Contador Binario de 3 Bits con Temporizador 555 y Flip-Flops 4027

Contador Binario de 3 Bits con Temporizador 555 y Flip-Flops 4027

Partes y Materiales

• IC temporizador 555 (Radio Shack catálogo # 276‑1723)
• Diodo de conmutación 1N914 (Radio Shack catálogo # 276‑1122)
• Dos resistencias de 10 kΩ
• Capacitor de 100 µF (Radio Shack catálogo # 272‑1028)
• Flip-flop J‑K dual 4027 (Radio Shack catálogo # 900‑4394)
• Barra gráfica LED de 10 segmentos (Radio Shack catálogo # 276‑081)
• Tres resistencias de 470 Ω
• Batería de 6 V

¡Precaución! El IC 4027 es CMOS y altamente sensible a descarga estática. Manipula con precauciones antiestáticas.

Referencias Cruzadas

• Lessons In Electric Circuits, Volumen 4, Capítulo 10: "Multivibradores"
• Lessons In Electric Circuits, Volumen 4, Capítulo 11: "Contadores"

Objetivos de Aprendizaje

• Configurar un temporizador 555 como oscilador de onda cuadrada estable.
• Diseñar un contador descendente asíncrono usando un par de flip-flops J‑K.

Diagrama Esquemático

Ilustración

Instrucciones

Este circuito logra un contador binario de 3 bits usando solo dos flip-flops J‑K. La salida del temporizador 555 suministra el bit menos significativo (LSB), permitiendo que el contador recorra el patrón 111 → 110 → 101 → 100 → 011 → 010 → 001 → 000 y de vuelta a 111. Aunque un contador ascendente es posible, requeriría componentes y complejidad adicionales.

El temporizador 555 se configura como un oscilador de onda cuadrada lento, con ciclo de trabajo del 50 %. Un diodo 1N914 deriva la resistencia inferior durante la fase de carga del capacitor, reduciendo la constante de tiempo de carga de 2RC a RC y asegurando una forma de onda limpia y simétrica.

Recomendamos construir el circuito en etapas: primero ensambla el temporizador 555, luego verifica su salida con el LED LSB. Confirma que el LED se mantiene encendido y apagado por duraciones iguales y que la forma de onda es estable. Una vez verificado el oscilador, inserta el IC 4027 y completa las conexiones restantes. Probar cada sub-circuito antes de alimentar el ensamblaje completo reduce dramáticamente el tiempo de solución de problemas y mejora la confiabilidad.

Sigue estos pasos para ensamblar el contador:

1. Construye el Temporizador 555. Conecta el 555 según el esquema, usando el diodo 1N914 y resistencias de 10 kΩ. Aliméntalo con la batería de 6 V y observa el LED LSB.
2. Verifica la Oscilación. El LED debería parpadear a una tasa lenta y constante. Si el parpadeo es irregular o ausente, verifica el diodo, resistencias y valores del capacitor.
3. Inserta el IC 4027. Coloca el 4027 en el protoboard, respetando el pinout y asegurando exposición estática mínima.
4. Cablea el Contador. Conecta la salida del 555 a la entrada de reloj del flip-flop J‑K. Cablea las salidas del flip-flop a los LEDs restantes y la siguiente etapa del flip-flop según el esquema.
5. Prueba el Circuito Completo. Aplica alimentación a todo el ensamblaje. Observa la secuencia LED: 111 → 110 → … → 000. Si la secuencia es correcta, el contador funciona.
6. Depura si es Necesario. Si la secuencia es incorrecta o los LEDs no se actualizan, verifica nuevamente las conexiones del flip-flop, los niveles lógicos y la fuente de alimentación.

Siguiendo este enfoque modular, ganarás confianza en la solución de problemas y demostrarás sólida comprensión del diseño de osciladores y lógica de contadores asíncronos.