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Contador de circuito BCD utilizando el contador de décadas 74LS90

Contadores

Vimos anteriormente que alternar chanclas de tipo TSe puede utilizar como contadores individuales de división por dos. Si conectamos varios flip-flops de alternancia en una cadena en serie, podemos producir un contador digital que almacena o muestra el número de veces que se ha producido una secuencia de conteo en particular.

Los flip-flops de tipo T actúan como un binarioContador dividido por dos y en contadores asíncronos, la salida de una etapa de conteo proporciona el pulso de reloj para la siguiente etapa. Luego, un contador de flip-flop tiene dos estados de salida posibles y al agregar más etapas de flip-flop, podemos hacer una división por 2norte mostrador. Pero el problema con los contadores binarios de 4 bits es que cuentan de 0000 a 1111. Eso es de 0 a 15 en decimal.

Para hacer un contador digital que cuente de 1 a10, necesitamos que el contador cuente solo los números binarios del 0000 al 1001. Esto es de 0 a 9 en decimal y, afortunadamente para nosotros, los circuitos de conteo están disponibles como circuitos integrados con uno de esos circuitos. Contador de década asíncrono 74LS90.

Los contadores digitales cuentan hacia arriba desde cero hasta algunos.Valor de conteo predeterminado en la aplicación de una señal de reloj. Una vez que se alcanza el valor de conteo, al restablecerlos, el contador vuelve a cero para comenzar de nuevo.

Un contador de décadas cuenta en una secuencia de diez yluego vuelve a cero después del conteo de nueve. Obviamente, para contar hasta un valor binario de nueve, el contador debe tener al menos cuatro flip-flops dentro de su cadena para representar cada dígito decimal como se muestra.

Diagrama de estado del contador BCD

diagrama de estado del contador bcd

Luego un contador de décadas tiene cuatro flip-flops y 16estados potenciales, de los cuales solo se usan 10 y si conectáramos una serie de contadores podríamos contar hasta 100 o 1,000 o cualquier número de conteo final que escojamos.

El número total de conteos que un contador puede contar también se llama su MÓDULO. Un contador que vuelve a cero después de norte cuenta se llama un modulo-n contador, por ejemplo, un contador de módulo 8 (MOD-8), o de módulo 16 (MOD-16), etc., y para un "contador de n bits", el rango completo del conteo es de 0 a 2n-1.

Pero como vimos en los contadores asíncronos.tutorial, que un contador que se reinicia después de diez recuentos con una secuencia de recuento dividir por 10 desde 0000 binario ("0" decimal) hasta 1001 ("9" decimal) se denomina "contador de código decimal codificado en binario" o Contador BCD para abreviar y un contador MOD-10 se puede construir utilizando un mínimo de cuatro flip-flops de palanca.

Se llama un contador BCD porque su estado diezla secuencia es la de un código BCD y no tiene un patrón regular, a diferencia de un contador binario directo. Luego, un contador BCD de una sola etapa, como el 74LS90, cuenta desde el decimal 0 al decimal 9 y, por lo tanto, es capaz de contar hasta un máximo de nueve pulsos. Tenga en cuenta también que un contador digital puede contar hacia arriba o hacia abajo o hacia arriba y hacia abajo (bidireccional) según la señal de control de entrada.

Código decimal codificado en binario es un 8421 Código compuesto por cuatro dígitos binarios. La designación 8421 se refiere al peso binario de los cuatro dígitos o bits utilizados. Por ejemplo, 23 = 8, 22 = 4, 21 = 2 y 20 = 1. La principal ventaja del código BCD es que permite la fácil conversión entre formas decimales y binarias de números.

El contador de BCD 74LS90

El circuito integrado 74LS90 es básicamente unContador de décadas MOD-10 que produce un código de salida BCD. El 74LS90 consta de cuatro flip-flops JK maestro-esclavo conectados internamente para proporcionar un contador MOD-2 (conteo a 2) y un contador MOD-5 (conteo a 5). El 74LS90 tiene un flip-flop JK de conmutación independiente controlado por la entrada CLK A y tres flip-flops JK de alternancia que forman un contador asíncrono controlado por la entrada CLK B como se muestra.

Contador BCD 74LS90

Contador de bcd 74ls90

Los contadores de cuatro salidas están designados por el símbolo de la letra Q con un subíndice numérico igual al peso binario del bit correspondiente en el código de los circuitos del contador BCD. Así, por ejemplo, QUNA, Qsegundo, Qdo y Qre. La secuencia de conteo 74LS90 se dispara en el flanco negativo de la señal del reloj, es decir, cuando la señal de reloj CLK pasa de la lógica 1 (ALTA) a la lógica 0 (BAJA).

Los pines de entrada adicionales R1 y R2 son contadores de "reset" mientras que las entradas S1 y S2 son "set" pines. Cuando se conecta a la lógica 1, las entradas de reinicio R1 y R2 restablezca el contador a cero, 0 (0000), y cuando las entradas Set S1 y S2 están conectados a la lógica 1, configuran el contador al máximo, o 9 (1001) independientemente del número de conteo real o la posición.

Como dijimos antes, el contador 74LS90 consiste enun contador de división por 2 y un contador de división por 5 dentro del mismo paquete. Luego, podemos usar cualquier contador para producir solo un contador de frecuencia de división por 2, un contador de frecuencia de división por 5 o los dos juntos para producir nuestro contador de BCD de división por 10 deseado.

Con los cuatro flip-flops que componen la sección del contador de división por 5 desactivados, si se aplica una señal de reloj al pin de entrada 14 (CLKUNA) y la salida tomada del pin 12 (QUNA), podemos producir un contador binario dividido por 2 estándar para usar en circuitos de división de frecuencia como se muestra.

74LS90 Contador de división por 2

74ls90 divide por 2 contador

Para producir un contador estándar de división por 5, podemos deshabilitar el primer flip-flop de arriba y aplicar la señal de entrada de reloj directamente al pin 1 (CLKsegundo) con la señal de salida tomada desde el pin 11 (Qre) como se muestra.

74LS90 Contador de división por 5

74ls90 divide por 5 contador

Tenga en cuenta que con este contador de división por 5En la configuración, la forma de onda de salida no es simétrica, pero tiene una relación de marca-espacio de 4: 1. Es decir, cuatro señales de reloj de entrada crean una salida BAJA o lógica "0" y la quinta señal de reloj de entrada produce una salida ALTA o lógica "1".

Para producir un contador de décadas BCD dividido por 10, se utilizan ambos circuitos contadores internos dando un valor dividido por 2 por 5. Desde la primera salida QUNA desde el flip-flop “A” no está conectado internamente a las etapas siguientes, el contador se puede extender para formar un contador BCD de 4 bits conectando esta QUNA salida a la CLKsegundo de entrada como se muestra.

74LS90 Contador de división por 10

74ls90 divide por 10 contador

Entonces podemos ver que los contadores BCD son binarios.los contadores que cuentan de 0000 a 1001 y luego se restablecen, ya que tienen la capacidad de borrar todos sus flip-flops después del noveno conteo. Si conectamos un interruptor de pulsador (SW1) a la entrada de reloj CLKUNACada vez que se suelta el interruptor de botón, el contador contará por uno. Si conectamos diodos emisores de luz (LED) a los terminales de salida, QUNA, Qsegundo, Qdo y Qre como se muestra, podemos ver el conteo decimal codificado en binario a medida que se lleva a cabo.

Contador de décadas de BCD 74LS90

Contador de la década de 74ls90 bcd

Aplicaciones sucesivas del interruptor pulsador, SW1 aumentará la cuenta hasta nueve, 1001. En la décima aplicación, las salidas ABCD se restablecerán a cero para iniciar una nueva secuencia de conteo. Con tal número redondo de pulsos MOD-10 podemos usar el contador de décadas para controlar una pantalla digital.

Si queremos mostrar la secuencia de conteo usando unPantalla de siete segmentos, la salida BCD debe decodificarse adecuadamente antes de poder mostrarse. Un circuito digital que puede decodificar las cuatro salidas de nuestro contador BCD 74LS90 e iluminar los segmentos requeridos de la pantalla se llama Decoder.

Conducir una pantalla

Afortunadamente para nosotros, alguien ya ha diseñado y desarrollado un Decodificador BCD a 7 segmentos IC como el 74LS47 para hacer precisamente eso. El 74LS47 tiene cuatro entradas para los dígitos BCD A, B, C y D y salidas para cada uno de los segmentos de la pantalla de siete segmentos.

Tenga en cuenta que una pantalla LED estándar de 7 segmentosEn general, tiene ocho conexiones de entrada, una para cada segmento de LED y una que actúa como un terminal o conexión común para todos los segmentos de la pantalla interna. Algunas pantallas también tienen una opción de punto decimal (DP).

74LS47 BCD al controlador de 7 segmentos

74ls47 controlador de bcd a 7 segmentos

El decodificador de pantalla 74LS47 recibe el código BCDy genera las señales necesarias para activar los segmentos de LED apropiados responsables de mostrar el número de pulsos aplicados. Como el decodificador 74LS47 está diseñado para controlar una pantalla de ánodo común, una salida BAJA (lógica-0) iluminará un segmento de LED mientras que una salida ALTA (lógica-1) lo apagará. Para un funcionamiento normal, la LT (prueba de lámpara), BI / RBO (entrada de supresión / salida de supresión de ondulación) y RBI (entrada de supresión de ondulación) deben estar abiertos o conectados a la lógica-1 (ALTA).

Tenga en cuenta que mientras el 74LS47 tiene salidas LOW activasy está diseñado para decodificar una pantalla LED de ánodo 7 de segmento común, el decodificador 74LS48 / controlador IC es exactamente igual, excepto que tiene salidas ALTAS activas diseñadas para decodificar una pantalla de segmento de cátodo 7 común. Por lo tanto, dependiendo del tipo de pantalla LED de 7 segmentos que tenga, es posible que necesite un decodificador 74LS47 o 74LS48.

Las entradas decimales codificadas en binario 74LS47 pueden serconectado a las salidas correspondientes del contador 74LS90 BCD para mostrar la secuencia de conteo en la pantalla de 7 segmentos como se muestra cada vez que se presiona el botón SW1. Al cambiar la posición del botón pulsador y la resistencia de 10 k, se puede hacer que la cuenta cambie en la activación o liberación del interruptor del botón pulsador, SW1.

Circuito Contador BCD final de 4 bits

74ls90 bcd contador circuito

Tenga en cuenta que una pantalla de 7 segmentos se compone de sieteDiodos emisores de luz individuales para formar la pantalla. El mejor método para limitar la corriente a través de una pantalla de siete segmentos es usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada uno de los siete LED como se muestra. Pero podemos hacerlo de dos maneras.

Resistencias limitadoras de corriente

resistencia limitadora de corriente simple

Resistencia única - aquí una serie de resistencia limitadora de corriente,Se utiliza r Si no está especialmente preocupado por el brillo constante de la pantalla, esta es la opción más fácil y sencilla para controlar la pantalla de 7 segmentos.

La cantidad de luz emitida por un LED varía concorriente a través del dispositivo con la corriente que fluye a través de la resistencia que se comparte entre el número de segmentos de pantalla. Entonces, el brillo de la pantalla ahora depende de cuántos segmentos se iluminan al mismo tiempo.

resistencia limitadora de corriente múltiple

Resistencias multiples - aquí, cada segmento tiene su propia resistencia limitadora de corriente como se muestra en nuestro simple circuito contador BCD anterior.

Generalmente las pantallas de 7 segmentos requieren aproximadamente 12 a20 miliamperios para iluminar los segmentos, por lo que se elige el valor resistivo de la resistencia limitadora de corriente (todos serán idénticos) para limitar la corriente dentro de estos valores. Tenga en cuenta que algunas pantallas pueden destruirse si se conducen a 40 mA y superiores.

La ventaja aquí es que el brillo de unEl segmento de LED en particular no depende del estado de los otros seis LED, lo que le da a la pantalla un brillo constante. Los valores de las resistencias limitadoras de corriente se pueden elegir para proporcionar la cantidad correcta de brillo, ya que la cantidad de luz ambiental también determinará la intensidad de LED requerida.

Nuestro circuito muestra un contador digital simple de 0 a 9 usando un Contador BCD 74LS90 y un controlador de pantalla de 7 segmentos 74LS47. Para contar por encima de 10 y producir un contador y una pantalla de diez dígitos en base diez, tendríamos que conectar dos contadores separados de dividir por diez juntos. Un contador BCD de 2 dígitos contaría en decimal de 00 a 99 (0000 0000 a 1001 1001) y luego se restablecerá a 00. Tenga en cuenta que aunque será un contador de 2 dígitos, los valores que representan números hexadecimales de A a F no son Válido en este código.

Igualmente, si quisiéramos contar desde 0 hasta 999.(0000 0000 0000 a 1001 1001 1001), luego se requieren tres contadores de décadas en cascada. De hecho, los contadores de décadas múltiples se pueden construir simplemente conectando en cascada circuitos de BCD individuales, uno para cada década, como se muestra.

Contador BCD de 2 dígitos de 00 a 99

Contador bcd de 2 dígitos

Resumen del contador BCD

En este tutorial hemos visto que un Contador BCD Es un dispositivo que pasa por una secuencia de diez.indica cuándo está sincronizado y vuelve a 0 después del conteo de 9. En nuestro ejemplo anterior, los pulsos del reloj de entrada provienen de un interruptor de botón pulsador, pero los contadores se pueden usar para contar muchos eventos del mundo real, como contar objetos en movimiento.

Sin embargo, puede requerirse una circuitería adecuada para generar los impulsos eléctricos para cada evento que debe contarse, ya que estos eventos pueden ocurrir en intervalos de tiempo discretos o pueden ser completamente aleatorios.

En muchos circuitos electrónicos digitales yLas aplicaciones, los contadores digitales se implementan utilizando los flip-flops Toggle o con cualquier otro tipo de flip-flop que se pueda conectar para brindar la función de conmutación requerida, o con el uso de circuitos integrados de conteo dedicados como el 74LS90. Los contadores binarios son contadores que pasan por una secuencia binaria y un contador binario de n bits se compone de un número "n" de flip-flops que cuentan de 0 a 2n-1.

Los contadores BCD siguen una secuencia de diez estados ycuente usando los números BCD de 0000 a 1001 y luego vuelva a 0000 y repita. Dicho contador debe tener al menos cuatro flip-flops para representar cada dígito decimal, ya que un dígito decimal está representado por un código binario con al menos cuatro bits que dan un recuento de MOD-10.

También hemos visto que la salida codificada BCD puedevisualizarse utilizando cuatro LED o con una pantalla digital. Pero para mostrar cada número del 0 al 9 se requiere un circuito decodificador, que convierte una representación de número codificado en binario en los niveles lógicos apropiados en cada uno de los segmentos de la pantalla.

Se pueden construir circuitos decodificadores de pantalla a partir deLos elementos lógicos combinacionales y muchos circuitos integrados dedicados en el mercado desempeñan esta función, como el BCD 74LS47 al IC del decodificador / controlador de 7 segmentos.

La mayoría de las pantallas de 7 segmentos se utilizan generalmente ense pueden construir aplicaciones de conteo de varios dígitos para que se puedan construir en cascada más contadores BCD, contadores de 4 dígitos que dan pantallas con una lectura máxima de 9999.

El contador de BCD 74LS90 es un muy flexiblecircuito de conteo y se puede usar como un divisor de frecuencia o para dividir cualquier cuenta de números enteros del 2 al 9, alimentando las salidas apropiadas de nuevo a las entradas de restablecimiento y configuración del IC.

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