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UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSE DE CALDAS

DIGITALES II

PROYECTO “JUGUETE ELECTRÓNICO”

AZARMANIA

PRESENTADO POR:

John Alexander Gutiérrez Lizarazo

Carlos

ENTREGADO A:

Nubia Rincón

Docente.

BOGOTÁ D.C, COLOMBIA MAYO 06 DE 2010

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OBJETIVOS

Realizar un juguete electrónico, implementando los conceptos y conocimientos adquiridos, principalmente en la clase de electrónica digital I, con el fin de apoyar una causa noble para el beneficio de uno o más niños en condiciones difíciles.

Entender como se pueden integrar una serie de circuitos lógicos secuenciales y lógicos combinacionales para complementarse en el funcionamiento de un dispositivo cualquiera, en este caso, el juguete electrónico.

Desarrollar una idea sobre el funcionamiento práctico de los circuitos digitales, y verla

ensamblada mediante la aplicación del juguete.

Adquirir capacidad de trabajo en proyectos prácticos que implican manejo de información (documentación), montaje de componentes, integración de ideas, aplicación de pruebas y solución de problemas.

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MATERIALES

DADO DIGITAL

2 Circuitos integrados CD4018B. 1 Circuito integrado CD4011 14 Diodos LED rojos 5 Diodos 1N4003 1 Condensador cerámico de de 10nf 6 Resistencias de 1K 2 Resistencias de 1.5 K 1 Resistencia de 100K 1 Base para circuito integrado de 14 pines 2 Bases para circuito integrado de 16 pines 1 Pulsador NC 1 Interruptor deslizante de un polo, 1 posición 6 Terminales para circuito impreso

RULETA DIGITAL

2 Resistencias de 100 3 Resistencias de 1K 1 Condensador electrolítico de 3.3µF/16V 2 Condensadores electrolíticos de 1000µF/16V 3 Circuitos integrados 74LS73 1 Circuito integrado 74LS32 2 Circuito integrados 74LS154 4 Bases para circuito integrado de 14 pines 2 Bases para circuito integrado de 24 pines 33 Diodos LED rojos de 5mm 1 Switch de corredera SPST (un polo, una posición) 1 Pulsador NA Cables de conexión Caja de acrílico Tornillos de sujeción, etc.

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FUNCIONAMIENTO

DADO DIGITAL

Vamos a ensamblar un circuito electrónico que produce la indicación luminosa de dos números, por medio de diodos LED, como lo hacen los dados utilizados en los tradicionales juegos de azar.

Al oprimir y soltar el interruptor-pulsador0, aparece una combinación de dos números al azar donde no interviene el operador sino las condiciones de los componentes del circuito.

En la figura anterior se muestra el diagrama de bloques, que consta básicamente de tres partes:

A. Un generador de pulsos o reloj formado por las secciones IC1(4011), la resistencia R1 y el condensador C1.

B. Un contador de dos etapas, formado por IC2(4018) e IC3(4018).

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C. Un decodificador de dos etapas formado por las secciones C y D de IC1(4011) y los diodos D15 a D18.

El primer decodificador (IC1C,D15,D16) maneja los leds D1 a D7 o sea el dado 1 y el segundo (IC1D,D17,D18) los leds D8 a D14 o sea, el dado 2.

Esencialmente el dado funciona de la siguiente manera:

1) Cuando se abre S1, el circuito de reloj genera una serie de pulsos de aproximadamente 60Hz que son enviados a la entrada del circuito contador IC2, (pin 14).

2) El contador IC2 produce una secuencia de señales binarias (ceros y unos o niveles bajos y altos) en los terminales 4, 5 y 6, cada vez que recibe un pulso de reloj. El contador está prefijado o conectado para contar hasta 6, de tal manera que solo 6 combinaciones de unos y ceros están presentes en sus terminales de salida.

3) Esta combinación se entrega al primer decodificador formado por la compuerta NAND IC1 y los diodos D15 y D16. Este circuito determina cual de los LED debe encenderse para visualizar un número de 1 a 6.

4) En el terminal 13 de IC2 tendremos una serie de pulsos de frecuencia igual a 1/6 de la frecuencia de pulsos proveniente del circuito de reloj, (por cada 6 pulsos que entran al contador IC2 por su terminal 14, sólo produce un pulso en la terminal 13). La señal de salida de IC2 se aplica a la entrada del contador IC3 (pin 14).

5) Cuando el contador recibe IC3 recibe los pulsos provenientes del terminal 13 de IC2, produce una combinación diferente de unos y ceros por cada pulso que le entra por el pin 14, de la misma forma que lo hace IC2 con los pulsos de reloj.

La señal binaria de salida de IC3 se entrega al segundo decodificador (IC1D, D17 y D18) el cual determina la combinación de LED que se encienden en el segundo lado.

RULETA DIGITAL

Para la elaboración de la ruleta vamos a aplicar los conceptos de flip-flop tipo J-K y los demultiplexores o distribuidores de datos. La parte visual consta de 32 LED dispuestos en círculo y un LED central de bonificación.

Cuando se presiona un pulsador (S2), los LED de la periferia se iluminan en secuencia y el LED del centro se prende en cada giro. Cuando se libera S2, los LED continúan “girando” durante unos pocos segundos, deteniéndose finalmente y quedando un LED encendido al azar. Este LED indica el número ganador en que paró la ruleta.

Pare entender mejor su funcionamiento, el circuito se puede dividir en tres bloques como se muestra en la figura siguiente.

El primer bloque contiene dos demultiplexores 74LS154. El segundo bloque incluye seis flif flops tipo J-K 7473. El tercer bloque lo forma un oscilador o reloj gatillado. El cual nos proporciona un tren de pulsos, que se cuentan en forma binaria por medio de los flip flops.

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Además, através de un sencillo circuito de resistencias y condensadores se produce unos segundos de operación continuada una vez que se libera el pulsador S2.

Los distribuidores de datos 74154 controlan la secuencia de encendido de los LED. A medida que la cuenta binaria en sus cuatro entradas (D, C, B, A) avanza, una de sus 16 salidas entrega un nivel bajo, iluminando a su vez un LED. Los flip flops (FF1-FF6) realizan tres funciones: los cuatro primeros (FF1 a FF4) proporcionan la cuenta binaria para los demultiplexores; el FF5 habilita un demultiplexor al tiempo, bloqueando al otro; el FF6 enciende el LED del centro (D33) cada vez que se completa una vuelta.

El reloj está formado por dos compuertas NAND Schmitt-trigger de un circuito integrado 74132. Las resistencias R4 y R5 y el condensador C1 determinan la frecuencia de los pulsos de salida.

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La compuerta NAND C controla el paso de pulsos hacia el resto del circuito. Cuando se presiona el interruptor S2, los pulsos pasan y cuando S2 se libera, la carga almacenada en C2 y C3 se pierde lentamente bloqueando los pulsos del reloj.

Los seis flif flop operan como divisores de frecuencia y forman un circuito que cuenta pulsos e forma binaria desde 0 hasta 15 en sus salidas. Las salidas Q de los flip flop FF1 a FF4 están conectadas a las entradas ABCD de los dos circuitos 74154.

Para lograr que los 32 LED se enciendan en secuencia se debe habilitar únicamente un 74154 a la vez. Primero habilitamos IC1, permitiendo que se enciendan los LED desde el #1 hasta el #16. Luego lo deshabilitamos, permitiendo que se habilite IC2. El segundo 74154 acitva los LED 17 al 32 y luego el ciclo se repite.

La función del flip flop FF5 es habilitar un demultiplexor mientras deshabilita el otro. La entrada habilitadora del 74154 es activa en bajo. Por tanto, cuando Q es baja y -Q es alta, IC1 se habilita mientras IC2 se deshabilita, y visceversa. Puesto que las salidas del FF5 cambian de estado cada 16 pulsos, primero se habilita IC1 y luego IC2.

Finalmente el flip flop FF6 (que es un divisor más de la serie de flip flops en cascada) tiene u LED acoplado a sus salida Q.