LABORATORIO N° 03
CIRCUITOS SUMADORES Y DECODIFICADORES
- Identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.
- Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
- Implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.
I. Competencia especifica de la sesion
- Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.: Sumadores y restadores.
- Implementación de circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos.
- Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.
Contenidos a tratar
- Circuitos sumadores
- Circuitos decodificadores
- Display de 7 segmentos
- Diseñan sistemas eléctricos y los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su cargo.
Materiales y equipo
- Entrenador para Circuitos Lógicos
- PC con Software de simulación.
- Guía de Laboratorio. El trabajo se desarrolla de manera GRUPAL.
Repaso del laboratorio anterior
- Diseño de circuitos conbinacionales
Fundamento teorico
Sumadores ydecodificadores bcd a 7 segmentos
En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos el sumador se convertirá en un sumador- substractor (Adder-subtracter).
Tipos de sumadores:
- Half-adder.
- Full-Adder.
- Metodo Ripple
- Carry-Look-Ahead.
- Carry-select
Los circuitos aritméticos básicos, debido a su gran uso en multiples aplicaciones, los encontramos en forma de IC (en una pastilla)
El circuito sumador total típico lo encontramos en forma de 4 sumadores completos independientes o como un sumador de 4 bits capaz de sumar dos palabras binarias ed 4 bits.
Si combinamos los circuitos sumadores totales con otros circuitos lógicos, obtendremos:
- Sumadores-restadores
- Multiplicadores
- ALU (unidades lógicas-aritméticas de multiples utilidades
CARACTERISTICAS DEL 7483
Es un circuito integrado que realiza la función de sumador total, efectúa la suma de dos números binarios de 4 bits.
Es un sumador completo que ejecuta la suma de dos números binarios de cuatro bits. Hay salida de suma por cada bit y el acarreo resultante (C4), se obtiene del cuarto bit.
Está diseñado para velocidades medias-altas de funcionamiento, con bits múltiples de suma en paralelo y acarreo en serie.
Tensión de alimentación…………………..4,5V a 5,25V.
Temperatura de funcionamiento………….0 a 70ºC.
Cargabilidad de salida normalizada C4……5 U.L.
Cargabilidad de las salidas de suma………10 U.L.
Tensión de entrada alta mínima…………..2V.
Tensión de entrada de alta máxima………0,8V.
SUMADOR DE DOS PALABRAS DE 4 BITS
Los 4 bits de la palabra A se introducen por sus correspondientes entradas; análogamente, se introduce la palabra B por sus correspondientes entradas.
El Carry de entrada lo ponemos a masa ya que no tenemos ningún acarreo anterior.
Por las salidas obtendremos el resultado de la suma en binario. Si el resultado llevase acarreo en el último miembro, en el carry de salida saldria un 1 lógico.
Este es el uso más corriente que tiene este circuito integrado.
SUMADOR DE DOS PALABRAS DE 8 BITS
La salida del arrastre de la suma de A con B la introducimos en la entrada de arrastre del segundo circuito integrado, que se sumará a los bits A y B del segundo circuito integrado, en C obtendremos la salida de carry total; los acarreos intermedios se realizan directamente en el interior del circuito integrado.
El circuito integrado 7483 implementa un sumador binario completo de 2 números de 4
bits. Su configuración es la que se muestra en la figura:
Donde:
A3-A0 y B3-B0 son los dos números a sumar. Siendo A3 y B3 los bits más significativos, mientras que A0 y B0 son los menos significativos.
C0 es el acarreo de entrada.
S3-S0 son las salidas del circuito.
C4 es el acarreo de salida.
En conjunto, C4:S3:S2:S1:S0 forman el resultado de la operación
Sumador completo. Presenta tres entradas, dos correspondientes a los dos bits que se van a sumar y una tercera con el acarreo de la suma anterior. Y tiene dos salidas, el resultado de la suma y el acarreo producido. Su tabla de verdad será:
Sus funciones canónicas serán:}
Que una vez simplificadas quedarían:
O bien:
DECODIFICACIÓN BCD A CÓDIGO DE 7 SEGMENTOS
Un dispositivo de salida muy utilizado para visualizar números decimales es el visualizado de 7 segmentos.
Los 7 segmentos se marcan con las letras de la a a la g .
Cada segmento (de a a g ) contiene un LED. Como la corriente típica de un LED es de 20 mA, se colocan resistores de 150 (ohmios) con el fin de limitar dicha corriente. Sin este resistor, el LED podría quemarse debido a que un LED puede soportar solo 1.7V a través de sus terminales.
Existen dos tipos de visualizadores LED, el de ánodo común y el de cátodo común.
Cátodo común: cuando todos los cátodos están unidos entre sí y van directo a tierra.
Anodo común: cuando todos los ánodos están conectados entre sí y van a la fuente de alimentación como el caso del ejemplo del cual estamos hablando.
Si, por ejemplo, se desea que aparezca el número decimal 7 en el visualizador de la figura deben cerrarse los conmutadores a, b y c para que luzcan los segmentos a, b y c del LED. Observar que una tensión de tierra (baja ) activa a los segmentos de este visualizador LED.
En la figura se muestra el dispositivo TTL denominado decodificador excitador 7447A BCD a 7 segmentos, con su respectiva tabla de verdad.
¿QUÉ ES UN DISPLAYS DE 7 SEGMENTOS?
El display de 7 segmentos, es un componente que se utiliza para la representación de números en muchos dispositivos electrónicos.
Cada vez es más frecuente encontrar LCD´s en estos equipos (debido a su bajísima demanda de energía), todavía hay muchos que utilizan el display de 7 segmentos por su simplicidad.
Este elemento se ensambla o arma de manera que se pueda activar cada segmento (diodo LED) por separado logrando de esta manera combinar los elementos y representar todos los números en el display (del 0 al 9).
El display de 7 segmentos más común es el de color rojo, por su facilidad de visualización.
Cada elemento del display tiene asignado una letra que identifica su posición en el arreglo del display.
Si se activan todos los segmentos se forma el número “8”
Si se activan solo los segmentos: “a,b,c,d,f,” se forma el número “0”
Si se activan solo los segmentos: “a,b,g,e,d,” se forma el número “2”
Si se activan solo los segmentos: “b,c,f,g,” se forma el número “4”
Circuito a armar en el patch panel y en el simulador Proteus.
Sumador
Equipo de Trabajo
Circuito Implementado
Patch Panel
Displays de 7 Segmentos
Enlace del video con la explicacion de esta experiencia:
OBSERVACIONES:
- La suma binaria tiene sus similitudes con la suma en el sistema decimal
- El dispositivo sumador utilizado en el laboratorio era de 4 bits, por tanto, si la suma realizada excedía este numero de cifras el decodificador simplemente obtendría un resultado errado o absurdo.
- Cuando tenemos un acarreo de entrada debemos tomar este como un valor agregado desde la primera suma, que posiblemente nos resulte en un acarreo de salida.
- Existe una tabla de verdad específica para los decodificadores de 4 segmentos.
- Se puede interpretar el trabajo de un sumador en un diagrama lógico pero este resultaría muy complejo de entender, y ejecutar.
- Se observo que el displays da una imagen visual de un dígito de 0 a 9.
CONCLUSIONES:
- Se logro describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
- Se logro implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial
- Se logro entender el funcionamiento de los decodificadores y sumadores.
- Se aprendió con éxito el principio de suma y decodificación de números binarios
- Se aprendió el principio de conversión de números binarios a números decimales y viceversa
- Se aprendió que el lenguaje utilizado en la electrónica es gobernado por el código binario
- Los circuitos complejos se operan mediante componentes especializados (sumadores, decodificadores)
- La decodificación es básicamente la interpretación de un código y su transformación en una figura o imagen (como el contador de un vehículo)
- Concluimos que se debe tener mucha precaución ya que si se excede de la carga que pueden soportar podemos dañar los componentes.
- Concluimos como poder establecer la relación entre números binarios y decimales, para los cuales necesitamos un decodificador, para poder transformar un numero binario a decimal.
- Se logro identificar las aplicaciones de la Electrónica Digital.
Resumen
Tabla de verdad de un decodificador de 7 segmentos.
Cuadro que sumatorias en binarios para la representacion en el simulador y el patch panel.
En electrónica un sumador es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos el sumador se convertirá en un sumador-restador.
Las entradas son A,B,Cin que son la entradas de bits A y B, y Cin es la entrada de acarreo. Por otra parte, la salida es S y Cout es la salida de acarreo.
Las entradas son A,B,Cin que son la entradas de bits A y B, y Cin es la entrada de acarreo. Por otra parte, la salida es S y Cout es la salida de acarreo.
Decodificador
Tienen como función detectar la presencia de una determinada combinación de bits en sus entradas y señalar la presencia de este código mediante un cierto nivel de salida. Un decodificador posee N líneas de entrada para gestionar N bits y en una de las 2N líneas de salida indica la presencia de una o mas combinaciones de n bits.
Para cualquier código dado en las entradas solo se activa una de las N posibles salidas.
Displays de 7 dígitos
Display significa visualizador en ingles. Pues eso, un display es un dispositivo electrónica que visualiza información. Por ejemplo, el display de 7 segmentos se utiliza para visualizar los números en una pantalla mediante leds.
¿Qué es un Led Display?
¿Y si queremos otro número?
Como puedes ver tiene 7 leds, pero el display puede ser de ánodo común, como ya vimos, o de cátodo común. La única diferencia es tener cuidado conectar los positivos a cada led (cátodo común) y el negativo directamente, o conectar cada patilla del display de los led al polo negativo y el común al polo positivo (de ánodo común).
Lo normal es conectar el display de 7 segmentos con un interruptor o pulsadores en cada led, de esta forma podemos visualizar el número que queramos simplemente accionando unos interruptores u otros. Cabe destacar los leds además deben llevar en serie una resistencia si la tensión a la que los conectamos es mayor de 2V, tensión normal de conexión de los leds. En caso contrario, si la tensión es mayor se quemarían los leds del display. De este modo la tensión se reparte entre el led y la resistencia.
Tienen como función detectar la presencia de una determinada combinación de bits en sus entradas y señalar la presencia de este código mediante un cierto nivel de salida. Un decodificador posee N líneas de entrada para gestionar N bits y en una de las 2N líneas de salida indica la presencia de una o mas combinaciones de n bits.
Para cualquier código dado en las entradas solo se activa una de las N posibles salidas.
Displays de 7 dígitos
Display significa visualizador en ingles. Pues eso, un display es un dispositivo electrónica que visualiza información. Por ejemplo, el display de 7 segmentos se utiliza para visualizar los números en una pantalla mediante leds.
¿Qué es un Led Display?
Pues fácil es un display que está compuesto por leds, es decir una pantalla o visualizador que la información que nos muestra es por medio de luces tipo led.
En electrónica el led display que más se usa es el de 7 segmentos anterior. Vamos a explicar como se conecta para su funcionamiento.
Display 7 Segmentos
Si nos fijamos en la imagen de arriba el display de 7 segmentos tiene 8 patillas. Cada patilla hace lucir uno de los 7 leds. La imagen de la parte derecha tiene indicado con letras cada uno de los leds. En el led de la figura la patilla llamada pt irá conectada al positivo, es un display llamado de ánodo común, por que todos los leds comparten el ánodo o positivo de la pila mediante esta patilla. Ya tenemos conectados las 8 patillas, 7 para los leds, que irán al polo negativo y la otra para compartir el positivo. Si hacemos esta conexión lucirán todos los leds y se mostrará el número 8 en pantalla.¿Y si queremos otro número?
Por ejemplo el 3. Deberemos conectar los leds correspondientes a las patillas marcadas con las letras a, f, e y d y por supuesto la pt.
Pero el display de 7 segmentos por dentro tendría un circuito como el siguiente:
Pero el display de 7 segmentos por dentro tendría un circuito como el siguiente:
Como puedes ver tiene 7 leds, pero el display puede ser de ánodo común, como ya vimos, o de cátodo común. La única diferencia es tener cuidado conectar los positivos a cada led (cátodo común) y el negativo directamente, o conectar cada patilla del display de los led al polo negativo y el común al polo positivo (de ánodo común).
Lo normal es conectar el display de 7 segmentos con un interruptor o pulsadores en cada led, de esta forma podemos visualizar el número que queramos simplemente accionando unos interruptores u otros. Cabe destacar los leds además deben llevar en serie una resistencia si la tensión a la que los conectamos es mayor de 2V, tensión normal de conexión de los leds. En caso contrario, si la tensión es mayor se quemarían los leds del display. De este modo la tensión se reparte entre el led y la resistencia.
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