RULETA DIGITAL
Proyecto de Sistemas Digitales Ruleta Digital 1. Intr Introd oduc ucci ción ón
Con el advenimiento de la microelectrónica, el hombre moderno ha visto apar aparec ecer er ante ante sí na na se seri rie e inte interm rmin inab able le de ma mara ravi vill llas as co cons nsid ider erad adas as imposibles hace nas cantas d!cadas" El relo# electrónico di$ital ha venido despla%ando al relo# mec&nico del mercado ' se considera (e en n )tro no le#ano lo eliminar& por completo" La calcladora electrónica ha sido per)eccionada a $rado tal de (e na calcladora de bolsillo pede e)ectar operaciones operaciones matem&ticas matem&ticas (e las primeras primeras comptadoras comptadoras de la post$erra post$erra *+e$nda Gerra ndial- no podían llevar a cabo, am!n de ocpar edi.cios enteros" Las comnicaciones por sat!lite se han convertido en na realidad pr&ctica" Este pro'ecto, en s )orma m&s $eneral, es n dispositivo electrónico capa% de prop propor orci cion onar ar el real realis ismo mo (e (e brin brinda dan n las las rlet rletas as en n ce cent ntro ro de atracciones" A di)erencia de las rletas de natrale%a mec&nica (e son implsadas inicialmente por la mano del operario, lo (e la hace $irar hasta detenerse lentamente en no de los n/meros previamente demarcados sobre ellas, la rleta di$ital con sonido constit'e la versión electrónica de la rleta de casino, en donde por economía de componentes ' )acilidad, el n/mero de opciones disponibles ha sido redcida a 0" 2. Obje Objeti tivo vos s
+imlar ' comprobar e2perimentalmente el )ncionamiento de na rleta di$ital sando circitos inte$rados" Comprender la ló$ica (e se sa en na rleta di$ital" 3. Marc Marco o eó eóri rico co
3!om"uerta lógica# Una Una co comp mpe ert rta a ló$i ló$ica ca,, es n dispo disposi siti tivo vo elec electr trón ónic ico o co con n na na )nc )nció ión n booleana" +man, mltiplican, nie$an o a.rman, incl'en o e2cl'en se$/n ss ss prop propie ieda dade dess ló$ic ló$icas as"" +e ped peden en apli aplica carr a tecn tecnol olo$ o$ía ía elec electr trón ónic ica, a, el!ctrica, mec&nica, hidr&lica ' nem&tica" +on circitos de conmtación inte$rados en n chip" $!om"uerta %&D#
Una comperta A4D tiene dos entradas como mínimo ' s operación ló$ica es n prodcto entre ambas, no es n prodcto aritm!tico, an(e en este caso coincidan" 56bserva (e s salida ser& alta si ss dos entradas est&n a nivel alto"
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RULETA DIGITAL
$!om"uerta OR
Al i$al (e la anterior posee dos entradas como mínimo ' la operación ló$ica, ser& na sma entre ambas""" 7eno, todo va bien hasta (e 1 8 1 9 1, el tema es (e se trata de na comperta 6 Inclsiva es como a ':o b, "Es decir, basta (e na de ellas sea 1 para (e s salida sea tambi!n 1"
$!om"uerta &O
+e trata de n inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por e#emplo; si pones s entrada a 1 *nivel alto- obtendr&s en s salida n < *o nivel ba#o-, ' viceversa" Esta comperta dispone de na sola entrada" + operación ló$ica es i$al a la invertida"
3'li" 'lo" () Es vers&til ' es no de los tipos de =ip3=op m&s sados" + )ncionamiento es id!ntico al del =ip3=op +3R en las condiciones +ET, RE+ET ' de permanencia de estado" La di)erencia est& en (e el =ip3=op >3? no tiene condiciones no v&lidas como ocrre en el +3R" Este dispositivo de almacenamiento es temporal (e se encentra dos estados *alto ' ba#o-, c'as entradas principales, > ' ?, a las (e debe el nombre, permiten al ser activadas@ >@ El $rabado *set en in$l!s-, pesta a 1 ó nivel alto de la salida" ?@ El borrado *reset en in$l!s-, pesta a < ó nivel ba#o de la salida" +i no se activa nin$na de las entradas, el biestable permanece en el estado (e poseía tras la /ltima operación de borrado o $rabado" A di)erencia del biestable R+, en el caso de activarse ambas entradas a la ve%, la salida ad(irir& el estado contrario al (e tenía" $Decodi*cador
RULETA DIGITAL Un decodi.cador o descodi.cador es n circito combinacional, c'a )nción es inversa a la del codi.cador, esto es, convierte n códi$o binario de entrada *natral, 7CD, etc"- de 4 bits de entrada ' líneas de salida *4 pede ser cal(ier entero ' es n entero menor o i$al a
N
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-, tales
(e cada línea de salida ser& activada para na sola de las combinaciones posibles de entrada" Estos circitos, normalmente, se selen encontrar como decodi.cador : demltiple2or" Esto es debido a (e n demltiple2or pede comportarse como n decodi.cador" $Resistencia#
+e le llama resistencia a la i$aldad de oposición (e tienen los electrones para despla%arse a trav!s de n condctor" La nidad de resistencia en el +istema Internacional es el ohmio, (e se representa con la letra $rie$a ome$a *-, en honor al )ísico alem&n Geor$e 6hm, (ien descbrió el principio (e ahora lleva s nombre $imer +++
El tempori%ador IC BBB es n circito inte$rado *chip- (e se tili%a en na variedad de tempori%ador ' se aplica en la $eneración de plsos ' de oscilaciones" El BBB pede ser tili%ado para proporcionar retardos de tiempo, como n oscilador, ' como n circito inte$rado =ip3=op" $Diodo
Un diodo es n componente electrónico de dos terminales (e permite la circlación de la corriente el!ctrica a trav!s de !l en n solo sentido" Este t!rmino $eneralmente se sa para re)erirse al diodo semicondctor, el m&s com/n en la actalidad; consta de na pie%a de cristal semicondctor conectada a dos terminales el!ctricos" $!a"acitor
Un condensador *en in$l!s, capacitor, nombre por el cal se le conoce )recentemente en el &mbito de la electrónica ' otras ramas de la )ísica aplicada-, es n dispositivo pasivo, tili%ado en electricidad ' electrónica, capa% de almacenar ener$ía sstentando n campo el!ctrico" Est& )ormado por n par de sper.cies condctoras, $eneralmente en )orma de l&minas o placas, en sitación de in=encia total *esto es, (e todas las líneas de campo el!ctrico (e parten de na van a parar a la otra- separadas por n material diel!ctrico o por el vacío" Las placas, sometidas a na di)erencia de potencial, ad(ieren na determinada car$a el!ctrica, positiva en na de ellas ' ne$ativa en la otra, siendo nla la variación de car$a total" ,. Materiales •
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Timer BBB Resistencias de 330 Ω , 10 K Ω , 100 K Ω Diodo 14<< Capacitor de 100 μF , 1 μF , 10 nF lsador Comperta A4D TTL
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Comperta 6R TTL 0 Comperta 46T TTL < lip lop >? TTL 11 Decodi.cador de bits TTL 1B Decodi.cador de se$mentos TTL L+ Led de diversos colores Displa' Hnodo Com/n Cable estaado rotoboard
+. 'uncionamiento
La rleta di$ital diseada en este pro'ecto )nciona de la si$iente )orma@ al presionar el plsador se envía na seal se encienden los leds na detr&s de otro drante n cierto periodo de tiempo hasta (e se detiene, cada led esta enmerado ' se pede visali%ar en dos displa'" ara (e todo esto ocrra se va a describir los circitos hechos ' se va a anali%ar s )ncionamiento" 'uncionamiento del circuito de la ruleta
ara s )ncionamiento se hicieron dos seales de clocJ, na astable de )recencia variable ' otra monoestable con n plsador para s activación (e )eron conectadas a na comperta A4D con la .nalidad de (e cada ve% (e se presione el plsador del monoestable este va a (edar por n periodo de tiempo activado mandando n 1 a la comperta A4D, el astable como s )nción es enviar < ' 1 de manera atom&tica cada ve% (e mande n 1 como en la otra entrada tambi!n se tiene n 1 la comperta va a tener como salida n 1" Esta salida de la comperta va a ir conectada a la entrada de clocJ del lip lop >?" ara el )ncionamiento de este los lip lop (e son B en total ss ´ entradas >, ?, P son conectadas a Kcc, s entrada C es conectada a n circito de ato reset; la salida del primer lip lop es el L+7 ' va conectada al clocJ del si$iente do lip lop, de i$al manera la salida de este va conectado al 0er, esto se repite hasta lle$ar al /ltimo (e s salida es el +7" ´
Las cinco salidas est&n en binario pro ' dan n n/mero de B bits (e van a ser conectadas a las entradas de los dos decodi.cadores de bits (e se tienen, como sobra n bit, este va a ser el +7 (e va a ir conectado a n decodi.cador ' s ne$ación al otro, esto se hace para (e cando se ten$an los primeros 1M estados solo )ncione n decodi.cador 'a (e la salida del +7 esta en < ' este inte$rado se activa si ss entradas de validación est&n en <; cando lle$e al estado 1 la salida del +7 ser& 1 ' s ne$ación ser& <, esto inhabilitara al 1er decodi.cador ' pondr& en )ncionamiento al se$ndo" El circito de la rleta es el si$iente@
RULETA DIGITAL
'uncionamiento del circuito "ara la visuali-ación en dis"lay
De las salidas de los lip lop se obtiene n nmero de B bits en binario pro, de esta )orma no se pede visali%ar en displa', así (e se tiene (e convertir a 7CD, para esto se so el apa de ?arna$h" La tabla de verdad es la si$iente@ &
/stado
%
0
!
D
/
1 2 3 , + 4 5 6 1 11 12 13 1, 1+ 1 14 15
1 0 B M F N 1< 11 1 10 1 1B 1M 1 1F 1N
< < < < < < < < < < < < < < < < 1 1 1
< < < < < < < < 1 1 1 1 1 1 1 1 < < <
< < < < 1 1 1 1 < < < < 1 1 1 1 < < <
< < 1 1 < < 1 1 < < 1 1 < < 1 1 < < 1
< 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 <
B
D/!/&%S
1 < < < < < < < < < < < < < < < < < < <
< < < < < < < < < < < < < < < < < < <
0 < < < < < < < < < < < < < < < < < < <
&ID%D/S
< < < < < < < < < < 1 1 1 1 1 1 1 1 1
B < < < < < < < < 1 1 < < < < < < < < 1
M < < < < 1 1 1 1 < < < < < < 1 1 1 1 <
< < 1 1 < < 1 1 < < < < 1 1 < < 1 1 <
F < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 <
RULETA DIGITAL < 1 0 B M F N 0< 01 0
16 2 21 22 23 2, 2+ 2 24 25 26 3 31
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
< < < < < 1 1 1 1 1 1 1 1
< 1 1 1 1 < < < < 1 1 1 1
1 < < 1 1 < < 1 1 < < 1 1
1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1
< < < < < < < < < < < < <
< < < < < < < < < < < < <
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 < < < < < < < < < < 1 1
Donde@ %707!7D7/# +on las salidas de los lip lop >? en binario pro 172737,7+77475# +on las salidas en 7CD
De la tabla se obtvo lo si$iente@ 1 y 2 : GND 3:
( C + B ) A
´ BD + A ´ BC + BCD + A BC ´ 4 : A ´ B CD ´ + A BC ´ 5 : A
´ D + ABC D
´ C + A ´ CD + A CD ´ + AB C ´ 6 : AB ´ D + ´ ´ BC D ´ + A BCD + A 7 : AB
´ + AB C ´ D BCD
8 : E
El circito de las nidades es el si$iente@
M
1 < < < < < < < < 1 1 < <
< < < < < 1 1 1 1 < < < <
< < < 1 1 < < 1 1 < < < <
1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1
RULETA DIGITAL
El circito de las decenas es el si$iente@
RULETA DIGITAL
. !onclusiones •
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El si$iente pro'ecto trata sobre el diseo de na rleta di$ital ' s )ncionamiento diseado por circitos inte$rados" ara poder visali%ar el n/mero de led en displa' es recomendable tratar de redcir lo m&s posible las ecaciones para redcir el n/mero de inte$rados a sar" +e saron resistencias de 330 Ω para (e los leds ilminen m&s" +e saron inte$rados TTL 'a (e el volta#e sado es de Bv"
4. %ne8os
!ircuito de las nidades
F
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Probando el circuito de las unidades
Ma9ueta y circuito del "royecto
N
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%rmando la ma9ueta
!ircuito de la Ruleta y las Decenas
1<
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!ircuito de la Ruleta
Ma9ueta terminada
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