Matrices de teclados

En muchas ocasiones le vendría muy bien disponer de un teclado numérico de los más normales de 12 o 20 teclas, conozca un modo de construir un práctico teclado numérico de 16 teclas. Consideremos el caso, en el que necesitamos hacer un teclado de dieciséis teclas para entrar los datos de un programa en las direcciones de una memoria, por ejemplo.

Análisis del circuito

En principio un primer circuito de un teclado se muestra en la figura 01, éste, se caracteriza por que al pulsar una tecla, el código que genera (hexadecimal normalmente) representa el valor de la misma, dicho valor aparecerá en las salidas del dispositivo al que corresponda. En la ampliación añadida, veremos un segundo caso, pero ahora, veamos la teoría con este ejemplo práctico.

Al pulsar una tecla se genera un código.

El código binario del número 3 por ejemplo, corresponde a 0011 (DCBA), es decir, las salidas del CI con menor peso (U1=4532B), presentará un estado alto en las patillas A y B. Dicho CI será el que presente los bits de menor peso, o sea, desde el 7 al 0, y el de mayor peso, desde el 15(F) al 8, lo presentará el CI (U2=4532B).

Para tener un concepto más claro del funcionamiento del circuito, se recomienda leer la información disponible del CD4532B, consideramos que su lectura puede ser de ayuda para comprender mejor su funcionamiento.

Aclarada la funcionalidad del CD4532B, seguimos con el tema. En el esquema que se presenta en la siguiente figura 01, se ha dispuesto un conjunto de puertas OR (CD4076B), cuyo cometido es dar paso alternativo al código generado por el codificador activo en ese momento y así direccionar dicho código a la salida del registro de BUS (CD4508B).

Debido a la disposición de las puertas Ei, Gs y el modo de operar del propio circuito, no es necesario el circuito antirrebote, ya que el sistema establecido de prioridad a alto, elimina dicho efecto mecánico de las teclas.

La báscula realizada alrededor de las dos puertas NOR (CD4071B), son las encargadas de activar el cerrojo adecuado, según el código que vaya a presentar en las líneas del bus de salida (Q0 o Q1 que corresponda).

En el caso que estamos contemplando (al pulsar el número 3), la salida Gs1 se activaría a nivel H, y por lo tanto, la báscula pondrá a nivel H su salida denominada ST0, para que de esta forma se abra el cerrojo correspondiente a las salidas Q0 (3 – 0), presentando el valor de la tecla número 3, en binario el 0000 0011 en el bus del CD4508B.

El circuito del teclado que presentamos proporcionará dos palabras de 4 bits, para entrar los datos de un programa, por ejemplo, en las direcciones correspondientes de una memoria.

Después de un elaborado estudio, se opta por utilizar el esquema de lógica positiva, para seguir y entender mejor, haga una copia de la figura siguiente:


diagrama del tecldo
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Fig. 01

2 x CD4532 –   8 bits prioridad codificador.
1 x CD4508 –   doble 4 bits cerrojo.
1 x CD4076 –   4 puertas OR de 2 entradas.
1 x CD4071 –   4 puertas NOR de 2 entradas.

El teclado, puede ser cualquiera que se disponga con 16 pulsadores. A la vista de la figura 01, se puede apreciar la sencillez de la práctica y lo eficaz del sistema.

Cuando uno tiene la necesidad de hacer un montaje electrónico que utilice varios dispositivos integrados, es recomendable hacer algún tipo de práctica que se ajuste al esquema que se haya estudiado y trazado, para evitar en alguna medida el eventual fracaso. Un buen sistema es, adquirir una placa de pruebas para montajes, de las de se “pinchan” los diferentes componentes, llamadas ‘protoboard’ de esta forma se perderá menos tiempo y no añadiremos costos superfluos a las pruebas.

La funcionalidad de este circuito, está probada en un caso práctico de necesidad por parte del autor. Por lo que, este circuito se puede utilizar en todos los casos que se requiera un pequeño teclado de hasta 16 teclas.

Construir la parte ‘mecánica’ del teclado BCD.

Este circuito proporcionará una salida decimal codificado en binario de cualesquiera de los interruptores de entrada. Los interruptores de entrada se pueden ampliar a 16 interruptores, proporcionando la conversión del BCD a un hexadecimal.

Cuando se presiona cualquier pulsador en particular, su valor aparecerá en forma BCD en las salidas (A, B, C y D). Permanecerá allí hasta que se presiona otro pulsador. Los 16 pulsadores producen salidas hasta “1111″. El circuito anterior produce una salida, cuando se presiona el pulsador deseado, permaneciendo dicho valor en la salida.

Al revisar esta lección hemos observado que tal vez algún lector haya tenido cierta dificultad para comprender alguna parte descrita, por lo que hemos revisado su contenido y rectificado los errores detectados, además se ha hecho una nueva práctica.

Actualización.

En esta ocasión abordaremos desde otra filosofía el tema de construcción de un teclado, con el que podremos practicar o incluso utilizar en alguna aplicación que lo requiera como ya se ha mencionado.

En la figura 02, se muestra el esquema con los componentes que vamos a utilizar. Como se aprecia, los dispositivos empleados son componentes estándar fácilmente localizables en el comercio. El DISP1, es un simple decodificador BDC a 7 segmentos como puede ser el 4511B y un display a LED de 7 segmentos.


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Fig. 01

Utilizaremos una entrada de reloj I, que puede ser independiente o aprovechar un generador de reloj como el descrito en la documentación que se dispone en base de tiempos, cualquier tren de impulsos con una frecuencia de 1Hz/s servirá para el propósito de esta aplicación.

La señal de reloj se aplica al contador 74LS93 configurado como divisor por 12, sus salidas BDC se aplican a un comparador de 4 bits 74LS75 o 74HC75, las salidas son derivadas por un lado, hacia el 74LS139 (doble decodificador de 2 a 4 líneas), con sus entradas Sa y Sb, a masa para obtener un comparador, así sus salidas ‘b’ servirán para su comparación con las líneas de entrada del teclado.

Estas 4 líneas de entrada del teclado comparadas por las puertas NAND del 74LS02 con las mencionadas salidas ‘b’ del 74LS139, y la puerta OR del 4072, nos proporcionará la señal de reloj para habilitar los cerrojos tipo D del 74LS174 (seis básculas tipo D), permitiendo así que, se muestre la cuenta en el dispositivo DISP1.

A las salidas Q0-Q3 del 74LS174, dispondremos de los distintos valores que vayan adoptando según la tecla pulsada, codificada en BCD, junto con la señal de salida del 4072B, desde aquí podemos tomar estos valores para el propósito deseado.

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