Contador binario de 3 bits

PIEZAS Y MATERIALES

• Temporizador 555 IC (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1723)
• Un diodo de "conmutación" 1N914 (catálogo de Radio Shack n. ° 276-1122)
• Dos resistencias de 10 kΩ
• Un condensador de 100 µF (catálogo de Radio Shack n. ° 272-1028)
• 4027 flip-flop doble J-K (catálogo de Radio Shack n. ° 900-4394)
• LED de gráfico de barras de diez segmentos (catálogo de Radio Shack n. ° 276-081)
• Tres resistencias de 470 Ω
• Una batería de 6 voltios

¡Precaución! El 4027 IC es CMOS y, por lo tanto, es sensible a la electricidad estática.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 10:“Multivibradores”

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 4, capítulo 11:"Contadores"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Cómo utilizar el temporizador 555 como oscilador de onda cuadrada
• Cómo hacer un contador asíncrono usando flip-flops J-K

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

En cierto sentido, este circuito "hace trampa" al usar solo dos flip-flops J-K para hacer un contador binario de tres bits. Normalmente, se usarían tres flip-flops, uno para cada bit binario, pero en este caso, podemos usar el pulso de reloj (salida del temporizador 555) como un bit propio. Cuando construya este circuito, encontrará que es un contador "regresivo".

Es decir, su secuencia de conteo va de 111 a 110 a 101 a 100 a 011 a 010 a 001 a 000 y luego vuelve a 111. Si bien es posible construir un contador "ascendente" usando flip-flops JK, esto requeriría más componentes e introducir más complejidad en el circuito.

El temporizador 555 funciona como un oscilador lento de onda cuadrada con un ciclo de trabajo de aproximadamente el 50 por ciento. Este ciclo de trabajo es posible gracias al uso de un diodo para "desviar" la resistencia inferior durante el ciclo de carga del condensador, de modo que la constante de tiempo de carga sea solo RC y no 2RC como sería sin el diodo en su lugar.

Es muy recomendable, en este experimento como en todos los experimentos, construir el circuito en etapas:identificar partes del circuito con funciones específicas y construir esas partes una a la vez, probando cada una y verificando su desempeño antes de construir la siguiente.

Un error muy común de los nuevos estudiantes de electrónica es construir un circuito completo a la vez sin probar secciones del mismo durante el proceso de construcción y luego enfrentarse a la posibilidad de varios problemas simultáneamente cuando llega el momento de finalmente aplicarle energía.

Recuerde que una pequeña cantidad de atención adicional prestada a los detalles cerca del comienzo de un proyecto vale una enorme cantidad de trabajo de resolución de problemas cerca del final. Los estudiantes que cometen el error de no probar partes del circuito antes de intentar operar el circuito completo a menudo piensan (falsamente) que el tiempo que tomaría probar esas secciones no vale la pena, y luego pasan días tratando de averiguar cuáles podrían ser los problemas con su experimento.

Siguiendo esta filosofía, primero construya el circuito del temporizador 555, antes incluso de conectar el 4027 IC en la placa de pruebas. Conecte la salida del 555 (pin n. ° 3) al LED de "bit menos significativo" (LSB) para que tenga una indicación visual de su estado.

Asegúrese de que la salida oscile en un patrón de onda cuadrada lenta (el LED está "encendido" durante aproximadamente el tiempo que esté "apagado" en un ciclo) y que sea una señal confiable (sin comportamiento errático, sin pausas inexplicables ). Si el temporizador 555 no funciona correctamente, ¡tampoco lo hará el resto del circuito contador!

Una vez que se haya comprobado que el circuito del temporizador es bueno, proceda a conectar el 4027 IC en la placa de pruebas y complete el resto de las conexiones necesarias entre él, el circuito del temporizador 555 y el conjunto de LED.