Ejemplo de diseño del Proyecto N 1

Transcripción

1 Ejeplo de diseño del Proyecto N DEPARTAENTO DE ELECTRONCA La epresa de potabilización de agua dispone de un tanque de decantación y desea desde una sala de control onitorear algunas características de los isos. Supongaos tener un tanque con agua, el cual puede variar entre 0 y 7 unidades; adeás se tiene la posibilidad de fijar un valor predeterinado coo nivel de referencia. Tanto el tanque con agua coo el nivel de referencia lo siulareos con la PC ediante una planta realizada en Visual Basic, y estos dos valores los tendreos disponibles en binario en el puerto paralelo de la PC coo se uestra a continuación: Se quiere ostrar en un Display alguna de las siguientes opciones:. Si el valor del nivel de agua del tanque NT es enor al de referencia NR fijado por el usuario deberá ostrarse en el display el Nivel del Tanque. 2. Si el valor del nivel de agua del tanque es igual al de referencia fijado por el usuario deberá ostrarse en el display el Nivel del Tanque Titilando. 3. Si el valor del nivel de agua del tanque es ayor al de referencia fijado por el usuario deberá ostrarse en el display El núero 8 ostrando de esta anera que hay un problea. Electrónica Digital Hoja de 7

2 DEPARTAENTO DE ELECTRONCA El esquea general del proyecto sería: CRCUTO A DSEÑAR El diagraa de Bloques correspondiente al diseño de este proyecto es el siguiente: NT NR C O P A R A D O R NT 8 NT > R NT = R NT < R U L T P L E O R LÓGCA DE CONTROL DECO DFC ADOR BCD 7 SEG CLO Según este diagraa de bloques podeos observar que para el diseño de este proyecto, se necesitan los siguientes eleentos: a) Un coparador nuérico quien tendrá que coparar el valor del Nivel del tanque NT con el de referencia NR y según sea su coportaiento actuar en consecuencia. b) Un display quien ostrará los valores nuéricos requeridos, ya sean del nivel del tanque NT o el núero 8 c) Un decodificador BCD a 7 segentos que actuará sobre el display. d) Un selector (ultiplexor) quien deberá seleccionar según sea el caso, el valor del nivel del tanque NT o el Núero 8, dicho valor será enviado al decodificador para ser ostrado luego en el display. e) Un clock que será utilizado para que titile el display, cuando el valor del nivel del tanque sea igual al de referencia NT = NR. f) Una lógica de control que estará encargada de accionar el selector y el control de apagado del display utilizando coo inforación los datos provenientes del coparador y la señal de clock. Electrónica Digital Hoja 2 de 7

3 DEPARTAENTO DE ELECTRONCA Los circuitos integrados que utilizareos y las consideraciones a tener en cuenta de los isos son las siguientes: a) Coo Coparador de agnitud de 4 bits utilizareos el circuito integrado CD-4585 que tiene la posibilidad de coparar 2 núeros binarios de 4 bits, llaados A ( A 3 A 2 A A 0 ) y B ( B 3 B 2 B B 0 ) y entregar en una de sus 3 salidas la inforación de esa coparación. Las entradas de este coponente estarán conectadas al puerto paralelo de la PC por el cual la isa entregará la inforación correspondiente al Nivel del Tanque NT que estará conectada a las entradas correspondientes al núero A y al Nivel de Referencia NR conectadas a las entradas del núero B. Coo la inforación proveniente de la PC corresponde a 2 núeros entre 0 y 7 y su representación en binario estará dada por 3 bits cada uno, el cuarto bit o sea el A 3 y el B 3 deberán estar conectados a nivel bajo (0) o bien enviar desde la PC la inforación coo núero binario de 4 bits cada uno. La inforación de salida, será a un () en la salida A < B, A = B, o A > B, según corresponda y un (0) en las otras dos. Cabe destacar que coo este coponente suele ser utilizado para coparar núeros de ás de un dígito posee 3 entradas de inforación A < B, A = B, o A > B, que se utilizan en cadena o sea que por ejeplo las salidas del circuito integrado correspondiente a las decenas se conectan a las entradas correspondientes de las unidades, En nuestro caso coo sólo coparareos núeros de un dígito entre 0 y 7 estas entradas deberán conectarse de la siguiente anera, A < B, y A > B a nivel bajo (0), y A = B a nivel alto () indicando que los dígitos anteriores de abos núeros son iguales. b) El Display que se utilizará será del tipo Cátodo Coún, pues coo se verá en el íte siguiente, el decodificador entrega valores altos para los LED s correspondientes a los segentos. Adeás se deberá conectar en serie con cada segento una resistencia liitadora de corriente cuyo valor deberá estar entre 80 Ω y 680 Ω ya que se utilizará coo fuente de alientación una tensión de 5 V. c) Coo Decodificador BCD a 7 Segentos utilizareos el circuito integrado CD-45 quien entrega los valores de los segentos en lógica positiva, o sea que cuando se quiere ostrar un núero, este deberá ingresarse por los pines de entrada D-C-B-A coo nuero binario ( BCD) y a la salida se pondrán en uno los pines correspondientes a-b-c-d-e-f-g que luego activarán los segentos del display. Adeás este coponente posee 3 entradas de control, una entrada /LT Lap Test que se acciona con nivel bajo y se utiliza para testear las salidas llevándolas todas a nivel alto, por lo que en nuestro caso deberá estar conectada a nivel alto () para poder ostrar en el display los distintos núeros; otra entrada LE Latch Enable que se acciona con nivel alto y se utiliza para eorizar el núero que se está ostrando, o sea que aunque los datos de entrada al decodificador este sigue ostrando el núero eorizado; coo en este proyecto esta propiedad no la necesitaos debereos conectarla a nivel bajo (0). Por últio una entrada /B Blanking nput que se activa con nivel bajo y se utiliza para apagar el display. Electrónica Digital Hoja 3 de 7

4 DEPARTAENTO DE ELECTRONCA d) La Cuádruple Copuerta Selectora AND OR que funcionará coo ultiplexor, se utilizará coo selector es el circuito integrado CD-409 el cual es un selector cuádruple de 2 posiciones o sea que podreos utilizarlo para elegir uno de dos núeros de 4 bits. En las entradas A 4 A 3 A 2 A conectareos en nuestro caso el núero correspondiente al Nivel del Tanque T 3 T 2 T T 0 y en las entradas B 4 B 3 B 2 B conectareos el valor binario correspondiente a la referencia R 3 R 2 R R 0, en este ejeplo es el Núero 8 o sea el La elección de uno de estos dos valores estará coandada por el circuito correspondiente a la lógica de control y el núero seleccionado estará disponible en los terinales de salida Y 4 Y 3 Y 2 Y los que se conectarán a las entradas D C B A del decodificador BCD a 7 Segentos. La selección de estos dos valores se realizará ediante las entradas S 2 S las que de se interconectarán con una copuerta inversora y si se ingresa un 0 en S ( en S 2 ) se seleccionará el valor del nivel del tanque y al ingresar un en S se seleccionará el valor de referencia. A esta entrada de selección, la denoinareos entrada de Control. e) El Clock se arará de la anera tradicional, con 2 copuertas NAND Schitt Trigger del circuito integrado CD-4093 y el período del iso dependerá de los valores de R y C que se adopten. En este caso al utilizar un valor de R = Ω y un valor de C = μf el período estará en el orden de segundo que es un valor aceptable para ver titilar un núero en el display. f) La Lógica de Control se diseñará a continuación teniendo en cuenta las especificaciones a cuplir. Para ello arareos una tabla de verdad con la inforación de entrada que disponeos o sea los valores correspondientes a las salidas del coparador ( < ), ( = ) y ( > ) y la señal de Clock ; y las dos salidas que tendreos corresponderán al terinal de control del ultiplexor y al /B del Conversor BCD 7 Segentos. Luego de llenar la tabla con las consideraciones correspondientes se volcarán los valores a dos diagraas de Karnaugh para proceder a la siplificación de las dos funciones de salida. Las consideraciones a tener en cuenta para el llenado de la tabla de verdad son las siguientes: Las salidas del coparador sólo pueden tener un estado en alto a la vez por lo que los estados en que haya ás de un o las 3 salidas en 0 serán consideradas o sea al no ser un caso posible de ocurrir, se lo puede toar coo un coodín. El terinal de Control del ultiplexor al estar en estado bajo (0) seleccionará el valor del Nivel del Tanque y al estar en estado alto () seleccionará el Núero ( 8 ) por lo que estará en estado bajo 0 para las condiciones NT < NR y NT = NR estará en estado alto para la condición NT > NR independienteente del valor del Clock. El terinal /B deberá estar siepre en estado alto para ostrar el valor correspondiente al Nivel del Tanque NT o al Núero 8, salvo en la condición NT = NR en el que deberá alternar entre 0 y para Electrónica Digital Hoja 4 de 7

5 DEPARTAENTO DE ELECTRONCA lograr el efecto que el núero Titile; esto se logrará colocando en la condición NT = NR un nivel alto cuando el Clock esté en bajo y un nivel bajo 0 cuando el Clock esté en alto, aunque esto podría considerarse a la inversa pues produciría el iso efecto. Los valores de las variables de entrada y salida, para ayor coodidad las designareos de la siguiente anera: corresponde a NT < NR NT = NR NT > NR corresponde a Clock C Control /B Blank La tabla de verdad y los diagraas de Karnaugh serían los siguientes: C /B De este diagraa de Karnaugh se puede deterinar que la expresión correspondiente a la salida C: C Deducios así, que el terinal de Control del ultiplexor deberá estar conectado a la salida A > B del Coparador que corresponde a la condición NT > NR. Electrónica Digital Hoja 5 de 7

6 DEPARTAENTO DE ELECTRONCA Del segundo diagraa de Karnaugh se obtiene que la expresión correspondiente a la entrada /B será la siguiente: B Si aplicaos el postulado de De organ para convertir la expresión a lógica NAND quedará: B B * Debido A lo deostrado, el terinal /B del decodificador BCD a 7 Segentos deberá estar accionado por una copuerta NAND cuyas entradas estarán conectadas una a la salida A > B del Coparador y la otra conectada al circuito de Clock. Esta copuerta NAND coo las del Clock corresponden al iso Circuito ntegrado. El Circuito Esqueático de este proyecto quedaría: 0 Electrónica Digital Hoja 6 de 7

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