Mudanças entre as edições de "DIG222802 2019 1 AULA06"

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=Apresentação=
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=Laboratório 2=
  
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Olá Estudante,
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O segundo experimento da turma de Digital 2 da Engenharia vai ser realizado no LabMIC (104) entre 10h e 11h50min (turma 1) e entre 15h40min e 17h30min (turma 2). Vamos testar um contador crescente utilizando um único circuito integrado (CI) funcionando como relógio (''clock'' de 1Hz). O experimento está dividido em três etapas: A primeira trata-se de montar um circuito gerador de ''clock'' com o CI 555, a segunda parte, vamos montar um contador crescente de 0 a 9 com o integrado 74193, mostrando o resultado (unidade) em um display de 7 seguimentos através de um um circuito BCD 7447. E na última parte, montar mais um display (dezena) para contar de 0 a 59.
  
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Até agora aprendemos sobre os flip-flop e contadores assíncronos e síncronos, crescente, decrescente, modulares, com carga inicial e tudo mais. Aprendemos também a compreender as formas de onda expressas nos diagramas de funcionamento e agora vamos aprender sobre um das aplicações muito apreciadas com flip-flops, que são os registradores.
 
  
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Bons Estudos!
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==Parte 1 - Oscilador 555==
  
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Prof. Douglas A.
 
  
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=Registradores=
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O Timer 555 é um circuito integrado mais populares e versáteis do mercado. Pode ser usado como oscilador, temporizador, geradores de pulso, etc. O 555 pode ser configurado de três formas:
 +
:'''Modo Monoestável''': nesta configuração, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a ruído e interruptores de toque.
 +
:'''Modo Astável''': o CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom e alarmes de segurança.
 +
:'''Modo biestável''': o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores imunes a ruído.
  
  
−
Uma das formas mais comuns de utilização dos flip-flop (FF) é no armazenamento
+
O circuito astável produz ondas quadradas, oscilando entre 0V e VCC. A configuração do astável está demonstrado abaixo:
−
e transferência de informações (bits). Cada FF possui a capacidade de
 
−
armazenar um bit. Vários FFs podem ser configurados para formar um registrador
 
−
no qual pode-se armazenar uma palavra binária. São necessários tantos
 
−
FF quantos forem os bits da palavra.
 
−
Os registradores armazenam bits e têm a capacidade de transferir esses bits
 
−
para outros registradores seja de forma simultânea ou uma a uma.
 
  
  
−
==Registradores do tipo porta paralela==
+
[[Imagem:fig90_DIG222802.png|center|400px]]
  
  
−
Neste registrador todos os bits são armazenados simultaneamente. Ele é constituído de FF com as entradas de ''clock'' ligadas em comum. Quando ocorre a transição positiva do ''clock'', os dados de D1 a D4 são armazenados nas saídas Q1 a Q4. A Figura 1 mostra um circuito registrador do tipo porta paralela.
 
  
 +
[[Imagem:fig83_DIG222802.png|center|350px]]
  
−
[[Imagem:fig29_DIG222802.png|center]]
+
==Parte 2 - Contador com 74193==
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<center>
 
−
Figura 1 - Registrador do tipo "Porta Paralela".
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
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{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" style="text-align: center;"
 
−
|+'''Tabela 1 - Estados dos registradores'''
 
−
|-
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Clock
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | D1
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | D2
 
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! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | D3
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | D4
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Q1
 
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! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Q2
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Q3
 
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! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Q4
 
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|-
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
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| ?
 
−
| ?
 
−
| ?
 
−
| ?
 
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|-
 
−
| <math>\uparrow</math>
 
−
| 1
 
−
| 0
 
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| 1
 
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| 0
 
−
| 1
 
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| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
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|-
 
−
| 0
 
−
| X
 
−
| X
 
−
| X
 
−
| X
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
|}
 
−
 
 
−
Registradores deste tipo são também conhecidos por LATCHES ou FLIP-FLOP do tipo D. Existem disponíveis comercialmente registradores de diversos tamanhos como mostrado anteriormente.
 
−
 
 
−
==Registradores de deslocamento==
 
−
 
 
−
É um registrador no qual os FF são conectados de forma a permitir, além da
 
−
inserção a operação de deslocamento dos bits da palavra binária. A importância
 
−
das operações de deslocamento dos bits está no fato destas viabilizarem,
 
−
entre outras, a realização de um grande número de operações lógicas e aritméticas
 
−
em um sistema digital. Os bits de uma registrador podem ser transmitidos
 
−
de duas maneiras:
 
−
 
 
−
'''Em série''': os bits da palavra são transferidos em sequência (um após o outro)
 
−
por um único fio. Este formato economiza circuitos.
 
−
 
 
−
'''Em paralelo''': os bits da palavra são transferidos simultaneamente por um
 
−
número de fios igual ao número de bits. Este formato economiza tempo.
 
−
Assim, levando-se em consideração as formas possíveis para se transmitir
 
−
uma palavra, pode-se inserir e retirar os bits em um registrador de maneira
 
−
serial ou paralela. Desta forma, é possível a implementação de 4 tipos básicos
 
−
de registradores:
 
−
 
 
−
*Entrada e saída serial;
 
−
*Entrada paralela e saída serial;
 
−
*Entrada serial e saída paralela;
 
−
*Entrada e saída paralela.
 
−
 
 
−
 
 
−
 
 
−
===Entrada e saída serial===
 
−
 
 
−
 
 
−
Suponha que voce deseja armazenar no registrador o dado de 4 bits "1010". Como o registrador
 
−
desloca os dados da esquerda para a direita o primeiro bit a entrar é 0 da direita,
 
−
chamado de LSB (Least Significant Bit). São necessários 4 transições negativas
 
−
do clock para que o dado entre no registrador. O último bit a entrar é o 1
 
−
da esquerda, chamado de MSB (Most Significant Bit). A Figura 2 apresenta o diagrama de blocos para esse tipo de registrador.
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig30_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 2 - Diagrama de blocos do registrador entrada e saída serial.
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
−
Considerando-se o sentido de movimento dos dados pode-se ter:
 
−
*Deslocamento para a direita;
 
−
*Deslocamneto para a esquerda;
 
−
*Bidirecional.
 
−
 
 
−
 
 
−
A Figura 3 mostra um registrador de deslocamento de 4 bits e na Figura 4
 
−
é apresentado o seu diagrama de tempo da entrada serial dos dados. A cada
 
−
pulso de clock, o valor contido nas entradas J e K dos FF é transferido para a
 
−
saída. Essa saída está conectada na entrada do próximo FF. Após 4 transições
 
−
de descida de clock, o valor das 4 últimas entradas de DADOS, é transferido serialmente para os FF, estando armazenado no registrador nos FF Q, R, S e T.
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig31_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 3 - Registrador de deslocamento serial para direita.
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig32_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 4 - Diagrama de tempo para o registrador entrada série com deslocamento para a direita.
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
−
Para manter estes dados armazenados basta que o sinal de clock seja desativado
 
−
(0). Caso se deseje retirar os dados do registrador utiliza-se 4 transições
 
−
negativas do clock. A saída dos dados ocorre de forma serial no ultimo
 
−
FF (T) conforme mostrado na Fig. 6-9. OBS: Para facilitar o acompanhamento
 
−
da saída destes dados (1010) a entrada de dados foi mantida em zero.
 
−
 
 
−
 
 
−
(propor construir o registrador de deslocamento utilizando FF tipo D)
 
−
 
 
−
===Entrada serial com saída paralela===
 
−
 
 
−
 
 
−
A Figura 5 apresenta o diagrama de blocos deste tipo de registrador. Neste caso, os
 
−
dados são deslocados em série para dentro (como já mostrado). Para se ter os
 
−
dados em paralelo basta ter acesso a todas as saídas dos FF do registrador
 
−
de deslocamento.
 
−
 
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig33_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 5 - Diagrama em blocos para o registrador entrada série com saída paralela.
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
−
===Entrada paralela e saída serial===
 
−
 
 
−
Para este tipo de registrador são incorporadas habilidades para entrada em paralelo e
 
−
deslocamento dos dados. A análise será feita a partir do 74LS166 que possui
 
−
entrada serial e paralela e saída serial. A Figura 6 mostra o diagrama de blocos deste registrador.
 
−
Os diagramas lógicos e tabela funcional é mostrados na Figura 7 e 8. Para realizar a entrada paralela
 
−
dos dados, altera-se a entrada LOAD (carregar) para 0, e na transição positiva
 
−
do ''clock'' os FF têm suas saídas simultaneamente alteradas de acordo com as
 
−
entradas A a H. Quando a entrada LOAD está em 1 (SHIFT), o registrador
 
−
funciona como um registrador de deslocamento. A entrada CLEAR permite
 
−
zerar todas as saídas dos FF imediatamente (sem o ''clock'').
 
−
 
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig34_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 6 - Diagrama em blocos para o registrador entrada paralela e saída serial.
 
−
</center>
 
  
 +
;Objetivo: Montar um contador crescente de 0 a 9 com CI 74193 apresentando o resultado da contagem em um display de 7 segmentos a partir do BCD 7447. O circuito correspondente é apresentado na Figura 1 denominado Parte 1.
  
−
[[Imagem:fig35_DIG222802.png|center]]
+
[[Imagem:fig37_DIG222802.png|center|600px]]
 
<center>
 
<center>
−
Figura 7 - Diagrama lógico do 74166.
+
Figura 1 - Contador crescente de dois dígitos com 74193.
 
</center>
 
</center>
  
−
Exemplo: 74ALS166 e 74HC166
+
===Procedimento===
  
−
*Apenas a saída serial QH é disponível.
+
#Formar até 10 equipes com preferencialmente 2 integrantes;
−
*Dados seriais entram no pino SER.
+
#Desenhar as ligações utilizando o esquemático dos CIs;
−
*Dados paralelos podem ser carregados de forma síncrona.
+
#Montar o circuito na banca digital, os CIs devem ficar  com chanfro voltado para cima;
−
*Funcionamento serial se SH/LD' = 1
+
## Fazer a ligação de VCC e GND;
−
*Carga paralela de dados se SH/LD' = 0
+
## Fazer a ligação de PL em VCC. Lembrando que esta porta é ativo baixo;
−
*Deslocamento síncrono e carga paralela desabilitados se CLK INH = 1 (clock-inhibit) – FFs mantêm estado anterior.
+
## Fazer a ligação entre as portas lógicas dos CIs;
 +
## Fazer a ligação de BI/RBO, RBI e LT, pinos 3, 4 e 5 do 7447, em VCC;
 +
## Fazer a ligação de ''clock'' a partir do oscilador (555) com frequência aproximada de 1Hz;
 +
#Testar o funcionamento e fazer as correções necessários e ligações que por ventura estiverem faltando.
  
 +
;Atenção: Poderá haver ligações extras de outros pinos para VCC/GND.
  
−
[[Imagem:fig36_DIG222802.png|center]]
+
==Parte 3 - Desafio dos segundos==
−
<center>
 
−
Figura 8 - Diagrama lógico do 74166.
 
−
</center>
 
  
−
O primeiro bit aparece em QH em t8, 8 pulsos de relógio após CLR' ter ido para o nível baixo.
+
;Objetivo: Montar um segundo módulo para contar de 0 a 5 apresentado o resultado também no display de 7 segmentos através de 7447.
  
 +
===Procedimento===
  
−
===Entrada paralela e saída paralela===
+
#Mesmas equipes;
 +
#Repetir as ligações utilizando o esquemático dos CIs já realizado;
 +
#Montar o circuito na banca digital, os CIs devem ficar  com chanfro voltado para cima;
 +
## Fazer a ligações como na Parte 1;
 +
## Fazer a ligação do ''clock'' a partir da saída da AND (MR);
 +
#Testar o funcionamento e fazer as correções necessárias e ligações que por ventura estiverem faltando.
  
−
A Figura 9 mostra o diagrama de blocos para o registrador do tipo entrada paralela e saída paralela.
+
=Desafio de Simulação=
  
 +
Fazer um cronometro regressivo de 59 até 0 simulado no Proteus.
  
−
[[Imagem:fig38_DIG222802.png|center]]
+
=Material Utilizado=
−
<center>
 
−
Figura 9 - Diagrama de blocos.
 
−
</center>
 
  
−
Este tipo de registrador pode ser implementado conforme mostrado na Figura 10, porém não é considerado propriamente um registrador de deslocamento. Entretanto, em algumas aplicações é necessário que o registrador seja de deslocamento. Por isso, existem CIs
+
#CI 74193 (contador UP/DOWN 4 bits) (Figura 2)
−
comerciais que são registradores de deslocamento com entradas e saídas paralelas. O CIs 74LS195 é um registrador de deslocamento
+
#CI 7447 (conversor BCD 7 seg) (Figura 3)
−
de 4 bit com entradas paralela e serial e saídas paralela e serial.
+
#CI 7408 (AND) (Figura 4)
 +
#Display de 7 segmento anodo comum (Figura 5)
 +
#Resistor de 220/330 ohms
 +
#Capacitor de 56pF
 +
#fios diversos
 +
#bancada digital
  
 +
==Circuitos==
  
−
[[Imagem:fig39_DIG222802.png|center|450px]]
 
−
<center>
 
−
Figura 10 - Registrador tipo porta paralela.
 
−
</center>
 
−
 
−
Como o CI 74195 é possível realizar as seguintes operações:
 
−
 
−
*Manutenção do estado interno do registrador;
 
−
*CLEAR da saída paralela;
 
−
*Entrada paralela e saída paralela;
 
−
*Entrada série e saída série para a direita;
 
−
*Entrada série e saída paralela (com desabilitação do ''clock'' após a quarta transição positiva do clock);
 
−
*Entrada paralela e saída série a direita.
 
−
 
−
==Aplicações com registradores==
 
  
−
===Porta paralela===
+
[[Imagem:fig92_DIG222802.png|center|450px]]
−
 
 
−
 
 
−
A Figura 10 mostra o uso de uma porta paralela de dados para a a transferência
 
−
dos dados da entrada D1 a D4 para as saídas Q1 a Q4. A função desse
 
−
circuito é armazenar um estado de um circuito, até que um novo estado esteja
 
−
disponível ou seja desejável. A transferência é controlada pelo ''clock''. Na
 
−
transição negativa do ''clock'' os dados são armazenados no registrador X. A
 
−
transferência ocorre simultaneamente em todos os bits.
 
−
 
 
−
 
 
−
===Porta serial===
 
−
 
 
−
 
 
−
A Figura 11 apresenta a conexão entre dois registradores de deslocamento X e Y
 
−
para a transferência serial de dados. O ''clock'' desses registradores é único, e
 
−
faz com que a cada transição negativa do ''clock'', o conteúdo do terceiro FF do
 
−
registrador X é transferido para o primeiro FF do registrador Y, a mesmo tempo
 
−
que internamente o conteúdo dos FF é deslocado. Após 3 transições negativas
 
−
do ''clock'', o conteúdo inicial do registrador X é todo transferido para o registrador
 
−
Y, conforme mostra a Tabela XX.
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig40_DIG222802.png|center]]
 
 
<center>
 
<center>
−
Figura 11 - Transferência serial entre registradores.
+
Figura 2 - Esquemático do CI 74192/74193 - Contador UP/DOWN de 4 bits.
 
</center>
 
</center>
  
−
 
+
[[Imagem:fig91_DIG222802.png|center]]
−
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" style="text-align: center;"
 
−
|+'''Tabela 2 - Estados dos registradores'''
 
−
|-
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;"  rowspan="2" | Clock
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;"  colspan="3" | Registrador X
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;"  colspan="3" | Registrador Y
 
−
|-
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | X1
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | X2
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | X3
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Y1
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Y2
 
−
! style="background:#F7D358; color:#151515; width: 20px;" | Y3
 
−
|-
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| ?
 
−
| ?
 
−
| ?
 
−
|-
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| ?
 
−
| ?
 
−
|-
 
−
| 2
 
−
| 0
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| ?
 
−
|-
 
−
| 3
 
−
| 0
 
−
| 0
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
| 0
 
−
| 1
 
−
|}
 
−
 
 
−
===Contador em anel===
 
−
 
 
−
Para o funcionamento deste tipo de contador, um dos FF deve ter inicialmente o valor 1 e os outros 0. Isso pode ser feito através das entradas assíncronas PRESET e CLEAR. Por ser um registrador de deslocamento, o 1 é transferido para o próximo FF a cada ''clock''
 
−
e da mesma forma os 0s. Os estados se repetem ciclicamente porque a saída do último FF está conectado a entrada do primeiro FF. A Figura 12 mostra um contador em anel e a Figura 13 apresenta a sequência da contagem considerando inicialmente a saída Q3=1 e as outras Q2=Q1=Q0=0.
 
  
  
−
[[Imagem:fig41_DIG222802.png|center]]
+
[[Imagem:CI_7447.png|center|350px]]
 
<center>
 
<center>
−
Figura 12 - Contador em Anel.
+
Figura 3 - Esquemático do CI 7447 - Conversor BCD 7 segmentos.
 
</center>
 
</center>
  
  
−
[[Imagem:fig42_DIG222802.png|center]]
+
[[Imagem:CI_7408.png|center|250px]]
 
<center>
 
<center>
−
Figura 13 - Diagrama de tempo do contador em anel.
+
Figura 4 - Esquemático do CI 7408 - Portas AND.
 
</center>
 
</center>
  
  
−
===Contador Johnson===
+
[[Imagem:fig89_DIG222802.png|center|400px]]
−
 
 
−
O contador Johnson é um contador em anel no qual a saída <math>\bar Q_0</math> do último FF
 
−
está conectado a entrada D do primeiro FF, conforme mostrado na Figura 14.
 
−
Neste tipo de contador todos os FF deve ter inicialmente o valor 0, o que pode
 
−
ser feito através da entrada assíncronas CLEAR.
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig43_DIG222802.png|center]]
 
 
<center>
 
<center>
−
Figura 14 - Contador Johnson.
+
Figura 5 - Display de 7 segmentos um dígito - catodo e anodo comum.
 
</center>
 
</center>
  
−
;Exercício
+
=Relatório=
−
 
 
−
Desenhe o diagrama de tempo correspondente ao funcionamento do Contador Johnson.
 
−
 
 
−
 
 
−
=Terceiro estado de uma saída (''tristate'')=
 
−
 
 
−
 
 
−
As saídas que podem apenas assumir os estados 0 e 1 são chamadas de ''Totem-Pole''. Diversos circuitos possuem saídas que podem assumir, além dos estados 0 e 1, o estado de alta impedância (''tristate'') o qual é equivalente a um circuito aberto. As saídas em ''tristate'' permitem assim que os computadores sejam organizados em barramentos, conectando diversas saídas de componentes sem provocar a danificação dos mesmos desde que somente um componente seja acionado de cada vez. As saídas dos componentes comportam-se de forma similar a uma chave de três estados. A Figura 15 mostra a simbologia (A) e a tabela verdade (B) para a chave de três estados.
 
−
 
 
−
 
 
−
[[Imagem:fig44_DIG222802.png|center]]
 
−
<center>
 
−
Figura 15 - Simbologia (A) e tabela verdade (B) da chave ''tristate''.
 
−
</center>
 
−
 
 
−
 
 
−
Notem que quando E=0 (''enable'') a saída Y fica em Z (alta impedância) independente do valor da entrada D.
 
−
 
 
−
=Circuitos Integrados de Registradores=
 
−
 
 
−
 
 
−
A seguir são mostrados os diagramas lógicos, pinagens e tabelas funcionais
 
−
de alguns registradores.
 
−
 
 
−
*74164 – Registrador de deslocamento de 8 bits com entrada serial e saída paralela.
 
−
*74165 – Registrador de deslocamento de 8 bits com entrada serial/paralela e saída serial.
 
−
*74166 – Registrador de deslocamento de 8 bits com entrada serial/paralela e saída serial, com CLEAR assíncrono.
 
−
*74173 – Registrador porta FF de 4 bits com entrada paralela e saída paralela em tristate
 
−
*74194 – Registrador de deslocamento bidirecional universal de 4 bits com entrada paralela e saída paralela
 
−
*74195 – Registrador de deslocamento de 4 bits com entrada paralela e saída paralela
 
−
*74273 – Registrador porta FF de oito bits de entrada paralela e saída paralela.
 
−
*74373 – Registrador porta LATCH de oito bits de entrada paralela e saída paralela em tristate.
 
−
*74374 – Registrador porta FF de oito bits de entrada paralela e saída paralela em tristate.
 
−
*74543 – Transceptor com registradores de oito bits com saídas em tristate.
 
−
 
 
−
=Lista de Exercícios=
 
−
 
 
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[http://wiki.sj.ifsc.edu.br/images/e/e4/Exerc%C3%ADcios_-_Registradores.pdf Download Exercícios - Registradores]
 
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=Organização das próximas aulas=
 
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Até agora, apresentamos os conceitos relacionados a contadores e registradores. Na próxima aula vamos ter o Laboratório 2 onde iremos montar um relógio digital, a partir de um oscilador com 555 e dois dígitos. Na outra semana vamos começar a falar sobre codificadores e decodificadores, passando por tipos de códigos utilizados como: binário, BCD, Johnson e Gray.
 
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Estudem!
 
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Prof. Douglas A.
 
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=Referências=
 
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[1] http://www.ufjf.br/fabricio_campos/files/2011/03/cap07_parte_2.pdf
 
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[2] http://www.univasf.edu.br/~romulo.camara/novo/wp-content/uploads/2013/07/Aula16_Registradores_de_Deslocamento.pdf
 
  
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O relatório deverá ser entregue, pela turma 1 até 13h30min, e pela turma dois até 19h. As equipes que não terminaram as duas partes do experimento, podem fazer o relatório da parte 1 e relatar o que aconteceu com a parte 2.
  
  
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==Relatório Simplificado==
  
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;Critérios avaliativos:
  
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::Prática (montagem/equipe): 6
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::Procedimento experimental: 2
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::Resultados e discussões  : 2
  
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::'''Resultado''': 10
  
  

Edição atual tal como às 18h46min de 25 de março de 2019

Laboratório 2

O segundo experimento da turma de Digital 2 da Engenharia vai ser realizado no LabMIC (104) entre 10h e 11h50min (turma 1) e entre 15h40min e 17h30min (turma 2). Vamos testar um contador crescente utilizando um único circuito integrado (CI) funcionando como relógio (clock de 1Hz). O experimento está dividido em três etapas: A primeira trata-se de montar um circuito gerador de clock com o CI 555, a segunda parte, vamos montar um contador crescente de 0 a 9 com o integrado 74193, mostrando o resultado (unidade) em um display de 7 seguimentos através de um um circuito BCD 7447. E na última parte, montar mais um display (dezena) para contar de 0 a 59.


Parte 1 - Oscilador 555

O Timer 555 é um circuito integrado mais populares e versáteis do mercado. Pode ser usado como oscilador, temporizador, geradores de pulso, etc. O 555 pode ser configurado de três formas:

Modo Monoestável: nesta configuração, o CI 555 funciona como um disparador. Suas aplicações incluem temporizadores, detector de pulso, chaves imunes a ruído e interruptores de toque.
Modo Astável: o CI 555 opera como um oscilador. Os usos incluem pisca-pisca de LED, geradores de pulso, relógios, geradores de tom e alarmes de segurança.
Modo biestável: o CI 555 pode operar como um flip-flop, se o pino DIS não for conectado e se não for utilizado capacitor. As aplicações incluem interruptores imunes a ruído.


O circuito astável produz ondas quadradas, oscilando entre 0V e VCC. A configuração do astável está demonstrado abaixo:


Fig90 DIG222802.png


Fig83 DIG222802.png

Parte 2 - Contador com 74193

Objetivo
Montar um contador crescente de 0 a 9 com CI 74193 apresentando o resultado da contagem em um display de 7 segmentos a partir do BCD 7447. O circuito correspondente é apresentado na Figura 1 denominado Parte 1.
Fig37 DIG222802.png

Figura 1 - Contador crescente de dois dígitos com 74193.

Procedimento

  1. Formar até 10 equipes com preferencialmente 2 integrantes;
  2. Desenhar as ligações utilizando o esquemático dos CIs;
  3. Montar o circuito na banca digital, os CIs devem ficar com chanfro voltado para cima;
    1. Fazer a ligação de VCC e GND;
    2. Fazer a ligação de PL em VCC. Lembrando que esta porta é ativo baixo;
    3. Fazer a ligação entre as portas lógicas dos CIs;
    4. Fazer a ligação de BI/RBO, RBI e LT, pinos 3, 4 e 5 do 7447, em VCC;
    5. Fazer a ligação de clock a partir do oscilador (555) com frequência aproximada de 1Hz;
  4. Testar o funcionamento e fazer as correções necessários e ligações que por ventura estiverem faltando.
Atenção
Poderá haver ligações extras de outros pinos para VCC/GND.

Parte 3 - Desafio dos segundos

Objetivo
Montar um segundo módulo para contar de 0 a 5 apresentado o resultado também no display de 7 segmentos através de 7447.

Procedimento

  1. Mesmas equipes;
  2. Repetir as ligações utilizando o esquemático dos CIs já realizado;
  3. Montar o circuito na banca digital, os CIs devem ficar com chanfro voltado para cima;
    1. Fazer a ligações como na Parte 1;
    2. Fazer a ligação do clock a partir da saída da AND (MR);
  4. Testar o funcionamento e fazer as correções necessárias e ligações que por ventura estiverem faltando.

Desafio de Simulação

Fazer um cronometro regressivo de 59 até 0 simulado no Proteus.

Material Utilizado

  1. CI 74193 (contador UP/DOWN 4 bits) (Figura 2)
  2. CI 7447 (conversor BCD 7 seg) (Figura 3)
  3. CI 7408 (AND) (Figura 4)
  4. Display de 7 segmento anodo comum (Figura 5)
  5. Resistor de 220/330 ohms
  6. Capacitor de 56pF
  7. fios diversos
  8. bancada digital

Circuitos

Fig92 DIG222802.png

Figura 2 - Esquemático do CI 74192/74193 - Contador UP/DOWN de 4 bits.

Fig91 DIG222802.png


CI 7447.png

Figura 3 - Esquemático do CI 7447 - Conversor BCD 7 segmentos.


CI 7408.png

Figura 4 - Esquemático do CI 7408 - Portas AND.


Fig89 DIG222802.png

Figura 5 - Display de 7 segmentos um dígito - catodo e anodo comum.

Relatório

O relatório deverá ser entregue, pela turma 1 até 13h30min, e pela turma dois até 19h. As equipes que não terminaram as duas partes do experimento, podem fazer o relatório da parte 1 e relatar o que aconteceu com a parte 2.


Relatório Simplificado

Critérios avaliativos
Prática (montagem/equipe): 6
Procedimento experimental: 2
Resultados e discussões : 2
Resultado: 10


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