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Electrónica Digital II

Prof: Zulay Franco Aplicaciones de Electrónica Digital

Aplicaciones de electrónica digital

Modelo 1

Temporizador Digital

Diseñe un circuito digital que sea capaz de realizar la temporización del

encendido del motor de una centrífuga, la cual debe girar un tiempo determinado

a partir de la activación de un botón denominado “START”:

El tiempo que deberá estar encendido la centrífuga será programado por el

usuario y deberá ser visualizado en BCD a través de un display de 7-segmentos

de dos dígitos.

El tiempo a programar podrá ser entre 1 y 16 minutos (segundos a los efectos de

la práctica de laboratorio) y se programará a través de interruptores del tipo Dip-

Sw.

El display 7-segmentos debe tener doble propósito:

a. Señalizar el tiempo de encendido (“on”) que se va programar.

b. Visualizar el conteo decreciente de los contadores internos hasta llegar a

cero.

Transcurrido el tiempo programado el sistema deberá apagar el Triac que

energiza la centrífuga (que simulará en la práctica con un bombillo

incandescente) y volver a sus condiciones iniciales. El equipo se mantendrá en

estas condiciones hasta que se active nuevamente la tecla “START”.

Existirá una tecla “STOP” que permitirá parar el conteo y desactivar la centrífuga

en cualquier momento que se desee.

Si se desea continuar para cumplir con el tiempo programado debe reiniciarse

con la tecla “ START ”.

Adicionalmente debe poseer una tecla de “ RESET ” que permita parar el conteo

en cualquier momento dado y modificar el tiempo de programación para

comenzar de nuevo el proceso con la tecla “ START”.



Con vista a proteger el circuito digital y al usuario se deberá desacoplar

ópticamente el Triac de la salida del circuito.

El Triac se activa cuando se inicia el conteo, o sea cuando se pulsa la tecla

“STAR”.

Nota: Debe utilizar el contador 74190.



Modelo 2

Frecuencímetro digital.

Diseñe un frecuencímetro digital para señales TTL. con un rango de 0 a 999 Hz.

El circuito no debe cargar el circuito a medir.

El circuito debe hacer mediciones en forma continua, actualizándolas al menos

cada 2 segundos. La visualización entre cada lectura debe permanecer estable (sin

parpadeo).

Generador de

base de tiempo

Circuito de control

y contadores

Interface de

entrada

Visualización Señal de

entrada

(TTL)



Modelo 3

Realice el diseño de circuito digital para contar y envasar automáticamente

pastillas. La pastilla se introduce en un gran embudo conductor. El estrecho

cuello del embudo sólo permite que caiga una única pastilla dentro del bote que

se encuentra sobre la cinta transportadora.

El sistema digital controla el número de pastillas que caen dentro de cada bote y

muestra el total de pastillas actualizando continuamente en un display próximo a

la línea de montaje, así como en una localización remota en otro lugar de la planta

de fabricación.

Consideraciones: Un nivel alto cierra la válvula y hace que avance la cinta

transportadora (Utilizar un motor de paso , el cual debe avanzar 5 posiciones para



colocar un nuevo bote). Un nivel bajo mantiene la válvula abierta.

Nota: Se debe entregar un informe el cual debe contener la explicación de cada

uno de los bloque que Ud. a diseñado y sus respectivos diseños.



Modelo 4

Protector de Equipos Domésticos

Objetivos

a. Ejercitar en forma práctica el diseño de circuitos digitales que interactúan

con elementos analógicos y elementos eléctricos de potencia.

b. Desarrollar diseños donde se ejercitan los temas relativos a contadores

precargable.

c. Conocer y aplicar las técnicas de acoplamiento entre circuitos digitales y

circuitos de potencia, donde su conexión directa puede provocar serios

problemas en caso de averías.

Laboratorio

Diseñe un circuito electrónico para protección de equipos domésticos. Este debe

ser capaz de realizar lo siguiente:

a. Vigilar la línea de alimentación AC y si está 10% por debajo ó 10% por

encima del valor nominal desconectar el equipo doméstico.

b. Una vez que la línea de alimentación esté dentro de la banda de más o menos

10% del voltaje nominal, esperar un tiempo programable (016min) para

conectar el equipo.

Consideraciones a tomar en cuenta para el Diseño:

El tiempo se programará a través de Dip-sw y será visualizado en displays 7

segmentos.

El equipo doméstico se simulará en la práctica con un bombillo incandescente.

El diagrama digital de control debe ser desacoplado del elemento de potencia que

energiza al equipo doméstico, y este desacople debe realizarse ópticamente.



Diagrama de bloque:



Modelo 5

Realice el diseño de un convertidor de datos serie - paralelo.

Para explicar el funcionamiento del convertidor serie- paralelo se utilizara el

formato de datos serie de la siguiente figura ( compuesto de once bits):

El primer bit ( Bit de arranque) siempre es 0 y siempre se inicia de una transición

de nivel alto a nivel bajo. Los siguientes ocho bit (D7 a D0) son los bit de datos (



uno de los bit puede ser de paridad) y los dos últimos bits (bit de parada) son

siempre 1. Cuando no se trasmiten datos, la línea de datos serie siempre está a 1.

La transición de nivel alto a nivel bajo del bit de arranque activa el flip-flop de

control, el cual a su vez activa el generador de reloj. Después de un retardo fijo, el

generador de reloj produce un tren de impulsos, que se aplica al registro de

entrada de datos y al contador de división por 8. La señal de reloj tiene

exactamente una frecuencia igual a los de datos serie de entrada, y el primer reloj

se produce después del bit de arranque y simultáneamente con el primer bit de

datos.

Se pide:

1.-Especificar los dispositivos que se pueden utilizar para implementar el

convertidor de datos serie- paralelo. Presentar el diagrama lógico completo

mostrando cualquier modificación necesaria para acomodar a los dispositivos

específicos utilizados.

2.- Hacer el montaje y comprobar el funcionamiento en el laboratorio

3.-Diseñar el convertidor de datos paralelo serie que produzca el siguiente

formato.

Realizar el diagrama lógico y especificar los dispositivos.

4.- Investigar el diagrama básico de un Trasmisor-Receptor asíncrono universal

(UART).



Modelo 6

Tacómetro digital.

Objetivos

a. Aplicar los conocimientos adquiridos en el análisis y diseño de circuitos

digitales.

b. Realizar interfaces entre componentes analógicos y componentes digitales.

c. Utilizar la frecuencia de la red AC como base de tiempo.

d. Presentar el resultado del procesamiento digital de señales en visualizadores

(displays 7-segmentos).

Un tacómetro digital es un dispositivo para medir la velocidad de rotación de

equipos tales como motores eléctricos, ventiladores, etc.

En el caso analógico este puede consistir en lo siguiente:

Para el caso Digital debe consistir en lo siguiente:



Diagrama en bloque del circuito electrónico a diseñar:

Consideraciones de Diseño:

- Obtener la base de tiempo a partir de la señal de la red de 120v AC, 60 Hz.

- Aislar adecuadamente su circuito de la red.

- El rango debe ser de 0 9999 revoluciones por minutos (r.p.m).

- La precisión debe ser la más alta posible.

- El circuito debe hacer mediciones en forma contínua, actualizándolas al

menos cada 2 segundos.

- La visualización entre cada lectura debe permanecer estable (sin parpadeos).



Modelo 7

Diseñar y construir un circuito electrónico digital basado en circuitos de baja,

mediana y alta escala de integración que sea capaz de controlar la apertura de una

cerradura mediante la introducción de una clave numérica de cuatro dígitos

decimales. Las especificaciones del sistema a desarrollar son las siguientes:

Se debe introducir por teclado la clave secreta de cuatro dígitos.

Si la clave es correcta mostrar en cuatro visualizadores de matriz de puntos en

forma desplazable “Acceso Permitido” y activar el relee de la cerradura.

Si la clave es incorrecta mostrar en los mismos visualizadores “Acceso

negado”.

Después de tres intentos fallidos activar el relee de alarma.

La clave secreta se debe introducir al equipo por hardware a través de un C.I,

el cual debe estar montado en una base para posibilitar su intercambio.



Modelo 8

La cátedra de Electrónica Digital II ha decidido donarle al Departamento de Ing.

Electrónica un circuito capaz de controlar el tiempo que debe durar una

ponencia y lo ha escogido ha Ud. para que lo diseñe. Se quiere que el circuito

controle el tiempo de exposición y el tiempo de preguntas-respuestas.

El circuito debe disponer de un teclado, 2 displays, 3 led y una corneta.

7

INI

6

P

5

E

4

T R

321

0

98

El circuito tiene 2 modos de funcionamiento: 1) modo de programación y 2)

modo de temporizado. Estos modos pueden ser seleccionados mediante la tecla T

y mediante el led amarillo se indica el modo.

Si se pulsa la letra T y se enciende un led amarillo indica que se puede

programar el tiempo de exposición y el tiempo de preguntas- respuestas. Para

este modo la tecla de Inicio está deshabilitada y las teclas E, P y números están

habilitadas para programar los tiempos. Estos tiempos podrán ser

visualizados en los displays. Si se pulsa 2 números y luego se pulsa la tecla E

se estaría programando el tiempo de exposición, pero si se pulsa 2 números y

luego se pulsa la tecla E se estaría programando el tiempo de pregunta-

respuesta. Para cada periodo lo máximo que puede escogerse es 33 minutos.

Si se pulsa la letra T y el led amarillo está apagado en los displays se debe

estar mostrando el tiempo que debe durar la exposición e indicar con un led

verde que se encuentra en este periodo. Para este modo la tecla de Inicio está

habilitada y las teclas E, P y números están deshabilitadas. Al pulsar la tecla

inicio comienza a transcurrir el tiempo de exposición, al faltar 2 minutos para

terminar este tiempo debe sonar una vez una alarma y transcurrido estos 2

minutos debe sonar 2 veces la alarma para indicar que se ha terminado el

tiempo de exposición y se debe pasar a la sección de preguntas. Para esta

condición se debe estar visualizando en los displays el tiempo que debe durar

el periodo de preguntas- respuestas e indicar con un led rojo que se encuentra

en este periodo, pero no debe iniciar este tiempo hasta pulsar Inicio,



transcurrido este tiempo debe sonar la alarma dos veces para indicar que el

tiempo a terminado y se debe cargar de nuevo el tiempo de exposición. Listo

para el otro ponente.

Si se pulsa la tecla Reset se va a las condiciones iníciales.

La condición inicial del circuito es led amarillo apagado y los tiempos de

exposición y pregunta-respuesta en cero.

Nota: Obtener la señal de reloj de la red Eléctrica.



Modelo 9

En un edificio de 9 plantas se quiere realizar un sistema digital de control del

ascensor. El diagrama de bloques del sistema es el siguiente:

El funcionamiento del sistema será el siguiente:

Un contador reversible tendrá en todo momento almacenada la posición del

ascensor (el piso en que se encuentra).

El sistema de control se comunica con el ascensor mediante una serie de

señales (todas activas a nivel alto).

SUBE -> acciona el motor del ascensor para que este suba.

BAJA -> acciona el motor del ascensor para que este baje.

Paso por piso (PP) -> da un pulso de 1ms cada vez que el ascensor pasa por

un piso.

Puerta cerrada (PC) -> se activa cuando la puerta del ascensor está cerrada.

MARCHA -> indica que el ascensor está en marcha (subiendo o bajando)

El sistema se resteará al activar la señal de reset (activa a nivel bajo) con el

ascensor en la planta baja (0), poniéndose el contador de piso actual a 0.

Al pulsar uno de los botones, se dará un pulso en la señal PULSADO y se

almacenará internamente el valor del piso seleccionado (en 4 bits).

Una vez solicitado un piso:

Si la puerta está abierta (PC=0) el sistema no hace nada.

Si la puerta está cerrada (PC=1)



Si el piso solicitado es el mismo que el actual, no hace nada.

Si el piso solicitado es mayor que el actual, activa la señal SUBE.

Si el piso solicitado es menor que el actual, activa la señal BAJA.

La señal SUBE o BAJA permanecerá activada hasta que se alcance el piso

deseado. Cada vez que el ascensor pasa por un piso (pulso en señal PP) el sistema

actualizará el contador de piso (hacia arriba o hacia abajo, según el ascensor esté

subiendo o bajando).

1. Diseñar la arquitectura del sistema de control, con todos los dispositivos

Combinacionales/secuenciales necesarios. Especificar detalladamente la

función de cada uno y las señales de control necesarias.

2. Diseñar el sistema de control del circuito

3. Adicionalmente se quiere diseñar el control de cierre de las puertas de un

ascensor. El sistema está formado por:



Especificaciones de funcionamiento del control de cierre de las puertas de un

ascensor :

Para abrir las puertas es necesario activar la señal A del motor durante 5

segundos. Para cerrarlas, se activará C durante 5 segundos.

Si se llama al ascensor desde otro piso (L) o se activa cualquier señal del

cuadro excepto AP, se cerrarán las puertas.

Durante todo el proceso de cierre de las puertas, si se interrumpe la célula

(F inactiva) o la puerta choca con algo (P activa) se parará el cierre y se

volverá a abrir la puerta.

Una vez cerradas del todo las puertas no es posible que se active P ni que

se desactive F. En este caso, si el ascensor está en marcha no podrán abrirse

las puertas , pero si está parado se abrirán las puertas si se pulsa el botón de

apertura (AP activo).

Realizar el sistema de control utilizando los circuitos que se crea

necesarios.



Modelo 10

Diseñar y construir un circuito capaz de llevar el conteo (score) de dos jugadores de ping-

pong.

El circuito debe ser capaz de mostrar los puntos acumulados por cada jugador en dos

displays de 7-segmentos. Deberá tener un pulsador NA (normalmente abierto )para incrementar

el conteo de cada display y un pulsador NA (normalmente abierto )para RESET individual.

Además de los displays 7 segmentos el circuito debe ser capaz de mostrar en un display (LED)

que jugador esta en el turno de saque.

Recuerde que cada jugador está en el turno de saque durante 5 puntos.



Modelo 11

Diseñar y construir un circuito para jugar ping-pong. Se desea diseñar y construir un circuito

que sea capaz de permitir a 2 personas jugar Ping-pong usando N lámparas indicadoras del

movimiento de la pelota, dos pulsadores como raqueta y dos botones pulsadores como

indicadores de saque.

La velocidad de la pelota podrá ser seleccionada en 3 escalas: Principiante, Medio y

Profesional.



Modelo 12

Diseñar un equipo electrónico para llevar el control de un combate de boxeo.

Diseñe un circuito con las siguientes características:

El diagrama en bloque para tal equipo se muestra en la siguiente figura.

El circuito debe operar bajo el siguiente esquema:

1. Seleccionar a través del Dip Swiches (código Binario) y mostrar en displays 7-segmentos

el # de ROUND a los que se disputara el combate.

2. Al pulsar “RESET” el indicador de “# de ROUND” debe colocarse en 00 y el de

“Tiempo por ROUND” en 2’00’’

3. Al pulsar “ARRANQUE” sonará la campana de inicio de ROUND, el indicador de “# de

ROUND” pasara a 1 y el tiempo comenzará a decrementarse.

4. Cuando el “Tiempo” llegue a 0’00’’, es decir indicando que dicho ROUND ha terminado

para ir al receso, la campana debe sonar, y el mismo circuito debe indicar 0’60’’ que es el

tiempo que debe durar el receso, este se ira decrementando hasta llegar a 0’00’’ en lo que

sonará la campana para comenzar el próximo ROUND. En ese momento el “# de

ROUND” se incrementará en 1 y el “Tiempo por ROUND” se colocará en 2’00’’ para ir

decrementándose, es decir se repite la secuencia.

5. Al comenzar el último ROUND debe sonar 2 veces la campana.



6. “El botón de parada/reinicio” detiene temporalmente el equipo electrónico sin alterar

ningún indicador, esta condición debe ser indicada por un “LED ROJO”. para continuar

nuevamente se debe pulsar de nuevo este botón y el LED se debe apagar.

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