TEMA: Diseño e implementación de un circuito c ircuito de ascensor utilizando multiplexores, demultiplexores, codificadores y decodificadores.
OBJETIVOS: GENERAL: Diseñar un circuito que simule un ascensor mostrando en pantalla la ubicación en la que se encuentre.
ESPECÍFICOS: Revisar el funcionamiento de los mux, demux, codifacores y decodificadores. Utilizar un contador adecuado para la simulación. Utilizar un display para visualizar el dato requerido.
INTRODUCCIÓN: Este dispositivo simula el funcionamiento de un ascensor de 8 plantas. Como en la realidad, el ascensor podrá ser llamado desde cada una de las plantas por medio de unos pulsadores eléctricos; del mismo modo, desde dentro de la cabina podremos elegir el piso de destino. También, el ascensor almacenará las distintas llamadas que se puedan producir desde cada planta, e ira moviéndose en función del orden de llamada.
MARCO TEÓRICO Multiplexores
(Figura 1.- Esquema de un multiplexor)
Los multiplexores son circuitos combinacionales con varias entradas y una salida de datos, y están dotados de entradas de control capaces de seleccionar una de las
entradas de datos para permitir su transmisión desde la entrada seleccionada a la salida que es única. La entrada seleccionada viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos (1) lógicos en las entradas de control. La cantidad de entradas de control que necesitaremos para seleccionar, será el resultado de elevar el 2 a una potencia. Así, por ejemplo, a un multiplexor de 8 entradas le corresponderán 3 de control. Podemos decir que la función de un multiplexor consiste en seleccionar una entrada de entre un número de líneas de entrada y transmitir el dato de un canal de información único. Por lo tanto, es equivalente a un conmutador de varias entradas y una salida. MULTIPLEXOR de 8 a 1 líneas: circuito integrado TTL 74151, contiene un multiplexor con ocho entradas de datos y una salida. Tiene una entrada de inhibición (STROBE G) activa a nivel bajo (0V) y tres entradas de selección (SELECT A, B y C).
(Figura 2.- Tabla de funcionamiento del mux 74151)
Cuando STROBE (G) está a nivel bajo, las entradas SELECT A , B y C seleccionan el canal cuyo dato aparecerá en la salida. Una señal que está multiplexada debe demultiplexarse en el otro extremo.
Demultiplexor
(Figura 3.- Esquema de un demultiplexor)
El demultiplexor (DEMUX) invierte la o peración del multiplexor, el DEMUX tiene una sola entrada de datos que en la salida puede ser distribuida a cualquier canal. El DEMUX también se denomina decodificador y a veces distribuidor de datos, el DEMUX solo permite que los datos fluyan de la entrada a las salidas y no en ambas direcciones. Los DEMUX están disponibles en versiones TTL y CMOS de una entrada y cuatro salidas, una entrada y ocho salidas, una entrada y diez salidas y una entrada y dieciséis salidas.
CIRCUITO INTEGRADO TTL 74138 DECODIFICADOR 3:8/DEMULTIPLEXOR DE 1:8. Este circuito integrado contiene un demultiplexor 1:8, que también puede funcionar como decodificador 3 a 8. La relación de pines de este integrado es la siguiente: A , B y C: entradas de selección activas a nivel alto (5V). E3 : entrada de validación o de dato activa a nivel alto (5V). E2 y E1: entradas de validación activas a nivel bajo (0V). Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7: salidas del demultiplexor activas a nivel bajo (0V).
(Figura 4.- La tabla de verdad y el montaje del demultiplexor)
Para que el circuito funcione como demultiplexor la entrada E3 tiene que estar a 1 y una de las otras dos (E2 ó E1) a 0 . Si E2=0 el dato se introduce por E1 y si E1 =0 el dato se introduce por E2. En ambos casos el dato es activo a nivel bajo al igual que las salidas. Para realizar la decodificación las variables de validación deben valer E1=0, E2=0 y E3=1. Al estar la salida seleccionada a nivel bajo (0V) para visualizar la demultiplexación o la decodificación colocamos el LED de tal manera que se encienda cuando hay 0V a la salida y se apague con 5V en la salida.
DECODIFICADOR Es un dispositivo que a través de procesos lógicos convierte una señal binaria de entrada en una señal de salida que sea más familiar para el usuario que el sistema binario. El circuito integrado 7447 es un circuito que decodifica señales binarias de 4 bits en unas líneas de salida que posterior mente pueden ser representadas por un display de 7 segmentos mostrando los dígitos decimales. A continuación se muestra el datasheet del C.I. 7447 donde se puede observar que los pines 7,1,2 y 6 funcionan como entradas de un numero binario, mientras los pines 9,10,11,12,13,14,15 pertenecen a las líneas de salida y a cada uno de estos pines le corresponde un segmento del display. También se encuentran los pines de alimentación 16+ y 8- y los pines de control.
(Figura 5.- Decodificador BCD CI 7447)
DISPLAY 7 SEGMENTOS Es un dispositivo que cuenta como su nombre lo dice con siete segmentos cada uno con un diodo led, los diodos led van unidos en un punto común que puede ser de cátodo o ánodo, cuando el display es de cátodo común los segmentos se prenderán con señales positivas y si es de ánodo común con señales negativas. Estos displays cuentan con diez pines 7 para los segmentos numéricos, uno para el punto y dos de alimentación, los pines se distribuyen como lo muestra el datasheet de abajo.
(Figura 8.- Display 7 segmentos)
INTERRUPTOR DIP
(Figura 9.- Conjunto de interruptores DIP tipo deslizante)
Un DIP se trata de un conjunto de interruptores eléctricos que se presenta en un formato encapsulado (en lo que se denomina Dual In-line Package), la totalidad del paquete de interruptores se puede también referir como interruptor DIP en singular. Los interruptores DIP permiten al usuario configurar un circuito impreso para un tipo particular de computadora o de uso específico. Las instrucciones de instalación deben decir perfectamente cómo fijar los interruptores del DIP. Los interruptores DIP son siempre interruptores de tipo palanca, en los cuales los centrales tienen dos posiciones posibles "ON" o "OFF" (en vez de por intervalos) y generalmente se puede ver los números 1 y 0. Una de las ventajas históricas del Macintosh sobre el PC es que permitía la configuración de los circuitos incorporando comandos del software en vez de fijar los interruptores DIP. Sin embargo, los nuevos estándares plug and play hicieron que los interruptores DIP se volvieran obsoletos en las PC modernas.
CODIFICADOR
(Figura 10.- Esquema Codificador)
Es un circuito combinacional formado por 2 a la n entradas y n salidas cuya función es tal que cuando una sola entrada adopta un determinado valor lógico (0 o 1, según las propiedades del circuito) las salidas representan en binario el número de orden de la entrada que adopte el valor activo. Los codificadores comerciales construidos con tecnología MSI son prioritarios, esto quiere decir que la combinación presente a la salida será la correspondiente a la entrada activa de mayor valor decimal.
El diseño de un codificador se realiza como el de cualquier circuito combinacional.
CODIFICADOR 74LS148: Este circuito está construido con tecnología TTL es un codificador que tiene 8 líneas de entrada y tres de salida. La principal aplicación es la obtención de un código binario a partir de las líneas procedentes de un teclado. Además de las líneas de entrada y salida de datos, dispone de una entrada de inhibición. Tiene también dos salidas: EO y GS. La primera indica que todas las entradas están a nivel alto; y la segunda nos indica que alguna de las entradas ha sido activada.
(Figura 11.- CI 74148 codificador)
INVERSOR
(Figura 12.- CI 7404 inversor)
El circuito integrado 7404 consta de 6 i nversores con salida. La tabla de la verdad de cada inversor es muy sencilla, simplemente invertimos el valor de la entrada. Los inversores son muy usados en electrónica, gracias a ellos podemos adaptar circuitos que necesitan ser controlados por lógicas inversas. También combinando varios uno detrás de otro podemos generar retardos pequeños, necesarios a veces para acceder a circuitos de forma segura.
RESISTENCIA Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la
llamada ley de Ohm cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra g riega omega, Ω.
(Figura 13.- Resistencias Simbología)
Código del programa PORTB=0x00; DDRB=0xFF;
while (1) { PORTB=0b00000000; delay_ms(500);
// valor de cero // delay de retardo
PORTB=0b00000001; // valor de uno delay_ms(500); PORTB=0b00000010; delay_ms(500); PORTB=0b00000011; delay_ms(500); PORTB=0b00000100; delay_ms(500); PORTB=0b00000101; delay_ms(500); PORTB=0b00000110; delay_ms(500); PORTB=0b00000111; delay_ms(500);
}
DIAGRAMA
CONCLUSIONES De acuerdo a las necesidades para la simulación de un sistema de ascensor se ha utilizado un microcontrolador para realizar el contador de 0 a 7.
Una vez ya analizado correctamente las funciones de los diferentes dispositivos como son el MUX, el DEMUX, el decodificador y el codificador se utilizaran para nuestro proyecto el MUX 74151, el DEMUX 74138, el decodificador 7447 y el codificador 74148. Par la visualización de los datos se utilizara un display 7 segmentos ánodo común. Para realizar los ingresos de datos en el MUX se utilizara un dipswitch.
RECOMENDACIONES Verificar que todos los dispositivos a utilizarse estén en perfectas condiciones. Verificar que los circuitos electrónicos estén polarizados correctamente para evitar daños de los mismos. Utilizar correctamente un microcontrolador para no tener problemas a la hora de probar el funcionamiento del sistema.
