Circuitos de Pulsos-Reloj Digital Con Alarma

(66.19)

TRABAJO PRÁCTICO: RELOJ DIGITAL CON ALARMA

Profesores: Ing. J. Fuchs – Ing. R. Hentschel 2do. Cuatrimestre - 2012

Alumno: Flores, Santiago Miguel Padrón Nº: 79.503

66.19 Circuito de Pulsos TP-Reloj Digital con Alarma

Flores, Santiago M. (79.503) 2do. Cuatrimestre - 2011

íNDICE 1.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ............................................................................................... 3

2.

DIAGRAMA EN BLOQUES ......................................................................................................... 3

3.

DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO ..................................................................................... 4

4.

CIRCUITOS ............................................................................................................................... 10 4.1 4.2

5.

ESQUEMÁTICO ................................................................................................................................. PLACA .............................................................................................................................................

10 11

LISTA DE MATERIALES ........................................................................................................... 13

2


1.


ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

El proyecto presentado consiste de un Reloj Digital con Alarma sonora, programable. Las especificaciones técnicas se detallan a continuación:   

2.

Tensión de alimentación: 6 - 20 Volts (Corriente Continua). Conexión para parlante de 8 Ohms. Volumen de Parlante: Fijo.

DIAGRAMA EN BLOQUES

A continuación se presenta el diagrama en bloques del equipo propuesto.

3


3.


DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO

El proyecto consta diferentes bloques funcionales, que se detallan a continuación: 

Fuente de alimentación: Consta del regulador de tensión LM-7805, que entrega una salida estabilizada de 5 Volts, cuando la entrada de tensión se encuentra entre 6 y 20 Volts, de corriente continua.



Generador de Pulsos de Reloj: Este bloque del proyecto, esta construido con un integrado NE-555, en configuración Astable, como se ve a continuación:

Los resistores, R1, R2, R3 y C4, establecen el período de oscilación del circuito. R1 es un resistor variable, lo que permite ajustar dicho período. Por su parte, R2 se coloca en serie con R1, para evitar que la alimentación quede directamente conectada a la pata 7 del integrado lo cual podría quemarlo. 

Llaves selectoras: El circuito consta de dos llaves selectoras, una de las cuales tiene 3 posiciones posibles y la otra 2. En el primer caso, se trata de la llave que permite seleccionar si se desea ajustar la hora del reloj (posición extrema derecha), si se visualiza la hora actual (posición central) o si se desea configurar la alarma (posición extrema izquierda). Por otro lado, la llave

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de 2 posiciones sirve para habilitar o apagar la alarma. Cabe destacar que, una vez que comienza a sonar la alarma, sólo podrá apagarse al cambiar la posición de esta última llave.



Pulsadores: El circuito presenta dos pulsadores los cuales permiten incrementar las horas y los minutos, tanto del reloj como de la alarma siempre dependiendo de la posición de la llave selectora de 3 posiciones. Esto es, si la llave selectora se encuentra en la posición de configurar el reloj, se incrementaran las horas y los minutos del reloj, en cambio, si se encuentra en la posición de configurar alarma, se incrementarán las horas y los minutos de la alarma, mientras que si se encuentra en la posición central, no producirán cambio alguno. Esta parte del circuito, consta de los pulsadores propiamente dichos, más un par de compuertas NAND en configuración de Flip Flop R-S, que oficia de circuito anti-rebote.



Reloj Digital: Consta de 3 contadores de decadas dobles 74HC390. Cada uno de estos integrados se encarga de contar los segundos, los minutos y las

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horas respectivamente. Se utilizaron además compuertas AND para permitir el reseteo de los contadores al llegar a 60 segundos y 60 minutos. Por su parte, como se trata de un reloj de 12 horas, a la salida del contador de horas, se colocó un inversor para lograr el cambio de la hora 12 a la 1.



Reloj de la Alarma: Para configurar la alarma se usaron contadores con similar configuración a la vista previamente. Sin embargo, en este caso sólo se utilizaron contadores para horas y minutos.



Multiplexores: En diversos bloques del circuito se debieron multiplexar señales provenientes de distintas fuentes. En todos los casos se utilizaron los circuitos integrados 74HC157, los cuales proveen en un mismo encapsulado 4 multiplexores de dos señales. A continuación se muestra el esquemático del utilizado para seleccionar la fuente de señal de los contadores del reloj digital.

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


Displays de Leds: Se colocaron 4 displays de Leds de 7 segmentos cátodo común, para visualizar tanto la hora real como la hora de la alarma. En el siguiente esquemático se observa de izquierda a derecha, el multiplexor que selecciona si se mostrará la hora proveniente del reloj o de la alarma, luego el conversor BCD a 7 segmentos, para lo cual se utilizó el circuito integrado 4511, finalizando en los respectivos resistores limitadores de corriente de cada uno de los leds de cada segmento.



Comparadores: Para comparar la hora real con la hora a la que se configura la alarma se utilizaron los circuitos integrados 74HC688. Los mismos permiten comparar 2 palabras de hasta 8 bits cada una y entregan una señal baja cuando detectan la igualdad. Como se ve en el esquemático siguiente se utilizaron a la salida de cada comparador un par de inversores, y compuertas NAND en configuración de Flip Flop R-S, lo cual permite que al producirse la igualdad entre la hora del reloj y la hora de la alarma, comienza a sonar la alarma y solo sea apagada con la llave selectora, sin importar cuanto tiempo transcurra.

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


Alarma sonora: Para la alarma sonora se utilizan dos circuitos integrados ICM7555, que es la versión CMOS del NE-555. Se decidió utilizar estos integrados ya que consumen mucha menos corriente que su par bipolar, lo cual permite que directamente lo conectemos a la salida de las compuertas. El funcionamiento de este bloque, básicamente consiste en que el primer 555 genera una señal en diente de sierra de aproximadamente 0,5 segundos de período, que sirve para modular el tono producido por el segundo integrado que funciona como estable excitando la etapa de potencia. El transistor Q1 se utiliza en este caso como etapa amplificadora de la señal de salida.

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La velocidad de las variaciones se pueden modificar cambiando el capacitor de 47µF, mientras que se puede modificar el tono cambiando el capacitor de 47nF.

9


4.

CIRCUITOS

4.1

Esquemático


10


4.2


Placa

A continuación se presenta como se ve la cara superior de la placa:


4.2


Placa

A continuación se presenta como se ve la cara superior de la placa:



Y por último se muestra la capa inferior del circuito:

12


5.


LISTA DE MATERIALES

Para la realización del proyecto se utilizan los siguientes materiales: Item Cantidad

Referencia

Valor

1

1

C1

1uF

2

1

C2

100nF

3

1

C3

10nF

4

1

C4

1uF

5

1

C5

47uF

6

1

C6

47nF

7

4

D1,D2,D3,D4

TIL309

8

2

D6,D5

1N4148

9

1

J1

CONEX. ALIM.

10

1

J2

CONEX. AL PARLANTE

11

1

R1

1M

12

2

R2,R37

1K

13

1

R3

470K

14

8

R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R36 100K

15

24

R11,R12,R13,R14,R15,R16,

220

R17,R18,R19,R20,R21,R22, R23,R24,R25,R26,R27,R28, R29,R30,R31,R32,R33,R34 16

1

R35

68K

17

1

R38

2,2K

18

1

S1

SWITCH 1X3 Pos.

19

1

S2

SWITCH 1X2 Pos.

20

2

S3,S4

PULSADORES NA/NC

21

1

U1

LM7805

22

1

U2

NE555

23

2

U3,U26

74HC04

24

2

U19,U4

74HC00

25

5

U5,U13,U14,U15,U16

74HC157

26

5

U6,U7,U8,U10,U11

74HC390

27

2

U9,U12

74HC08

28

2

U17,U18

74HC688

29

4

U20,U21,U22,U23

4511

30

2

U25,U24

ICM7555

13

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