestra un 9 titilando. 

Al conectar la alimentación el circuito se establece en el que llamaremos el “estado de epera” que muestra un 9 en el dislay. Para lograr esto se preestablecen, en código binario, las entradas del CD4510 (4, 12, 13, 3) que, al consistir de cuatro flip-flop’s tipo D sincronizados interconectados como contadores, copia la entrada en los pines de salida, que son enviados a la entrada del 4511, que decodifica el número en código binario y lo prepara para ser enviado al display por medio de sus 7 salidas, que finalmente muestra el número deseado.

El R.C conectado a las entradas de la primera compuerta NOR del CD4002, con su salida conectada a la pata 1 (Preset Enable) del CD4510,  le da un pequeño tiempo de 10uS a este último para asegurar el sincronismo en el circuito integrado.

Al presionar el botón es cuando el conteo decresivo, al que llamamos “estado activo”, comienza. Gracias al seteo producido en el CD4013 al presionar el botón, el Clock Input del CD4510 es activado, iniciando la secuencia decresiva (configurada al conectar la pata Up/Down a masa) hasta llegar al cero; mostrándose todos estos números en el display mediante el mismo funcionamiento con que mostrase el 9, reemplazando a las entradas por la secuencia mencionada.

Al llegar la secuencia a 0 (cero) comienza el “estado de aviso”, en el que la segunda compuerta NOR del DC4002 es activada (dado que sus 4 entradas están conectadas a las propias del CD4511 y éstas muestran el número 0 en binario, es decir, 0000) y resetea el CD4013, haciendo necesaria la reconección de la alimentación para volver a repetir la secuencia. Además, activa el buzzer por medio del transistor en configuración “C”, lo que indica al usuario (mediante el ruido que el buffer produce) que la secuencia ha terminado.
 

En este video puede verse la simulación del contador hecha en Proteus:

Para comprobar su correcto funcionamiento, armamos el circuito en el protoboard :

En este video puede verse su funcionamiento:

Con el objetivo de mejorar nuestro manejo del Protel 99 es que diseñamos este circuito de la siguiente manera:
Circuito esquemático:

Diseño PCB:

Parte B : Contador con microcontrolador
En esta actividad pretendemos reemplazar los circuito integrados 4002, 4013 y 4510 por un microcontrolador programado para la tarea. Gracias e esto, el circuito es mucho mas pequeño, sencillo y configurable, pudiendo cambiar su funcionamiento con tan solo modificar el programa cargado.
El microcontrolador que usamos es el PIC12F683, y el programa compilador es el CCS 4.114.


Armamos el circuito en el protoboard :

 Circuito Esquemático:

Diseñamos en PCB: