El objetivo del laboratorio es entender las funciones de circuitos integrados como el temporizador 555, decodificador 7 segmentos, demultiplexor y contador. Estos circuitos se pueden usar para convertir números binarios a BCD y viceversa, codificar una pantalla de 7 segmentos, y generar pulsos y oscilaciones.

1. 1 ) OBJETIVO :
El objetivo del laboratorio N°4 es tratar de entender las funciones de los circuitos
integrados siguientes:
- Timer 555
- Decodificador 7 segmentos
- Demultiplexor 1:8 , 4:16
- Contador
Convertir números binarios a código BCD y viceversa.
Demostrar la codificación de una pantalla de 7 segmentos.
Entender en que se puede aplicar esos CIs.
2) FUNDAMENTO TEORICO
EL TIMER 555
El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una
variedad de aplicaciones y se aplica en la generación de pulsos y de oscilaciones.
El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un
oscilador, y como un circuito integrado flip-flop. Sus derivados proporcionan hasta
cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Introducido en 1971
porSignetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su facilidad de
uso, precio bajo y la estabilidad. Lo fabrican muchas empresas en bipolares y
también en CMOS de baja potencia. A partir de 2003, se estimaba que mil
millones de unidades se fabricaban cada año.
Descripción de las patillas del temporizador 555
Pines del 555.

2.  GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente
tierra (masa).
 Disparo (normalmente la 2): Es donde se establece el inicio del tiempo de
retardo si el 555 es configurado como monoestable. Este proceso de disparo
ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje de alimentación. Este
pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo
la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra
vez.
 Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación
del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u
otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc)
menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la
ayuda de la patilla de reinicio (normalmente la 4).
 Reinicio (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios,
pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se
utiliza hay que conectarla a alimentación para evitar que el temporizador se
reinicie.
 Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el
modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi
desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos).
Así es posible modificar los tiempos. Puede también configurarse para, por
ejemplo, generar pulsos en rampa.
 Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que se
utiliza para poner la salida a nivel bajo.
 Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el
condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
 Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es la patilla donde se
conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 V hasta 16 V.
Multivibrador Astable

3. Esquema de la aplicación de multivibrador astable del 555.
Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda
cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del
circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un
nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La duración de estos
tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, según las fórmulas siguientes:
[segundos]
y
[segundos]
La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:
el período es simplemente:
También decir que si lo que queremos es un generador con frecuencia variable,
debemos variar la capacidad del condensador, ya que si el cambio lo hacemos
mediante los resistores R1 y/o R2, también cambia el ciclo de trabajo o ancho de
pulso (D) de la señal de salida según la siguiente expresión:
Hay que recordar que el período es el tiempo que dura la señal hasta que ésta se
vuelve a repetir (Tb - Ta).
CORRECCIÓN: Para realizar un ciclo de trabajo igual al 50% se necesita colocar
el resistor R1 entre la fuente de alimentación y la patilla 7; desde la patilla 7 hacia
el condensador se coloca un diodo con el ánodo apuntando hacia el condensador,
después de esto se coloca un diodo con el cátodo del lado del condensador
seguido del resistor R2 y este en paralelo con el primer diodo, además de esto los
valores de los resistores R1 y R2 tienen que ser de la misma magnitud.

4. Multivibrador monoestable
Esquema de la aplicación de multivibrador monoestable del 555.
En este caso el circuito entrega un solo pulso de un ancho establecido por el
diseñador.
El esquema de conexión es el que se muestra. La fórmula para calcular el tiempo
de duración (tiempo en el que la salida está en nivel alto) es:
[s]
[segundos]
74193 Contador/Descontador de 4 bits programable.
Este circuito integrado es un contador/descontador programable de 4 bits con
carga de datos paralelo. Dispone de dos salida de sobrepasamiento para contajes
en cascada, así como de dos entradas de control del contaje, ascendente o
descendente.
Pines:
La relación de pines de este integrado es la siguiente:
UP: Pin de entrada de pulsos a contar de forma ascendente. El avance del contaje
se realiza con cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.
DOWN: Pin de entrada de pulsos a contar de forma descendente. El avance del
descontaje se realiza cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.
CLR: Pin de reset. Entrada sin inversión.

5. : Pin de carga de los datos de entrada. Cuando se da un flanco ascendente
de la señal de reloj y este pin tiene un nivel lógico bajo, se realiza la carga del dato
de preselección de las entradas A, B, C y D. Entrada con inversión.
QA, QB, QC, QD: Pines de salida del contaje. Estos pines indican el valor del
contaje. QA es el bit de menor peso (LSB). Salidas sin inversión.
: Pin de sobrepasamiento del contaje ascendente. Cuando el contador se
encuentra en el máximo estado (1111) esta señal pasará a estado lógico bajo.
Esta señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado máximo de contaje.
Salida con inversión.
: Pin de sobrepasamiento del contaje descendente. Cuando el contador se
encuentra en el mínimo estado (0000) esta señal pasará a estado lógico bajo. Esta
señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado mínimo de contaje.
Salida con inversión.
A, B, C, D: Pines de entrada de datos de entrada. Estos pines indican el valor de
carga del contaje para realizar un contaje programado. La carga de estos pines se
hace de forma paralela y de forma síncrona. A es el bit de menor peso (LSB).
Entradas sin inversión.
Funcionamiento:
Un nivel lógico alto en la entrada CLR pone todas las salidas a valor lógico bajo.
Para realizar la carga del valor de las entradas de datos se deberá meter un nivel
lógico bajo en la entrada . La función de contaje esta deshabilitada mientras
la señal se encuentre a nivel lógico bajo. El contador dispone de dos
entradas de control del contaje (UP y DOWN), mediante las cuales se selecciona
el tipo de operación a realizar, contaje o descontaje respectivamente. El contaje
empieza cuando estos pines se encuentran en los estados que indica la tabla de
función así como el descontaje. Para saber cuando se ha llegado al estado
máximo del contaje o estado mínimo del contaje se disponen de dos pines de
salida que lo indican poniéndose a nivel lógico bajo mientras dure el estado
correspondiente ( y respectivamente). Estos funcionamientos se pueden
observar en la siguiente tabla de función.

6. CIRCUITO 74154 TTL
El circuito integrado 74154 o subfamilia (74LS154, 74F154, 74S154, 74HCT154,..)
es un circuito integrado que tiene la función de decodificador / demultiplexor
binario de 4 bits (1:16).

7. Con las cuatro entradas que posee el circuito podemos realizar 16 combinaciones
diferentes, de 0000 a 1111 que nos activaran una de las salidas Yn.
Las salidas son del tipo Totem pole.
La relación de pines de este integrado es la siguiente:
 A_SEL , B_SEL, C_SEL y D_SEL: Entradas de selección, según la
combinación binaria que coloquemos tendremos activada la salida
Yn correspondiente.
 G1 y G2: Entradas de validación o datos activas a nivel bajo (0V), tenemos
que
tener las dos activas a nivel bajo para que funcione el decodificador..

8.  Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9, Y10, Y11, Y12, Y13, Y14, Y15:
Salidas del decodificador activas a nivel bajo (0V), solo puede haber una
activa a nivel bajo.
En la imagen se pude ver el esquema y la tabla de verdad.
El circuito 74138 dispone de una variable menos de entrada y 8 salidas. Y
el circuito 74139 dispone de dos decodificadores de 2 bits(1:4).
INPUT OUTPUT
D_SEL C_SEL B_SEL A_SEL G1 G2 Yn=L
X X X X X X –
X X X X X H –
L L L L L L 0
L L L H L L 1
L L H L L L 2
L L H H L L 3
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
H H H H L L 15
Tabla de la verdad del 74154
CIRCUITO 74138 TTL
El circuito integrado 74138 o subfamilia (74LS138, 74F138, 74S138, 74HCT138,..)
es un circuito integrado que tiene la función de decodificador / demultiplexor
binario de 3 bits (1:8).
Con las tres entradas que posee el circuito podemos realizar 8 combinaciones
diferentes, de 000 a 111 que nos activaran una de las salidas Yn.

9. Este circuito integrado se utiliza mucho para seleccionar memorias y periféricos en
el espacio de memoria de los sistemas con microprocesadores.
La habilitación del 74138 se activa sólo cuando se cumple la siguiente ecuación de
las patillas de entrada.
E = G1 * G2A * G2B
Utilizando la formula anterior podemos hacer decodificaciones de mas salidas,
activando o desactivando la habilitación se pueden conectar en cascada mas
circuitos para realizar decodificaciones mayores. Aunque si queremos un
decodificador que tenga una entrada mas y el doble de salidas ya tenemos
el circuito 74154.
El tiempo de retardo o propagación del 74LS138 es de unos 22nS.
Las salidas son del tipo Totem pole.
La relación de pines de este integrado es la siguiente:

10.  A, B, C: Entradas de selección, según la combinación binaria que
coloquemos tendremos activada la salida Yn correspondiente.
 G1, G2A, G2B: Entradas de validación, la primera activa a nivel alto y las
dos siguientes a nivel bajo, si no cumplimos estas condiciones el
decodificador no funcionara.
 Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8: Salidas del decodificador activas a nivel
bajo (0V), solo puede haber una activa a nivel bajo.
INPUT OUTPUT
C B A G1 G2A G2B Yn=L
X X X L X X –
X X X X H X –
X X X X X H –
L L L H L L 0
L L H H L L 1
L H L H L L 2
L H H H L L 3
H L L H L L 4
H L H H L L 5
H H L H L L 6
H H H H L L 7
Tabla de la verdad del 74138
CIRCUITO 7447 TTL
El circuito integrado 7447 o subfamilia (74LS47, 74F47, 74S47, 74HCT47,..) es un
circuito integrado que convierte el código binario de entrada en formato BCD a
niveles lógicos que permiten activar un display de 7 segmentos de ánodo común
en donde la posición de cada barra forma el número decodificado.

11. Si queremos utilizar tecnología CMOS tenemos el 4511.
Las salidas del circuito hacia los segmentos del display son encolector abierto.
Pudiendo de esta manera controlar display que consuman 40 mA máximo por
segmento.
las funciones LT, RBI yBI/RBO. Como indican los círculos del símbolo lógico,
todas las salidas (de a a g) son activas a nivel bajo, al igual que lo son LT (Lamp
Test), RBI (Ripple Blanking Input) y BI/RBO (Blanking Input/Ripple Blanking
Output).
Cuando se aplica un nivel bajo a la entrada LT y la entrada BI/RBO está a nivel
alto, se encienden todos los segmentos del display. La entrada de comprobación
se utiliza para verificar que ninguno de los segmentos está fundido.
La supresión de cero es una característica utilizada en displays de varios dígitos
para eliminar los ceros innecesarios. Por ejemplo, en un display de 6 dígitos, el
número 6,4 podría mostrarse como 006,400 si no se eliminaran los ceros.
La supresión de ceros al principio de un número recibe el nombre de supresión
anterior de cero, mientras que si son los últimos los que se eliminan se denomina
supresión posterior de cero.

12. Este decodificador sirve para mostrar salidas decimales a entradas binarias. Las
entradas pueden estar dadas por cualquier dispositivo que tenga 4 salidas
digitales como un puerto de un PIC o un micro, o utilizando switches para
conmutar los unos y ceros como en el ejemplo de circuito propuesto.
Si queremos utilizar un modelo de display de cátodo común tendremos que utilizar
el circuito integrado 7448.
En la última imagen se observa que en la serie 7447 y 7448 en el dígito 6 y 9
tienen un segmento menos que en la serie 74247 y 74248.
INPUT IN/OUTPUT OUTPUT
D C B A LT RBI BI/RBQ Q
X X X X L X H 8
X X X X X X L –
L L L L H L L –
L L L L H H H 0
L L L H H X H 1
L L H L H X H 2
. . . . . . . .
. . . . . . . .
. . . . . . . .
H H H H H X H 15
Tabla de la verdad del 7447

13. MATERIALES O INSTRUMENTO
CI 7404, 7400
Fuente de 5v
Resistencias
Capacitor
Potenciómetro
Cables de conexión
Decodificador 7 segmentos
Circuito integrado 74ls47
Circuito integrado 74ls193

14. Circuito integrado 74154
74ls138

17. 5) interpretación del circuito
Hemos implementado un decodificador de 2 a 4 lineas (2 de entrada y cuatro de
salida). Las entradas I0 e I1 represente de 0 a 3 en código decimal. Tambien
consta de una entrada enable que permite habilitar el sistema de acuerdo a su
valor lógico ( 1 circuito activo y 0 circuito no activo). Según el valor de las 2
entradas se activara una de las 4 salidas.
Se podría aplicar para direccionar espacios de memoria, en este caso con 2
entradas se puede direccionar 4 espacios de memoria.
Enable I1 I0 Y3 Y2 Y1 Y0
0 X X 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 1
1 0 1 0 0 1 0
1 1 0 0 1 0 0
1 1 1 1 0 0 0

18. 6) Observación y recomendación
Los circuitos integrados hechos en este laboratorio como contador decodificador
mux demux 555 esta fabricado o se hace a base de compuertas lógicas y flip
flops.
Es muy importante saber el funcionamiento de estos CIs uno por uno para poder
armar uno circuito con un determinado funcionamiento aplicado a la vida cotidiana.
7) Bibliografia
http://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/DecG9_09.pdf
http://www.unicrom.com/Dig_decodificadores.asp
http://electronica-teoriaypractica.com/circuito-7447-ttl/
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/030101.htm
Roger Tokheim, Electronica digital 7ma edición
Floid dispositivos electrónico