Contador Binário de 3 Bits com Timer 555 e Flip-Flops 4027

Contador Binário de 3 Bits com Timer 555 e Flip-Flops 4027

Peças e Materiais

• CI Timer 555 (Radio Shack catálogo # 276‑1723)
• Diodo "switching" 1N914 (Radio Shack catálogo # 276‑1122)
• Dois resistores de 10 kΩ
• Capacitor de 100 µF (Radio Shack catálogo # 272‑1028)
• 4027 dual J‑K flip‑flop (Radio Shack catálogo # 900‑4394)
• Barra de LED bargraph de dez segmentos (Radio Shack catálogo # 276‑081)
• Três resistores de 470 Ω
• Bateria de 6 V

Cuidado! O CI 4027 é CMOS e altamente sensível a descarga estática. Manuseie com precauções antiestáticas.

Referências Cruzadas

• Lessons In Electric Circuits, Volume 4, Capítulo 10: “Multivibradores”
• Lessons In Electric Circuits, Volume 4, Capítulo 11: “Contadores”

Objetivos de Aprendizado

• Configurar timer 555 como oscilador de onda quadrada estável.
• Projetar contador descendente assíncrono usando par de flip-flops J‑K.

Diagrama Esquemático

Ilustração

Instruções

Este circuito alcança um contador binário de 3 bits usando apenas dois flip-flops J‑K. A saída do timer 555 fornece o bit menos significativo (LSB), permitindo que o contador percorra o padrão 111 → 110 → 101 → 100 → 011 → 010 → 001 → 000 e de volta a 111. Embora um contador ascendente seja possível, exigiria componentes e complexidade adicionais.

O timer 555 é configurado como oscilador de onda quadrada lento, com ciclo de trabalho 50 %. Um diodo 1N914 faz bypass do resistor inferior durante a fase de carga do capacitor, reduzindo a constante de tempo de carga de 2RC para RC e garantindo uma forma de onda limpa e simétrica.

Recomendamos construir o circuito em etapas: primeiro monte o timer 555, depois verifique sua saída com o LED do LSB. Confirme que o LED permanece ligado e desligado por durações iguais e que a forma de onda é estável. Uma vez verificado o oscilador, insira o CI 4027 e complete as conexões restantes. Testar cada subcircuito antes de alimentar o conjunto completo reduz drasticamente o tempo de troubleshooting e melhora a confiabilidade.

Siga estes passos para montar o contador:

1. Monte o Timer 555. Conecte o 555 conforme o esquemático, usando o diodo 1N914 e resistores de 10 kΩ. Alimente com a bateria de 6 V e observe o LED do LSB.
2. Verifique a Oscilação. O LED deve piscar em taxa lenta e constante. Se o piscar for irregular ou ausente, verifique diodo, resistores e valores do capacitor.
3. Insira o CI 4027. Coloque o 4027 na protoboard, respeitando pinout e garantindo exposição estática mínima.
4. Conecte o Contador. Conecte a saída do 555 à entrada de clock do flip-flop J‑K. Ligue as saídas do flip-flop aos LEDs restantes e ao próximo estágio do flip-flop conforme o esquemático.
5. Teste o Circuito Completo. Aplique potência ao conjunto inteiro. Observe a sequência dos LEDs: 111 → 110 → … → 000. Se a sequência estiver correta, o contador está funcionando.
6. Depure se Necessário. Se a sequência estiver incorreta ou os LEDs não atualizarem, verifique novamente as conexões do flip-flop, níveis lógicos e alimentação.

Seguindo esta abordagem modular, você ganhará confiança em troubleshooting e demonstrará sólido entendimento de projeto de oscilador e lógica de contador assíncrono.