Proyecto Semáforo Inteligente, Digitales

Vamos a implementar un semáforo inteligente con circuitos digitales. Podremos programar el tiempo para la luz roja y la luz verde en segundos, y veremos la cuenta atrás en el display.






   Lista de componentes 

• 01 IC NE555
• 01 IC 74LS157
• 01 IC 74LS192
• 01 IC 74LS47
• 01 IC 74LS73
• 01 Display ánodo común
• 02 Dipswitch de 4 interruptores
• 08 Resistencias de 10K a 1/4w
• 01 Resistencia de 22K a 1/4w
• 01 Resistencia de 68K a 1/4w
• 02 Resistencias de 330 ohm a 1/4w
• 01 Condensador de 10uf/16v
• 01 Led verde
• 01 Led rojo

   Esquema 

Semáforo Inteligente con Circuitos Digitales

   Funcionamiento 

El circuito usa un IC 555 configurado para emitir señales de 1 Hz (un ciclo por segundo), esta señal llega a la entrada «Clock Down» del IC 74192, que es un contador de decadas, mientras que la entrada «Clock Up» se mantiene en alto, de este modo el contador funcionará siempre en cuenta regresiva, comenzando a contar a partir del valor que se encuentre en la «carga paralela» del contador.

El valor de la entrada «carga paralela» dependerá del valor que se encuentre en las salidas del IC 74157, que es un multiplexor cuadruple de 1 a 2 con selector, de manera práctica podemos decir que el IC 74157 posee 2 entradas de 4 bits, una salida de 4 bits y un selector (Pin 1) que será el encargado de determinar cual de las dos entradas de 4 bits se mostrará en la salida. 

A su vez, el valor de las dos entradas de 4 bits del IC 74157, dependerá de los dos Dispwitch de cuatro interruptores. Estos valores determinaran el valor inicial de la cuenta regresiva para el tiempo del led rojo y el led verde.

El trabajo consiste en cambiar el valor en la salida de multiplexor al mismo tiempo que se habilita la carga paralela en el contador, para esto, el valor de salida de 4 bits del multiplexor debe cambiar entre una y otra entrada cada vez. 

Utilizaremos la señal TCD (pin 13) del contador para que se encargue de este trabajo, mientras el contador esta trabajando, TCD se encuentra en alto, justo en el momento que el contador, al llegar a cero, reinicia el contador, esta salida se pone brevemente en bajo, hasta que realiza la carga paralela del nuevo valor, entonces vuelve a estar en alto. La señal en alto nos servirá para controlar directamente la carga paralela, pero no nos servirá para controlar directamente el selector del multiplexor, ya que para esto debería mantenerse en alto o en bajo, mientras dure la cuenta.

Para lograr esto utilizamos el IC 7473, que es un flip-flop tipo J-K, que configuramos para que cada vez que le llegue un flanco de bajada invierta su salida. Esta señal irá directamente a la entrada del selector del multiplexor, al mismo tiempo ambas salidas del fli-flop, la normal y la negada, servirán para controlar los leds rojo y verde respectivamente. Para la carga paralela utilizamos un transistor 2N2222A, un npn, configurado como un «buffer» o «seguidor emisor».

Lo único que nos queda por hacer es indicar, mediante los dispwitch, el tiempo que deseamos que se mantenga en alto el led verde o el led rojo.


   Consejos de Funky 

• En la mayoría de programas para el diseño de esquemas electrónicos es común obviar los pines de alimentación de los circuitos integrados TTL y CMOS. Verifica en la hoja de datos de cada integrado cuales son sus pines de alimentación.
• Si solo utilizas una entrada para el contador, ya sea «Clock Up» o «Clock Down», asegúrate de que la entrada que no usas este en alto.
• Si lo deseas, puedes reemplazar el transistor con un doble inversor. En realidad la idea de agregar este «buffer», no es aumentar la corriente de la señal, sino «retrasarla» un poco, respecto al selector «A/B» del multiplexor, es decir, queremos que primero cambie la salida del multiplexor y luego se realice la carga paralela en el contador.
• Para que el semáforo sea de dos dígitos solo debemos duplicar el display, el decoder, el contador, el multiplexor y los dipswitch. Los pulsos del IC 555 entrarían por el contador de las unidades y la señal de cambio de datos que sale del flip-flop iría en las dos entradas de selección de los multiplexores. La entrada del transistor vendría del TCD (pin 13) del contador de las decenas, y la salida del transistor iría a la carga paralela de los dos contadores.