CONTADOR BIDIRECCIONAL CON PRESELECCIÓN.
Introducción.
En esta ocasión vamos a describir cómo es y funciona el dispositivo 74LS192 o su equivalente 74HCTLS192. El SN74LS192 es un contador de décadas Up/Dw en BCD (8421) y es el SN74LS193 es un contador binario de 4 bits Up/Dw. Utiliza entradas separadas de reloj, contador adelante y contador atrás, en el modo de conteo, los circuitos funcionan de forma síncrona. Cambio sincrónico del estado de las salidas con la transición BAJO a ALTO en las entradas de reloj. El funcionamiento síncrono es proporcionado, por tener todos los registros flip-flops simultáneos, de modo que las salidas, cambian juntas según la lógica de control. Este modo de funcionamiento, elimina los picos de conteo de salida que, normalmente se asocian con los contadores asíncronos (ondulación de reloj). Las entradas y salidas son totalmente compatibles con dispositivos TTL, NMOS y CMOS, con un ancho de operatividad de 4,5V a 5,5V.
A la derecha, se muestra el diagrama de los circuitos integrados 74LS192/LS193 así como sus homólogos 74HCTLS192/LS193. Ambos, son contadores Binario/Decimal reversibles, síncronos de 4 bits, Up/Dw, (formados por 4 flip-flops principal - secundario, junto a su lógica), todos están concebidos para minimizar la lógica adicional entre etapas, cuando estos trabajan en cascada. De la misma familia se puede encontrar dispositivos similares el 74LS190/LS191. Las salidas de los cuatro flip-flops maestro-esclavo se disparan por una transición de nivel BAJO a ALTO de cualquiera de las entradas de conteo (reloj). La dirección de conteo se determina, según la entrada de conteo que es pulsada, mientras que la otra entrada de conteo se mantiene alta.
El circuito integrado 74LS192, dispone de cuatro entradas de datos (Da - Dd) para cargar las salidas (Qa - Qd) a un determinado estado, aplicando los datos a dichas entradas. Se aplica el nivel bajo L a la patilla 11 de carga ('load'), esta operación de carga es independiente del nivel de reloj y del estado del contador, a partir de haber aplicado el nivel bajo, en la salida del contador se tendrán los datos de carga en las salidas (Qa, Qb, Qc, Qd). Y a partir de este momento según el nivel aplicado en la entrada de reloj Up/Dw, así hará avanzar o retroceder el contador, hará cambiar el estado previo de las salidas.
En la imagen siguiente, se aprecian la posición y nombre de los pines del CI. Este dispositivo contador tiene dos entradas de reloj; la de conteo ascendente (subida, patilla 5) y la conteo descendente (bajada, patilla 4). La cuenta se produce durante la transición del nivel L a nivel H en cualquiera de estas dos entradas que cambiará el estado de la cuenta, según el nivel aplicado en estas entradas Eu (5) y Ed (4).
La entrada de PAC (puesta a cero, patilla 14, Clear) permite situar las salidas del contador, en el estado 0, cuando se le aplica el nivel H. Esta entrada es igualmente independiente del nivel aplicado en las entradas de carga o de las de conteo, bien ascendente o descendente.
La salida acreedora (descuento o 'Borrow', patilla 13) producirá un impulso de longitud similar al de conteo, cuando el contador alcance el estado 0 y pase a 9. En cambio la salida acarreo ('Carry', patilla 12) producirá un impulso de longitud similar al de conteo, cuando el contador alcance el estado máximo 9 y salte a 0, en el caso del CI 74LS193, por ser binario, lo hará cuando la salida pase de 1111 (F) a 0.
Descripción.
Las entradas de carga de datos (Da-Dd), nos sirven para preestablecer un número de partida en las salidas, llamado preselección, tanto para el conteo ascendente como el conteo descendente ('Up/Dw'), a partir del cual se producirá la cuenta con cada pulso del reloj de entrada. Para cargar el número preseleccionado, la patilla 11 de carga ('Load'), se debe llevar por un instante al nivel L y volver al nivel H permanentemente. Por lo que se entiende que cada vez que se aplique un nivel L a esta patilla 11, se vuelve a cargar el número preseleccionado, con este comportamiento, se puede constituir un divisor de frecuencias, con solo establecer un número en la carga de preselección, aunque demostrar esto no es nuestro cometido ahora.
Para evitar en gran medida que se produzcan problemas parasitarios en este tipo de dispositivos, es recomendable cargar todas las patillas del circuito integrado a un nivel predeterminado, según lo previsto para su funcionamiento y la aplicación que el proyecto requiera. Que quiere decir esto; que debemos conectar una resistencia de 10k entre la patilla que no usemos y el +Vcc si su nivel ha de ser H (Alto) o si ha de ser L (Bajo) se conectará a masa. En cuanto a las entradas de preselección, es conveniente utilizar un preselector rotativo codificado a BCD por cada dígito, como el mostrado más abajo.
Funcionamiento.
El punto de mayor importancia de este dispositivo en esta aplicación práctica, se ha resaltado dentro de un rectángulo, en el que se aprecian 3 puertas NAND correspondientes a un 74LS00, una de ellas conectada a su vez como inversor, además de 1 pulsador de puesta a cero PAC, 1 conmutador arriba-abajo 'Up/Down' y una resistencias de 1k5 de 1/4 W.
De modo que, cuando se aplica una serie de impulsos en la entrada, en esta disposición, los pulsos pasaran por la patilla 2 a la salida 3 de esta puerta para ingresar en la entrada Eu ascendente del circuito integrado 74HCTLS192, independientemente del estado previo de conteo. Si lo que deseamos es descontar una serie de impulsos, debemos cambiar la posición del conmutador C, de modo que la patilla 6 del 74LS11 permanezca a nivel L (0) por lo que los impulsos ahora pasaran por la patilla 5 hacia la patilla Ed de descuento. Los impulsos no pueden pasar a la patilla 3, como antes ya que en la patilla 2 hay un nivel H que impide cualquier salida, según su tabla de la verdad.
Por lo tanto para esta práctica, necesitaremos los siguientes componentes:
- 1 - 74LS11 - 4 puertas NAND de dos entradas.
- 1 - 74LS192 - contador decimal Up-Dw.
- 1 - 74LS47 o CD4511 - Decodificador BCD a 7 segmentos.
- 1 - Preselector codificador de 10 a BCD o un conjunto de 4 interruptores DIL.
- 1 - FD500 - Display a LED de 7 segmentos 1/2 Pulgada.
- 6 - Resistencias de 1k5W de 1/4 de vatio.
Un ejemplo del funcionamiento de este circuito integrado lo podemos ver en la lección 6 y siguientes. A continuación se muestra el diagrama del que hablamos, ver la figura 02.
Fig. 02
A este diagrama esquemático que constituye por sí sólo, un contador de un dígito, al que se le pueden añadir nuevos dígitos en cascada, conectándolos a las salidas SC y SB de éste con las correspondientes EU y ED respectivas del siguiente dígito (cada dígito está formado por este conjunto, excepto el contenido dentro del marco y el pulsador PAC que, es común a todos los dígitos. A la derecha, una imagen de un preselector decodificador rotativo de decimal a BCD, cada dígito necesitará un preselector, con el que fijar el ajuste de inicio de cuenta. No obstante diremos que, si el propósito del proyecto no requiere cambiar esta preselección, estas entradas de carga, pueden fijarse a un cierto número mediante su conexión directa al nivel requerido, garantizando su funcionamiento. Por ejemplo, si ni se necesita el preselector, todas las entradas de carga, se pueden poner a masa (L), ya que cuando llegue a la máxima cuenta volverá a cero (0) y en caso de querer poner a 0 el contador, pulsaremos el botón de PAC.
La figura 03, nos muestra la forma de conectar esquemáticamente entre sí, varios contadores 74HCTLS192 o bien 74LS192, mediante un montaje en serie o cascada, tiene varias formas de conectarse, es interesante ver las hojas de características del fabricante.
Fig. 03 Conexión de tres contadores en serie.
En esta figura 03, se pueden apreciar las líneas de conteo arriba y abajo, las salida de acarreo y descuento así como las comunes para todos ellos de PAC y carga, en un montaje serie asíncrono con propagación retenida entre etapas. Y finalmente, en la siguiente figura se presenta el diagrama de lo descrito para dos dígitos y una salida a un relé.
Conclusión.
Muchos de los dispositivos denominados circuitos contadores que podemos construir mediante un CI estándar, son de características similares y su configuración de puesta en marcha difiere en aspectos concretos, por lo que se recomienda estudiar las características del fabricante. Por otra parte, como ya se ha comentado es conveniente utilizar como preselectores unos dispositivos similares a los de la imagen de arriba. Todo lo descrito, puede aplicarse a otros dispositivos de similares funciones incluso de distintas familias.
