Contador binário de 3 bits

PEÇAS E MATERIAIS

• 555 IC temporizador (catálogo Radio Shack # 276-1723)
• Um diodo de “comutação” 1N914 (catálogo Radio Shack # 276-1122)
• Dois resistores de 10 kΩ
• Um capacitor de 100 µF (catálogo Radio Shack nº 272-1028)
• 4027 flip-flop duplo J-K (catálogo Radio Shack # 900-4394)
• LED de gráfico de barras de dez segmentos (catálogo Radio Shack # 276-081)
• Três resistores de 470 Ω
• Uma bateria de 6 volts

Cuidado! O 4027 IC é CMOS e, portanto, sensível à eletricidade estática!



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 10:"Multivibradores"

Aulas de circuitos elétricos , Volume 4, capítulo 11:“Contadores”



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Como usar o cronômetro 555 como um oscilador de onda quadrada
• Como fazer um contador assíncrono usando flip-flops J-K

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Em certo sentido, este circuito “trapaceia” usando apenas dois flip-flops J-K para fazer um contador binário de três bits. Normalmente, três flip-flops seriam usados ​​- um para cada bit binário - mas, neste caso, podemos usar o pulso de clock (saída do temporizador 555) como um bit próprio. Ao construir este circuito, você descobrirá que ele é um contador “baixo”.

Ou seja, sua sequência de contagem vai de 111 a 110 a 101 a 100 a 011 a 010 a 001 a 000 e depois volta a 111. Embora seja possível construir um contador "para cima" usando flip-flops JK, isso exigiria componentes e introduzir mais complexidade no circuito.

O temporizador 555 opera como um oscilador lento de onda quadrada com um ciclo de trabalho de aproximadamente 50 por cento. Este ciclo de trabalho é possibilitado pelo uso de um diodo para "desviar" o resistor inferior durante o ciclo de carga do capacitor, de modo que a constante de tempo de carga seja apenas RC e não 2RC, como seria sem o diodo no lugar.

É altamente recomendável, neste experimento como em todos os experimentos, construir o circuito em estágios:identificar partes do circuito com funções específicas e construir essas partes uma por vez, testando cada uma e verificando seu desempenho antes de construir a próxima.

Um erro muito comum de novos alunos de eletrônica é construir um circuito inteiro de uma vez sem testar seções dele durante o processo de construção e então se deparar com a possibilidade de vários problemas simultaneamente quando chega a hora de finalmente aplicá-lo.

Lembre-se de que uma pequena quantidade de atenção extra aos detalhes perto do início de um projeto compensa uma enorme quantidade de trabalho de solução de problemas perto do final! Os alunos que cometem o erro de não testar partes do circuito antes de tentar operar todo o circuito com frequência (falsamente) pensam que o tempo que levaria para testar essas seções não vale a pena, e então gastam dias tentando descobrir qual (is) o (s) problema (s) com o experimento.

Seguindo essa filosofia, construa o circuito do temporizador 555 primeiro, antes mesmo de conectar o IC 4027 na placa de ensaio. Conecte a saída do 555 (pino # 3) ao LED "Least Significant Bit" (LSB) para que você tenha uma indicação visual de seu status.

Certifique-se de que a saída oscila em um padrão lento de onda quadrada (o LED está "aceso" por cerca de enquanto estiver "desligado" em um ciclo) e que é um sinal confiável (sem comportamento errático, sem pausas inexplicáveis ) Se o temporizador 555 não estiver funcionando corretamente, o resto do circuito do contador também não funcionará!

Assim que o circuito do temporizador for provado bom, conecte o IC 4027 na placa de ensaio e conclua o resto das conexões necessárias entre ele, o circuito do temporizador 555 e o conjunto de LED.