{"id":2932,"date":"2015-05-15T22:33:18","date_gmt":"2015-05-15T20:33:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/?p=2932"},"modified":"2020-04-22T18:37:41","modified_gmt":"2020-04-22T16:37:41","slug":"contador-de-dos-digitos-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.diarioelectronicohoy.com\/blog\/contador-de-dos-digitos-2","title":{"rendered":"Contador de dos d\u00edgitos de siete segmentos."},"content":{"rendered":"

Introducci\u00f3n.<\/span><\/h3>\n

A pesar de las nuevas t\u00e9cnicas y opciones de las que contamos en la actualidad, sin duda, me asalta la duda de que estamos\u00a0\u00abmatando moscas a ca\u00f1onazos<\/em>\u00ab. Pongo un ejemplo, en ocasiones se plantean preguntas como: \u00a0Necesito un contador de dos d\u00edgitos que avance al apretar un pulsador\u00a0y que al apretar otro pulsador descuente una cuenta con cada pulsaci\u00f3n.<\/em><\/p>\n

Como digo la duda\u00a0\u00a0me asalta en cuanto que algunos desean utilizar un microcontrolador para realizar este tipo de proyecto. Utilizar un micro para cualquier proyecto no est\u00e1 justificado ni a\u00fan en el punto\u00a0de\u00a0vista\u00a0del costo ni por la sencillez del mismo, disponiendo de circuiter\u00eda est\u00e1ndar y conocimientos\u00a0para\u00a0cubrir este\u00a0tipo de proyectos. Por este motivo…<\/p>\n

Se presenta el estudio de un contador digital ascendente\/descendente hasta 100, de 00 a 99 con el que al llegar a 99 si as\u00ed lo deseamos,\u00a0podamos que volver a contar en sentido descendente, para lo cual nos serviremos de los circuitos integrados de la familia CMOS (CD4000) por su disponibilidad en el actual mercado.<\/p>\n

Recomendamos que el lector interesado en este proyecto antes de seguir se asegure de disponer de los circuitos adecuados o sus equivalentes ya que la decepci\u00f3n que puede sufrir al no encontrar alguno de los dispositivos suele ser frustrante.<\/p>\n

EL PROYECTO.<\/span><\/h3>\n

Se trata de un dispositivo en el que, mediante un par de pulsadores podamos aumentar o disminuir la cuenta que mostrar\u00e1 un display de 7 segmentos con el que representar los pulsos producidos por uno u otro pulsador, seg\u00fan su uso.\u00a0Veamos los bloques implicados.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Nota.<\/b> Debido a la cantidad de t\u00e9rminos t\u00e9cnicos anglo-sajones empleados en la jerga t\u00e9cnica, para no perdernos no espa\u00f1olizar\u00e9 algunos de los mismos.<\/p>\n

En principio, necesitamos un contador As\/Des con el que podremos realizar lo propuesto. Claro que\u00a0adem\u00e1s, ser\u00eda de desear que podamos fijar un tope m\u00e1ximo a la cuenta o en su caso un m\u00ednimo, para que tenga m\u00e1s versatilidad. Esto har\u00e1 que\u00a0dispongamos de lo que se llama\u00a0una preselecci\u00f3n, de modo que en un momento dado podamos decidir desde que\u00a0cuenta empezamos o hasta que cuenta deseamos que cuente. Considerando que cada\u00a0IC, es un contador para un display, se entiende que necesitamos dos para dos d\u00edgitos.<\/p>\n

\"\"<\/a>Fig. 2 CD4018B<\/p>\n

He pensado en utilizar los circuitos integrados CMOS por su disponibilidad y rango de tensiones de trabajo, aunque se pueden utilizar los equivalentes de la serie HC, HCT o TTL, incluso si fuera el caso unos y otros indistintamente, siempre que se respete la tensi\u00f3n.<\/p>\n

Un an\u00e1lisis simple de las necesidades y revisando las opciones que nos ofrecen estos IC\u2019s, podemos optar por un contador de d\u00e9cadas como el CD4018 que es un contador preajustable divisor por N. Las conexiones externas permiten dividir una frecuencia por 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 . Las entradas 2, 3, 7, 9, y 12 sirven para la pre-selecci\u00f3n, es decir, para situar el contador en un estado inicial previo para contar. Las salidas por los pines Q1 a Q4, dispone de Reset<\/strong>, Clock<\/strong>, Data<\/strong> y Preset-Enable<\/b>.<\/p>\n

Por supuesto que hay otras opciones, por ejemplo si disponemos del contador\/divisor, los HCC4026B<\/a> o el HCC4033B<\/a> consisten cada uno en un contador de d\u00e9cadas (5 etapas Johnson) y un decodificador de salida que convierte el c\u00f3digo a un 7 segmentos de salida\u00a0decodificado para manejar un display num\u00e9rico. Estos dispositivos son especialmente ventajosos en aplicaciones de visualizaci\u00f3n donde son importante una baja disipaci\u00f3n de potencia y\/o bajo recuento. Entradas comunes a ambos tipos son CLOCK<\/b>, RESET<\/b> yCLOCK INHIBIT<\/b>, salidas comunes son; CARRY OUT<\/b> y las siete salidas decodificadas (a, b, c, d, e, f, g<\/b>). El HCC4026B incluye entradas\/salidas adicionales para DISPLAY ENABLE IN<\/b> y salida \u201cUNGATED \u2018C\u2019 SEGMENT<\/b>\u201d (segmento C sin sincronizar). Las se\u00f1ales propias del HCC4033B son entrada de RIPPLE-BLANKINGK-OUT<\/b>, una salidaRIPPLE-BLANKING-INPUT<\/b> y entrada LAMP TEST INPUT<\/b>.<\/p>\n

\n\n\n\n
\"cd4026b\"<\/a><\/td>\n\"cd4033b\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Fig. 3 CD4026B y CD4033B<\/p>\n

El siguiente ser\u00eda un circuito de contador que utiliza el dispositivo CD4026B o mejor el CD4033B, tendr\u00edamos una ventaja ya que estos IC disponen de 7 salidas para atacar directamente a un display, sin embargo \u00e9stos no disponen de entradas de preselecci\u00f3n. En la imagen se muestran los niveles de estado 1 o 0 (H<\/strong> o L<\/strong>) de cada pin.<\/p>\n

\"cd4033b_0\"<\/a>Fig.4 Contador con el CD4033B<\/p>\n

El contador avanza una cuenta en la transici\u00f3n positiva de la se\u00f1al de reloj si la se\u00f1al de\u00a0CLOCK INHIBIT<\/b> es baja. El contador avanza una cuenta a trav\u00e9s de la l\u00ednea de reloj es inhibida cuando la se\u00f1al CLOCK INHIBIT<\/b> es alta, esto puede servirnos en ocasiones concretas. Hay que tener en cuenta los condensadores C1 y C3, se utilizan de reset por conexi\u00f3n. Cuando se alimenta el circuito el tiempo de carga de estos condensadores propagan un 0 l\u00f3gico, C1 a las entradas reset y C3 a la salida acarreo (Carry). Si hubiera m\u00e1s contadores, se utilizar\u00e1 un condensador de \u00e9ste valor por cada contador de m\u00e1s. Las l\u00edneas en verde nivel 0 y en rojo nivel 1.<\/p>\n

El HCC4033B tiene provisiones para borrado autom\u00e1tico de los ceros no significativos en un n\u00famero decimal de varios d\u00edgitos que se traduce en una pantalla de f\u00e1cil lectura compatible con la pr\u00e1ctica normal de la escritura. Por ejemplo, el n\u00famero 0050,0700 en una pantalla de ocho d\u00edgitos se muestra como 50.07 m\u00e1s legible. La supresi\u00f3n de cero en el lado entero se obtiene conectando el terminal RBI<\/strong> del HCC4033B asociado con el d\u00edgito m\u00e1s significativo en la pantalla a una tensi\u00f3n de bajo nivel y conectando el terminal RBO<\/strong> de esa etapa al terminal RBI<\/strong> del HCC4033B en la posici\u00f3n significativa inmediatamente inferior en la pantalla.<\/p>\n

\"\"<\/a>Fig. 5 Pre-selector decimal<\/p>\n

Tenemos varias alternativas que pueden servir para nuestro prop\u00f3sito. Antes de tomar una decisi\u00f3n, debemos estudiar las posibilidades que m\u00e1s se adapten a nuestro proyecto, es decir \u00bfnos interesa que tenga un pre-ajuste integrado o mejor que tenga salida directa a 7 segmentos? El pre-ajuste no siempre se utiliza o no interviene, pero estar\u00e1 disponible su uso en cualquier momento. El CD4018B, evidentemente se descarta ya que no se adapta a lo planteado.<\/p>\n

Nos inclinamos por utilizar un CD4029B<\/a> que requiere de un decodificador de BCD a 7 segmentos, unas posibles puertas NAND para realizar algunas interconexiones y un par de display de c\u00e1todo com\u00fan para la presentaci\u00f3n y adem\u00e1s unos z\u00f3calos de 16 pines, dos conmutadores rotativos codificados en BCD, para selecci\u00f3n de la cuenta, pulsadores y algunos componentes pasivos. Despu\u00e9s de sopesar las opciones que permiten cada uno de los IC mencionados, decido utilizar el CD4029B convencido de aprovechar los recursos que ofrece.<\/p>\n

De modo que vamos a utilizar un contador CD4029B preajustable arriba\/abajo BCD a 7\u00a0segmentos controlador\/decodificador\/latch, que necesita\u00a0de un controlador de 7 segmentos. El CD4511 es un controlador\/decodificador BCD a siete segmentos con cerrojo (latch) que como veremos, incluye unas interesantes opciones. Ser\u00eda el momento de leer las hojas de caracter\u00edsticas de estos dos dispositivos, as\u00ed como la tabla de la verdad del CD4511, para comprender lo que estamos haciendo. El siguiente esquema de bloques es sencillo y muestra los bloque que lo componen.<\/p>\n

\"cd4029b_diagrama\"<\/a>Fig. 6 Patillas CD4029B<\/p>\n

Nos inclinamos por utilizar un CD4029B que requiere de un decodificador de BCD a 7 segmentos, unas posibles puertas NAND para realizar algunas interconexiones y un display de c\u00e1todo com\u00fan para la presentaci\u00f3n y adem\u00e1s y algunos componentes pasivos, unos z\u00f3calos de 16 pines, conmutadores rotativos codificados en BCD, para selecci\u00f3n de la cuenta, pulsadores. Despu\u00e9s de sopesar las opciones que permiten cada uno de los IC mencionados, decido utilizar el CD4029B convencido de aprovechar los recursos que ofrece.<\/p>\n

De modo que vamos a analizar un contador como es el CD4029B. El CD4029BMS se compone de un contador binario o BCD decimal de cuatro etapas ascendente\/descendente con medios para prean\u00e1lisis de acarreo en ambos modos de conteo. Las entradas consisten en un solo CLOCK<\/b>, CARRY-IN<\/b> (reloj habilitar),\u00a0binario\/decimal<\/b>, arriba\/abajo<\/b>,\u00a0preset-habilitar<\/b>, cuatro se\u00f1ales JAM<\/b> individuales: Q1, Q2, Q3, Q4 y se proporciona una se\u00f1al acarreo de salida (CARRY OUT<\/b>) como salida.<\/p>\n

El CD4511 es un controlador\/decodificador BCD a siete segmentos con cerrojo (latch<\/i><\/b>), como veremos, incluye unas interesantes opciones. Ser\u00eda el momento de leer (si a\u00fan no lo ha hecho) las hojas de caracter\u00edsticas de estos dos dispositivos, as\u00ed como la tabla de la verdad del CD4511, para comprender lo que estamos haciendo. El siguiente esquema de bloques es sencillo y muestra los bloque que lo componen.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 7 Pines CD4511B<\/p>\n

Los tipos HCC4511B son controladores del decodificador BCD a 7 segmentos con latch (retenci\u00f3n) construidos con l\u00f3gica CMOS y dispositivos de salida de transistores bipolares NPN en una sola estructura monol\u00edtica, figura 8. Estos dispositivos combinan la disipaci\u00f3n de baja energ\u00eda en reposo y caracter\u00edsticas de inmunidad de ruido del CMOS con salida de transistores bipolares npn capaces de abastecer hasta 25 mA. Esta capacidad permite a los tipos HCC4511B manejar directamente LEDs y otras pantallas. Se proporcionan pines para comprobar la pantalla, prueba de L\u00e1mparas (LT<\/b><\/span>), Supresi\u00f3n (BL<\/b><\/span>) y entradas Latch Enable<\/b> o Strobe<\/b>,\u00a0apagado<\/b> o de intensidad-modulada<\/b> y S<\/strong>tore<\/b> (almac\u00e9n) o S<\/strong>trobe\u00a0<\/b>un c\u00f3digo BCD, respectivamente. Varias se\u00f1ales diferentes pueden ser multiplexadas y se visualizan cuando se utiliza circuiter\u00eda de multiplexado externo.<\/p>\n

\"driver_catodo_comun\"<\/a>
\nFig. 8 Driver C\u00e1todo Com\u00fan.<\/p>\n

\u00a0Con estos circuitos a nuestro alcance, vamos a dise\u00f1ar un circuito que cumpla con el objetivo propuesto. El siguiente esquema es una aproximaci\u00f3n al esquema que necesitamos. Probaremos con un d\u00edgito para aprender como actuar ante un contador como el CD4029B. He utilizado un interruptor para la alimentaci\u00f3n, cuatro interruptores para simular el preselector de cuenta, uno para la supresi\u00f3n, en realidad este no tiene demasiado sentido aqu\u00ed, su utilidad est\u00e1 en otro campo y uno m\u00e1s para habilitar o no la cuenta, en realidad se comporta como un reset permanente, un pulsador para el reset y uno segundo pulsador para los pulsos de entrada a contar. Por otra parte est\u00e1n el conmutador Binario\/Decimal que en este proyecto no tiene sentido, lo he puesto para que se vea su funcionalidad y por \u00faltimo otro conmutador para el conteo INCR\/DECR.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 9 Tabla CD4511<\/p>\n

La entrada de pulsos es un punto a tener en cuenta, este tema est\u00e1 muy descrito, sin embargo, he de insistir las se\u00f1ales deben estar bien conformadas lo que nos permitir\u00e1 obtener una cuenta sin errores. Es recomendable utilizar si es posible una puerta Triger-Smitch para escuadrar los pulsos si proceden de un circuito exterior, en nuestro caso ya se ha previsto la puerta IC5.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 10 Contador 1 digto CD4029B<\/p>\n

Ahora que ya hemos aprendido a utilizar estos contadores, es el momento de abordar el proyecto final del contador. Este contador tiene un rango de frecuencias bajo que comprende desde 0Hz 40MHz. con una tensi\u00f3n desde 0V a 5V, por supuesto que los chips CMOS admiten tensiones superiores y pueden funcionar bien a 12V, pero eso es una cuesti\u00f3n que no abordaremos aqu\u00ed.<\/p>\n

Las entradas de CLOCK<\/b> y UP\/DOWN<\/b> se utilizan directamente en la mayor\u00eda de las aplicaciones CD4029B. En aplicaciones donde se proveen entradas de CLOCK UP<\/b> yCLOCK DOWN<\/b>, la conversi\u00f3n para entradas de CLOCK<\/b> y UP\/DOWN<\/b> puede ser f\u00e1cilmente realizada con el uso del circuito de la figura 11.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 11 Esquema puertas reloj up-down<\/p>\n

Las entradas de conteo, cambian con transiciones positivas de CLOCK UP<\/b> o CLOCK DOWN<\/b> en el CD4029B. Para configurar las puertas en la figura diagrama de tiempos<\/i>, cuando la entrada cuenta avanza el CLOCK DOWN<\/b> debe mantenerse Alta y viceversa, cuando descuenta, la entrada CLOCK UP<\/b> debe mantenerse Alta.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 12 Diagrama de tiempos<\/p>\n

\u00a0Antes de continuar con el proyecto en la imagen que sigue, se muestra esquem\u00e1ticamente como conectar una cadena de contadores con reloj paralelo, esta forma permite una mayor velocidad de transmisi\u00f3n.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 13 Contadores reloj-paralelo<\/p>\n

EL CIRCUITO.<\/span><\/h3>\n

El siguiente esquema corresponde al contador de dos d\u00edgitos con posibilidad de contar y descontar seg\u00fan la posici\u00f3n del conmutador para tal fin. Dispone de un interruptor de\u00a0Power<\/b> y uno habilitar<\/b> este, para una puesta a cero permanente si hiciera falta. He a\u00f1adido un generador de impulsos alrededor del 555 que se activa con el interruptor reloj<\/b>, he incluido el conmutador BI\/DEC<\/b>, uno para UP\/DOWN<\/b>, un pulsador de RESET<\/b> y otro para los impulsos de Conteo<\/b>. Por supuesto los preselectores para su funci\u00f3n si hiciera falta.<\/p>\n

\"Fig.<\/a>
\nFig. 14 Contador dos digitos con CD4029B<\/p>\n

Una se\u00f1al Alta PRESET ENABLE<\/b>, permite obtener informaci\u00f3n sobre las entradas JAM\u00a0<\/b>para preajustar el contador a cualquier estado, de forma as\u00edncrona con el reloj. Una se\u00f1al Baja en cada l\u00ednea JAM<\/strong>, cuando la se\u00f1al de PRESET-ENABLE<\/b> es Alta, reinicia el contador a cero su cuenta. El contador avanza una cuenta en la transici\u00f3n positiva del reloj cuando las se\u00f1ales CARRY-IN<\/b><\/span>\u00a0y PRESET ENABLE<\/b>\u00a0son bajas.<\/p>\n

El avance se inhibe cuando la se\u00f1al CARRY-IN<\/strong><\/span> o PRESET ENABLE<\/strong>\u00a0son Altos. La se\u00f1al de CARRY-OUT<\/b><\/span> es normalmente Alto y pasa a nivel Bajo cuando el contador alcanza su cuenta m\u00e1xima en el modo INC<\/b> o la cuenta m\u00ednima en el modo DEC<\/b> proporciona la se\u00f1al de CARRI-IN<\/b><\/span> es bajo. La se\u00f1al de CARRY-IN<\/strong><\/span> en el estado Bajo por lo tanto se puede considerar un CLOCK ENABLE<\/b>. El terminal CARRY-IN<\/strong><\/span> debe estar conectado a VSS\u00a0<\/b>cuando no est\u00e9 en uso.<\/p>\n

El contador cuenta en el modo binario cuando la entrada BINARIO\/DECIMAL es alta. El contador cuenta en el modo d\u00e9cada, cuando la entrada BINARIO\/DECIMAL es baja. El contador cuenta hacia arriba cuando la entrada de arriba\/abajo es alta, y hacia abajo cuando la entrada de arriba\/abajo es baja. M\u00faltiples IC se pueden conectar en paralelo o bien una sincronizaci\u00f3n o una disposici\u00f3n de ondulaci\u00f3n-clocking como se muestra en la figura 13. El reloj paralelo proporciona un control s\u00edncrono y por lo tanto la respuesta m\u00e1s r\u00e1pida de todas las salidas de conteo.<\/p>\n

Esta es una aplicaci\u00f3n para demostrar\u00a0como construir un contador con unos pocos componentes a bajo costo que en muchas ocasiones nos proporciona una satisfacci\u00f3n comprobar que no todos los componentes que hemos ido acumulando a lo largo de los a\u00f1os en un viejo caj\u00f3n.<\/p>\n

Espero que haya aclarado algunos conceptos respecto de los vers\u00e1tiles circuitos CMOS.<\/p>\n

ANEXO.<\/strong><\/em><\/p>\n

A la vista de los reiterados comentarios sobre este tipo de contadores, he considerado a\u00f1adir unas notas y esquemas para intentar poner un poco de luz al tema. Una vez visto como funciona el esquema de la figura 10, que representa una unidad de conteo, es cuesti\u00f3n de a\u00f1adir una segunda unidad de conteo.<\/p>\n

Es decir:<\/p>\n

\n\n\n\n
\u00a0Display
\n\"display1d2\"<\/td>\n		\u00a04511\"pin4511b\"<\/td>\n\u00a04029\"cd4029_pines\"<\/td>\n\u00a0Preselector\"preselector\"<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

El resto es una cuesti\u00f3n de conectar adecuadamente las patillas entre ellos, esto se facilita viendo como se ha resuelto la cuesti\u00f3n en la figura\u00a014. Debajo se muestran un serie de circuitos contadores con distintos d\u00edgitos como ejemplos.<\/p>\n

\n\n\n\n\n
\"contador2x7seg4029\"<\/a><\/td>\n\"doblecontador_segundos\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
\"contador4x7seg4029\"<\/a><\/td>\n\"contador4x7seg4029pres\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

Esto son unos ejemplos sencillos\u00a0que pueden orientar a los principiantes.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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