

13 Experiências De
Lógica Digital

APRESENTAÇÃO
A maioria destas experiências são feitas na Placa
de laboratório de Lógica Digital. Quando eles ficarem
mais complexos, você precisará de componentes extras e uma placa de
circuito impresso padrão. No começo, você precisará de um jogo
de terminais (pinos) para ser colocado na placa de circuito
impresso. Para algumas das experiências mais complexas você terá
que cavar mais alguns componentes em sua caixa de peças. Para
estas experiências, a fonte de alimentação pode ser fixada entre 5v
e 9v. Não importa qual voltagem é selecionada. Estas
experiências são para reforçarem sua compreensão na eletrônica
digital utilizando a Placa de laboratório Lógica. Nós
afirmamos a você que tudo está operando como
especificado e que você pode montar as experiências na
placa de circuito impresso ...
TROCANDO A VOLTAGEM
A fonte de alimentação
construída tem e escalas de tensão, são elas: 5v, 9v e 12v.
Antes de mudar a escala da fonte de alimentação para qualquer
outra tensão desligue a Placa de laboratório Lógica, pois a
voltagem de saída poderá subir até a voltagem de entrada que é
de 18v e Isto pode danificar alguns dos chips; As voltagens de 9v e
12v são aproximadas. Se você quiser voltagens precisas, você
terá que ajustar os dois resistores do divisor de tensão até o valor
exato da voltagem de saída ser obtida. A ligação dos blocos é
efetuado com pedaços de fios enrolados aos terminais (pinos)
colocados na placa de circuito impresso. O bloco esquematizados
nas experiências seguintes está conectados com fios. Isto para
você raciocinar o caminho e as interligações dos blocos. Nós não
estaremos apontando o caminho a seguir, assim você terá
oportunidade de fazer funcionar o celebro!!!
CONTADOR PARA DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

O objetivo
desta experiência é mostrar quanto barulho é gerado por um botão
interruptor .
Conecte qualquer botão interruptor que você
achar em sua caixa de materiais entre a alimentação positiva e a
entrada de clock do circuito integrado 4026 .
Reset o
circuito integrado com um jumper para que entre nível
ALTO (a alimentação positiva) no pino reset.
Empurre o botão
interruptor uma vez e veja que número fica registrado no estágio de
leitura, Será possivelmente qualquer número exceto o 1!, Reset
o circuito novamente e repita isto, várias vezes para ver como é
inútil tentar fazer entrar um único pulso de clock com o
aperto de um botão em um circuito digital.
Você vê
que não pode fazer isso acertadamente.
O botão
interruptor deve ser melhorado.
Isto é o
que nosso circuito de um pulso faz.
Ele
elimina o barulho do interruptor e coloca um pulso limpo feito
através do circuito integrado 555 ao circuito contador
digital.
EXPERIÊNCIA
ADICIONAL
1.
Tente diversos tipos de interruptores para ver o barulho
produzido por eles.
2. conecte três interruptores no 4024
contador binário e note o efeito do barulho do interruptor
neste circuito integrado. Isto confirmará o fato que interruptores
mecânicos não são compatíveis com circuitos digitais.
COMO TRABALHA DO CIRCUITO GERADOR DE UM PULSO

Este circuito limpa o sinal da chave mecânica
mostrando um evento bem definido.
Quando o botão é
apertado, o pino 2 do circuito integrado 555 vai para
para um nível BAIXO e começa a operação de espera do integrado por
um curto período de tempo, neste curto período de espera em que nada
aparece acontecer ocorre o seguinte: todo o barulho e repique
gerados pela chave morrem, passado este período de espera o circuito
integrado produz 1 único pulso em sua saída.
Portanto se
você empurra e liberta o botão mesmo que por diversas vezes
dentro do intervalo de espera, você sempre produz 1 único
pulso na saída do integrado. E se você segurar seu dedo no botão
ultrapassando o tempo de espera apenas um único pulso de clock será
produzido imediatamente após você retirar o seu dedo.
A saída
deste pulso único do integrado 555 pode ser conectado a um dos 4
transistores buffer para detectar o
nível ALTO.
Para
provar que a saída está limpa, você precisará usar um chip digital
que é mais sensível. Para esta experiência utilize o circuito
integrado 4024 que detecta até 128 pulsos de ruído.
Mostrando prontamente para você se o pulso de clock está livre
de ruído.
O GERADOR DE UM PULSO NO CONTADOR
BINÁRIO
O
CONTADOR BINÁRIO é muito econômico .
Para obter um
estágio de leitura de 0 a 128 nós só precisamos de só uma chip e 7
LEDs.
A única desvantagem está no estágio de leitura.
Tem
que ser contado para se obter o valor final.
Isto é onde você
tem que aprender a tabela binária.
O valor de cada LED é escrito
na placa de circuito impresso quando iluminado e uma vez que
você entende o CÓDIGO BINÁRIO é só uma questão de somar os números.
Conecte a saída do 555 gerador de um pulso ao clock do
4024 e coloque um pulso ALTO ao terminal de reset para
zerar o contador.
Nenhum LEDs será iluminado.
Aperte o botão
uma vez e o primeiro LED acendera.
Aperte o botão novamente e só
o segundo LED iluminará.
O terceiro pulso iluminará o primeiro e
segundo LED.
O quarto pulso iluminará só o terceiro LED e
assim por diante.
Note como o padrão produzido com o LED
forma uma seqüência previsível indo sempre para cima e
colocando na próxima fila.
Manualmente conte até 128 e confirme
que o contador completa um ciclo.
TABELA DE NÚMEROS
BINÁRIOS
Esta
tabela pode ser usada para conferir os valores dos 128 estágios de
leitura.
|
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
00 01 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 10111 11000 11001 11010 11011 11100 11101 11110 11111 |
|
32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 |
100000 100001 100010 100011 100100 100101 100110 100111 101000 101001 101010 101011 101100 101101 101110 101111 110000 110001 110010 110011 110100 110101 110110 110111 111000 111001 111010 111011 111100 111101 111110 111111 |
|
64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 |
1000000 1000001 1000010 1000011 1000100 1000101 1000110 1000111 1001000 1001001 1001010 1001011 1001100 1001101 1001110 1001111 1010000 1010001 1010010 1010011 1010100 1010101 1010110 1010111 1011000 1011001 1011010 1011011 1011100 1011101 1011110 1011111 |
|
96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 |
1100000 1100001 1100010 1100011 1100100 1100101 1100110 1100111 1101000 1101001 1101010 1101011 1101100 1101101 1101110 1101111 1110000 1110001 1110010 1110011 1110100 1110101 1110110 1110111 1111000 1111001 1111010 1111011 1111100 1111101 1111110 1111111 |
GERADOR DE UM PULSO
ACIONANDO UM CONTADOR
DECIMAL

Conecte a saída do
gerador de 1 pulso ao 4026 . Reset o 4026 com um pulso ALTO que
pode ser feito com o fio positivo da tensão de alimentação para
zerar o estágio de leitura do display feito isto remova
o nível ALTO. Aperte o botão várias vezes para adquirir o
tato e sentir como funciona o gerador de 1 pulso feito com o
555, Aperte 10 vezes depressa e veja se display esta
respondendo com precisão.
Aperte o botão
lentamente e veja se acontece alguma contagem falsa no display
durante o aperto do interruptor. Se o contador está sendo
ativado falsamente você pode melhorá-lo, aumente o tempo de espera
que pode ser estendida aumentando o resistor de 47k a 150k ou
o capacitor de 1mfd a 2uF2. O Gerador de 1 pulso foi
projetado para dar um máximo de 10 pulsos por segundo e
produzir um pulso limpo do interruptor em cada um destes ciclos.
Se o botão é liberado antes do intervalo de tempo estar
completo, o pulso será emitido algum tempo depois que o botão abriu.
É por isso que o
circuito digital não tem nenhuma conexão direta com a chave
interruptora.
CONTADOR CÍCLICO

A placa de circuito
impresso do LABORATÓRIO vem com dois contadores, sendo
um contador decimal e o outro um contador binário. Eles podem ser
acionados
individualmente através do gerador de 1 pulso,
como também pelo oscilador de 10Hz ou então por ambos ao mesmo
tempo. O objetivo desta experiência é assistir o acionamento do
display pelas duas formas e conhecermos o melhor processo de
acionamento do display para cada necessidade.
Inicialmente, Reset sempre o estágio de leitura no inicio
de cada operação aplicando um nível ALTO ao terminal de RESET, este
nível pode ser retirado da própria alimentação do circuito
integrado ou do terminal saída da fonte, o reset tem por
função limpar qualquer contagem que esteja armazenado no chip e
levá-lo ao estágio inicial de partida, enquanto estivermos mantendo
o reset em um nível ALTO o integrado fica impedido de executar
qualquer operação. Portanto quando resetamos o chip está ação
Isto produzirá um zero no display.
USANDO O DIVISOR DE DÉCADA
O
4026 contêm 2 seções. A primeira é uma
década divisora (divide por 10) e é esta seção que nós estamos interessados em
conhecer. A outra seção deste circuito integrado é um decodificador de
7-segmentos que é capaz de servir de drive para um display de
7-segmentos isto é ele não precisa de transistores de buffer ou
resistores limitadores de corrente para os LEDs que estão nos
segmentos do display. Esta seção esta operando do lado esquerdo do circuito
integrado e nos a estamos utilizando . O divisor de década tem duas
saídas.

Recorra ao diagrama de circuito e note que o pino 5 é o carry-out e o pino 14 é un-gated 'c' . Ambos
os pinos são acionados a cada 10 ciclos (ALTO, PARA, BAIXO) mas eles operam
em
tempos diferentes. O pino 5
carry-out
(LEVAR
A CABO) tem seu sinal
derivado da seção final de uma fase contadora em anel .
É ALTO para as contagens de 0 a 4 e BAIXO para contagem de 5 a 9. Então
ativará um pulso positivo no CI quando houver 9 mudanças para
zerar (transição terra -para-positiva) . Fixe 14 é classificado como '2-fora'.
vai BAIXO só quando os 2 são exibidos como isto é o único tempo o
'c' segmento não é iluminado. Qualquer um que saia pode ser
usada como um divisor desde que eles não têm que sincronizar com a
exibição numérica. Leve o
carry-out
para Pára-choque UM e nota
o tempo é ALTO. Leve o ONU-GATED 'c' produção para Pára-choque
UM e nota o tempo ALTO.
CARRY-OUT TIMING AND 'c' TIMING
PEGANDO A REFERENCIA DE 60Hz DA
REDE.
Normalmente a freqüência de 60 Hz.CA está alem de nosso
alcance por estar embutida na tensão de 125 ou 240 volts da
rede.
Mas
engenhosamente, nós fizemos isto disponível neste projeto no
terminal B do PROVADOR de TRANSISTOR.
Você está
completamente seguro com está freqüência de 60Hz que vem da rede
elétrica, pois ela vem através do transformador que faz o isolamento
e tem uma tensão de pico a pico de somente 20 volts.
Esta parte
da experiência o ensina sobre a velocidade de uma freqüência de 60Hz
e como pode ser abaixada dividindo-se com um contador binário.
O dois
LEDs no provador de transistor estão operando em 60Hz mas como esta
freqüência está acima da Persistência da Visão, você não pode
detectar quando o led está desligado e assim você pensa que ele está
continuamente ligado.
Dividindo
a freqüência de 60 Hz você começara a ver o o led piscando. O
terminal B (ou quaisquer dos 3 terminais do PROVADOR de TRANSISTOR)
tem 20v pico a pico, com respeito à linha de terra do Teste de
LÓGICA.
Os ICs
não gostam de voltagens acima ou abaixo de zero volts. Se isso
ocorrer, os diodos de proteção no entrada dos gates entram em
operação. Se você conectar o terminal B do PROVADOR de
TRANSISTOR com um resistor 47k resistor na entrada do 4024,
você verá que a freqüência é dividida para 30 Hz, 15 Hz etc.
Conecte qualquer das 7 saídas do 4024 para a entrada do 4026 e
você terá uma -gravação da contagem do número de tempos de cada
saída ALTA. Obviamente a contagem mais lenta acontecerá quando a
7ª saída é conectada ao contador numérico. Veja quanto tempo vai
levar para o FND500 registrar 10 contagens (depois que o circuito
passe por seu primeiro ciclo)..
USANDO O TESTE DE TRANSISTOR
O provador
de transistor foi projetado para testar transistores PNP e NPN. Para
realmente valorizar este teste, você precisa ter um grande número de transistores em
sua caixa de materiais que já não permitem a leitura de seus nomes
ou adquirido um daqueles pacotes especiais com um sem numero de
tipos estranhos a um preço especial. E tudo o que nós
realmente fazemos é lhe mostrar a polaridade e
identificar os terminais de base, coletor e emissor.
Em
primeiro lugar para você se adaptar a leitura do teste de transistor
pegue um transistor PNP e um NPN em bom estado e
NPN marque de modo a não confundi-los e teste na placa
de todas as formas para adquirir uma compreensão de como funciona o
teste. Depois desta observação você está apto a testar um
tipo desconhecido ou um com os números que não permitem
identificação.
DECODIFICANDO O 4024
FAZENDO UM DIVISOR CONTADOR POR 1280
Embora um
contador de 1280 não seja de grande importância, mostra como
divisões enormes são possíveis quando os contadores estiverem
conectados junto. Divisões altas são muito comuns em eletrônica. Um
exemplo simples desta eletrônica está nos relógios eletrônicos e na
quantia enorme de divisão que executa para mostrar segundos, minutos
horas, dias, mês e ano.
Um bom relógio eletrônico é capaz de ajustar ate quando o mês de
fevereiro tem duração de 28 dias a cada 4 anos!
FAZENDO UM PRECISO "SEGUNDO" RELÓGIO
Um preciso
segundo estágio de leitura pode ser obtido usando 3 diodos de
gatilho nas saídas 2,16 e 32,para decodificar o 4024 e obter
um dividir por 50.
O circuito trabalha desta forma:
Os diodos formam uma porta AND de forma que quando as saídas
2, 16 e 32 estão todas com o nível ALTO, o 4026 vão relógio uma
contagem e ao mesmo tempo reseta o 4024.
Considerando que nós temos LEDs ligados nas saídas do 4024, a
voltagem para estes pontos não subirá o bastante (devido ao efeito
da carga do LED) para relógio o 4026 e reseta o 4024.
Nós devemos arranjar então um meio de aumentar esta voltagem para
pelo menos ½ Vcc.
Isto é alcançado colocando 3 diodos em série entre o dois circuitos
integrados de.
A queda de voltagem pelos três diodos é de 1.8v e isto é
acrescentado aos 4 volts produzidos pela saída do 4024 (quando as
três saídas estão ALTAS).
Isto produzirá aproximadamente os 6v de relógio necessário para o
4024.
O relógio e linha de reseta verão uma voltagem variar de 2.4v a 6v e
interpretarão isto como um BAIXO e um ALTO.
Podem ser montados os diodos e resistor em um padrão de placa ou
simplesmente ligar no pinos da placa e soldar, deixando tudo
pendurado sobre o Laboratório Lógico.
Isto lhe dará uns 0 - 9 segundo relógio que é, em efeito, um 10
segundo relógio.
Você notará várias setas no diagrama de bloco que lhe ajudara a
seguir a direção do sinal.
Não passe pelos símbolos de seta nos diodos, eles não indicam a
direção do sinal, só o fim de cátodo do diodo.
A parte mais enganadora está entender uma linha de feed-back como a
linha de reseta.
Nestes linhas, a viagem do sinal vai da direita para esquerda.
Todo o outro fluxo de sinais da esquerda para a direita como
mostrado pela seta.
O resistor de 47k limitador na linha de relógio do 4024 reduz o
sinal de CA do transformador da rede de forma que o integrado possa
limitar a porção negativa da forma de onda para permitir acontecer a
contagem.
Quando você constrói o circuito e este opera corretamente, não deixe
pra lá.
Tente um pouco mais de experiências.
Uma experiência simples para produzir é um relógio de 20 segundos
dividindo o sinal por 100 no 4024.
Tente algumas outras configurações
também.
Até agora você deve estar fazendo para algumas novas descobertas.
Até mesmo se não seguirem as regras rígidas de eletrônica digital,
não importa.
Você está aqui para aprender e descobrir.
Por exemplo, este circuito não é um arranjo permitido nas leis de
desenvolvimento digital desde que nós estamos criando um ALTO e
BAIXO artificialmente na entrada dos 4026 e isto não está fornecendo
um balanço na linha de voltagem.
Nem nós estamos fornecendo uma entrada de onda quadrado limpa ao
4024. Mas nesta fase, do trabalhar, nós deixaremos isto ser. Depois
isto pode ser melhorado.
"CONGELAMENTO DO CONTADOR"

Um jogo
simples pode ser construído usando o contador binário e os 60Hz, com
o gerador de 1 pulso feito com o integrado 555 e o controle de
congelamento. Quando o circuito é conectado como mostrado, o
nível BAIXO na saída dos 555 não afetará contagem do 4024.
Empurrando o botão, um pulso ALTO é produzido e isto é
transferido à entrada do 4024, para congelar a contagem, desde que
prevenirá o andamento de entrada BAIXO. O objeto do jogo é
acertar quais os LEDs que ficaram congelados, vence o jogo quem
acertar mais. Se o diodo é invertido como mostrado no diagrama,
a contagem fica congelada até que o interruptor seja apertado.
Isto lhe dará um efeito inverso e você pode o tentar medir sua
habilidade e reação ao tempo olhando para o display de 7-segmento e
tentando parar em um numero anunciado Isto lhe dará um efeito
inverso e você pode o tentar medir sua habilidade e reação ao tempo
olhando para o display de 7-segmento e tentando parar em um numero
anunciado, o circuito lhe despertara um interesse de
disputa para que você emparelhe suas habilidades contra a de
um oponente incentivando você a melhorar sua
reação.
CONCLUSÃO
Isto
conclui nossas experiências usando o projeto LABORATÓRIO LÓGICO.
Mas eu estou seguro que você concordará que este é só o começo.
Quanto mais circuitos você constrói, mais idéias você adquire.
A próxima fase é combinar o LABORATÓRIO LÓGICO com seus
próprios circuitos. Você pode começar com alguns circuitos
descritos neste artigo. E ver o poder do
LABORATÓRIO LÓGICO. Use os Buffers e Gerador de 1
pulso, e analise como eles trabalham em câmara lenta
quando você muda o pulso de clock durante as sucessões deles.
Alguns circuitos especialmente são feitos para reduzir a
velocidade clock. Há muitos circuitos bons para uso
do laboratório lógico, só precisamos
experimentá-los.
|