AP 24.1 - Programação de CLP com FBD - Dispositivo de Marcação de Peças

 Dispositivo de Marcação de Peças: Ao acionar-se dois botões simultaneamente, um cilindro de dupla ação deverá realizar a marcação de peças sendo comandado por uma válvula de ação simples com acionamento bimanual.

Solução: São acionados dois botões S1_E e S2_D que são conectados as entradas I1 e I2 do clp, se ambos os sinais estão presentes em um determinado tempo inferior a 0,5s o bloco de segurança bimanual deixa passar o sinal. A válvula Y1 muda de posição e a haste do cilindro avança  realizar a marcação de peças.

Diagrama Ladder do Dispositivo de Marcação de Peças elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_01 FDB de Dispositivo de Marcação de Peças.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/04/2020

Aula 24 - Programação do Clic 02 Edit - Bloco de funções Logicas - FBD

 

Figura 01 - Tela inicial Clic 02

Esta aula tem como intenção dar uma noção inicial do uso de Clic 02, assim como de algumas funções básicas que são realizadas pela Programação em Diagrama de blocos digitais (FBD). 
O Clic 02 Edit é um simulador de CLP da empresa Weg. Através desse programa é possível simular o funcionamento de um CLP usando as linguagens Ladder ou em Diagrama de Blocos.

No CLIC02 além da possibilidade de programação por PC/Notebook também é possível realizar a programação a partir de seu display frontal não necessitando obrigatoriamente de um notebook para isto.
O fato de se tratar de um rele programável e não de um CLP propriamente dito faz com que tenhamos que nos atentar no momento da programação e levar em consideração algumas de suas limitações:

Figura 02 - Tela de programação em
Diagrama de Blocos digitais no Clic 02

Possui capacidade de 200 linhas de programação LADDER ou 99 blocos lógicos de função;
Após a execução do comando 'Novo' ou 'Abrir' uma tela semelhante será apresentada. 
No Menu: As ferramentas e métodos de edição estão disponíveis na conforme figura 02. você pode selecionar qualquer uma delas para editar seu programa.

Todos os elementos de programação são listados aqui. Você pode selecionar o elemento e então pressionar o botão esquerdo do mouse no local na tela de edição onde desejar posicioná-lo. Os parâmetros de cada função são apresentados quando o usuário posiciona o mouse sobre o elemento.

Após a execução do comando 'Novo' ou 'Abrir' uma tela semelhante ao da figura 02 será apresentada.

Barras de ferramentas

Figura 03 - Ferramentas de edição do programa.

As ferramentas e métodos de edição estão disponíveis na barra ferramentas de edição do programa, conforme figura 03. Você pode selecionar qualquer uma delas para editar seu programa.
Na barra de ferramentas na parte superior estão alguns atalhos para as funções mais comuns.

Figura 04 - Ferramentas de programação.

Na barra de ferramentas de edição do programa na parte inferior, todos os elementos de programação são listados. Você pode selecionar o elemento e então pressionar o botão esquerdo do mouse no local na tela de edição onde desejar posicioná-lo.

Figura 05 - Área de programação do Clic 02

Os parâmetros de cada função são apresentados quando o usuário posiciona o mouse sobre o elemento.

Área de programação

A área de programação é onde você deverá posicionar os elementos necessários para o seu programa funcionar corretamente. Da mesma forma, você poderá inserir comentários para facilitar sua compreensão do programa.
No modo de edição através das teclas de função, todas as ferramentas estarão indisponível, bem como, as funções relativas ao modo FBD, como copiar, recortar, alinhamento, etc. Neste modo de edição, as funções editadas no modo FBD são validas, você poderá inclusive editar e localizar um elemento do programa.

Figura 06 - Simulação no Clic 02

Os botões serão botões virtuais que, ao serem clicados, executarão suas funções em tempo real. A qualquer momento você pode pressionar a tecla 'SEL' ou qualquer outra tecla para deixar ou acessar uma função.
No modo de edição através das teclas da interface você poderá utilizar as teclas das setas para direita e as outras para navegar no programa, acessar e deixar funções. Pressionando a tecla da seta para direita novamente, você irá retornar para o status do endereço sem pressionar a tecla 'SEL'. Selecionando o modo de edição FBD, você pode retornar a editar o programa em FBD.
Durante a programação devemos editar os símbolos utilizados em: Editar >Símbolo...
Selecione os endereços que desejar editar os símbolos. A janela de definição dos símbolos aparecerá quando você selecionar EDITAR Símbolo, ou através do ícone de atalho na barra de ferramentas.

Figura 07 - Edição de símbolos

Antes de inspecionar o programa desenvolvido, você pode selecionar a função de simulação para emular o programa. A tela de simulação é apresentada conforme figura abaixo:

No modo de simulação, o estado dos endereços 'I' ou 'X' serão alterados quando o usuário clicar com o mouse sobre o endereço.
Também é possível alterar o estado destes endereços utilizando 'Ferramenta de status das entradas'. Os estados das entradas e saídas são apresentados nesta tela forme figura baixo
Em simulação, não é possível editar o programa. Se desejar editar qualquer alteração, selecione novamente o comando de simulação e pressione a tecla ESC.
Para maior facilidade, selecione o botão de atalho na barra de ferramentas para finalizar a simulação.
Tela de monitoração:
Você pode testar as funções do programa em tempo real antes de mesmo de transferi-lo para a máquina.
A tela de monitoração do modo FBD: Para facilitar a identificação dos endereços afetados pela simulação, o modo de monitoração utiliza uma cor de identificação diferente.

Figura 08 - Estados das entradas e saídas

Para alterar o status das entradas você deverá utilizar a ferramenta de status das entradas uma vezes que o status real das mesmas você só terá quando estiver operando efetivamente na sua máquina/aplicação.
Você pode deixar o modo de monitoração alterando para o modo STOP ou através do comando SAIR.
No modo de edição via as teclas da interface, você poderá ver uma tela semelhante para simulação. O programa não pode ser alterado em simulação, mas valores de parâmetros sim.
Em configuração de impressão é possível ajustar o arquivo a ser impresso para correta impressão. Na caixa de dialogo é possível editar: Título do arquivo, nome da empresa, o nome do programador, versão e descrição. Na opção de definição de impressão é possível selecionar o conteúdo do arquivo a ser impresso.

Figura 09 - Configuração de impressão

Diagrama elétrico de Partida de motor de indução trifásico com CLP CLIC WEG está disponível em: 23_09_01 Partida de Motor com CLP Click WEG .

Diagrama com blocos lógicos de partida de motor com CLP CLIC WEG está disponível em:   25_04_01 FDB Partida de motor com CLP Clic WEG e IHM; Arquivo: Click_FDB_SRG.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Aula 23 - Numeração dos Chips Lógicos da série 7400

Os chips lógicos da série 7400 estão em uso há muitos anos e existem várias subfamílias dentro da tecnologia geral. Entender a numeração das peças pode dar uma visão real do desempenho e das capacidades do chip específico: fabricante, função, subfamília e pacote. Dessa forma, é possível observar rapidamente o número da peça, o que revelará muito sobre o chip real.

Numeração dos chips lógicos da série 7400 está disponível em: 25_01_04 Numeração dos chips lógicos da série 7400 SRG. 

© Direitos de autor. 2021: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2021 

AP 22.9 - Contador decimal de 0 a 9999 com 74LS390 e 74LS47

Um contador BCD de 4 dígitos contaria em decimal de 0000 a 9999 e então redefiniria de volta para 0000. Da mesma forma, se quiséssemos contar de 0 até 999999, então três contadores de década em cascata seriam necessários. Na verdade, múltiplos contadores de década podem ser construídos simplesmente colocando em cascata circuitos de contadores BCD individuais, um para cada década, como mostrado.
Vimos anteriormente que o decodificador de BCD para Display de 7 segmentos , que circuitos decodificadores de display de LED podem ser construídos usando CIs de circuitos lógicos combinacionais padrão e que há muitos circuitos integrados dedicados no mercado para executar esta função.
Circuitos integrados decodificadores de exibição, como o circuito integrado decodificador/driver de sete segmentos 74LS47 para acionar um display de ânodo comum (CA) ou o circuito integrado decodificador/driver de sete segmentos 74LS48 para acionar um display de cátodo comum (CC), são comumente disponíveis junto com seus equivalentes CMOS.

O CI contador assíncrono 74LS90 pode ser configurado como um contador de década MOD-10 (divisão por 10) para produzir um código de saída BCD, contando de 0000 a 1001 e então redefinindo-se para 0000 para iniciar o ciclo novamente.
O contador BCD 74LS90 é um circuito de contagem muito flexível e pode ser usado como um divisor de frequência ou para dividir qualquer contagem de números inteiros de 0 a 9 para uma única exibição.
A conexão em cascata de dois contadores 74LS90 nos permite produzir um contador de 2 dígitos, mas melhor ainda, usando o circuito integrado de driver/década dupla 74LS390, podemos produzir qualquer combinação de estágios de contador usando vários displays de LED de 7 segmentos.

Neste circuito utilizaremos este contador para fazer um relógio digital, que irá incrementar 1 no contador de horas e zerar a contagem de minutos quando a contagem chegar a 60, já o contador de horas irá zerar a contagem de horas quando a contagem chegar a 24. 

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

AP 22.8 - Relógio digital com contador 4040 e decodificador 4026

A base para este circuito são quatro CIs contadores e descodificadores para display decimal (CI 4026). Os pulsos de clock são retirados diretamente do secundário do transformador. Este valor pode oscilar tornando o relógio menos preciso. Pode utilizar um oscilador ligado à entrada do pino 1 do 4073

• A entrada de clock da rede entram pela porta 'a' do CI a entrada de clock do CI4040, que é um contador e divisor binário, que irá dividir o clock por 3600. As portas 'b', 'c' do CI  efetuam a divisão e no pino 11 da porta 'd' estará disponível um sinal de clock de um pulso por minuto.
• O pino 1,entrada de clock, do CI4(4026) recebe a cada minuto um pulso vindo da porta 'd', assim este CI incrementa um número por minuto e mostra esse número no display, quando receber o décimo pulso o CI4, reinicia , iniciando uma nova contagem, ao mesmo tempo reinicia envia um pulso através de seu pino 5 ao CI3, fazendo com que este CI incremente um número a cada pulso recebido.
• O CI3(4026) é reiniciado no sexto incremento, quando recebe um pulso no seu pino 15(reset) através da porta 'C' do CI 4073, este mesmo pulso é enviado ao pino 1 (clock) do CI2(4026) fazendo com que este CI incremente um numero a cada pulso recebido.
• O CI2 e o CI1 serão reiniciados com um pulso nos seus pinos de reset(pino 15) pela porta 'B', do CI 4073, quando esta porta detectar o número 24, ou seja, quando o relógio marcar 24 horas.
• Ligar o ponto x2 ao pino 9 do CI 4040. Isto fará com que o ponto decimal do segundo display pisque aproximadamente  um pulso por segundo.

1. Porta B - CI4081 - responsável pelo reset das horas:

• O pino 3 ligado ao pino 7 do CI1(4026);
• O pino 4 ligado ao pino 6 do CI2(4026);
• O pino 5 ligado ao pino 7 do CI2(4026);
• O pino 6 ligado ao pino 15 do CI2(4026);

1. Porta C - CI4073 - responsável pelo reset dos minutos:

• Pinos 11, 12, 13 ligados - respetivamente - aos pinos 6, 7, 11 do CI3(4026);
• Pino 10 deve ser ligado ao pino 15 do CI3(4026);

Diodos: D1 = D2 = 1N4148

1. S1 acerta as horas.
2. S2 acerta os minutos.

Relógio Digital com contador BCD e decodificador BCD para 7 segmentos CD4026 elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_05 Relógio Digital com contador e decodificador BCD 7S CD4026 SRG.

Outro Relógio Digital com contador BCD e decodificador BCD para 7 segmentos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_04 Relógio Digital com contador BCD e decodificador BCD 7S SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

Circuito Integrado 17 - Contador e driver de display de 7 segmentos CD4026

 O IC 4026 é um driver de display de 7 segmentos, CMOS

O 4026 é composto por um contador de década Johnson de 5 estágios e um decodificador de saída que transforma o código Johnson em uma saída decodificada de 7 segmentos para acionar um único display numérico de 7 segmentos. Esses dispositivos oferecem vantagens significativas em aplicações de display que priorizam baixa dissipação de energia e/ou baixa contagem de pacotes.

Ambos os lados do IC 4026 têm entradas comuns, incluindo CLOCK, RESET e CLOCK INHIBIT, enquanto as saídas comuns incluem CARRY OUT e as sete saídas decodificadas (a, b, c, d, e, f, g). O CD4026 também possui entradas e saídas adicionais, como a entrada DISPLAY ENABLE e as saídas DISPLAY ENABLE e UNGATED "C-SEGMENT".

Quando um sinal de RESET alto é aplicado, o contador de década é redefinido para sua contagem zero. O contador avança uma contagem na transição positiva do sinal de clock, desde que o sinal CLOCK INHIBIT esteja baixo. O avanço do contador através da linha de clock é bloqueado quando o sinal CLOCK INHIBIT está alto.

O sinal CLOCK INHIBIT pode funcionar como um relógio de borda negativa quando a linha do relógio é mantida alta. O contador JOHNSON tem antilock gating, o que garante uma sequência de contagem adequada.

O sinal CARRY-OUT (Cout) completa um ciclo a cada dez ciclos de CLOCK INPUT e é utilizado para registrar a próxima década diretamente em uma cadeia de contagem de várias décadas.

As sete saídas decodificadas (a, b, c, d, e, f, g) ativam os segmentos apropriados em um dispositivo de exibição de sete segmentos usado para representar números decimais de 0 a 9. As saídas CD4026 são ativadas somente quando DISPLAY ENABLE IN está alto.

O tipo de série IC 4026 está disponível em encapsulamento plásticos de 16 pinos em linha dupla (DIP16).

Pinagem do IC 4026

• Pino 1: Este é o pino de entrada do relógio, onde um sinal de relógio externo deve ser aplicado.
• Pino 2: Este é o pino de inibição de clock. Conectar este pino a +Vcc faz com que o IC rejeite a entrada de clock. Quando conectado a GND, isso faz com que o IC aceite pulsos de clock de entrada.
• Pino 3: Este é o pino de ativação/desativação do Display. Quando conectado a +Vcc, ele ativa os pinos de 7 segmentos (A a G) para que eles se tornem ativos. Quando conectado a GND, ele desativa todos os pinos do display.
• Pino 5: Este pino funciona no modo de divisão por 10 ou carry-out. A saída ÷10 é alta para contagens de 0 a 4 e baixa para 5 a 9, então ela fornece uma saída a 1/10 da frequência do clock. Ela pode ser usada para acionar a entrada do clock de outro 4026 para fornecer contagem multidígito. Este pino se torna útil quando vários IC 4026 são cascateados para operar de modo que 2 ou mais dígitos possam ser usados ​​na saída.
• Pinos 6, 7, 9, 10, 11, 12,13: Todos esses pinos são os pinos de saída para o display de cátodo comum de 7 segmentos (A a G).
• Pino 14: Este pino é necessário na implementação de certas funções de divisor, como divisão por 60 e divisão por 12.  
• Pino 15: Este pinout é o pino de Reset. Quando este pino é conectado ao positivo da fonte, o processo de contagem é resetado para zero. Para habilitar a operação normal de contagem do IC, este pino deve ser aterrado.
• Os pinos 16 e 8 são +Vcc e GND respectivamente.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

AP 22.7 - Relógio binário C-Mos CD4040

 Relógio Binário

Durante o curso técnico usei este circuito integrado para construir um "Relógio Binário", este circuito, exibia as horas usando o sistema de numeração binário.

Os transistores Q1 e Q2 são responsáveis por transformar os pulsos senoidais (60 Hz) que recebem da rede elétrica - via secundário do transformador - em pulsos de ondas quadradas. Esses pulsos são levados ao pino de "clock" (pino 10) do CI 3 4040 - que é um contador binário, mas neste caso esta sendo usado como divisor de frequência.

A porta lógica 'B' - AND do CI 4082 - tem como função receber - em suas entradas - a divisão dos 60 Hz feita pelo CI3 e, entregar em sua saída um pulso por minuto. Este pulso é levado ao pino de "clock" do CI 1 (4040) - que agora esta sendo usado como contador binário - que é responsável pela contagem dos minutos.

Após 60 pulsos - 60 minutos - em sua entrada o CI 1 é zerado pela porta 'A', esta mesma porta envia um pulso para o pino de "clock" do CI 2 - que é responsável pelas horas.

Os diodos D5, D6 e o resistor de 4.7 k, simulam uma porta AND de duas entradas, responsável por zerar o CI 2 quando este chega ao valor 24 - 24 horas.

1. Ligar o ponto 'C' da base de Q1 ao ponto 'C' da fonte.
2. Os números abaixo dos Leds indicam seu valor binário.

3 - Como interpretar as horas:

• Exemplo 1 : Leds 1 e 8 das horas, acesos + leds 2 e 4 dos minutos, acesos = 9h:6m(nove horas e seis minutos)
• Exemplo 2 : Leds 16 e 2 das horas, acesos + leds 32 e 8 dos minutos, acesos = 18h:40m (dezoito horas e quarenta minutos).

Componentes:

• D1 a D6 = diodos 1N4148.
• R1 a R11 = resistor de 330R.
• POrtas A e B = CI 4082.
• S1 = Botão NA - responsável pelo acerto das horas.
• S2 = Botão NA - responsável pelo acerto dos minutos.

Relógio Binário de 23 horas e 59 minutos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_36 Relógio Binário de 23 horas e 59 minutos SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

Circuito Integrado 16 - Contador binário C-Mos CD4040

 O CD 4040 é um contador binário de 12 Bits.

Cada saída divide a frequência de entrada (clock) por 2. A divisão máxima é 4096. A saída Q12 (1) fica alta após 2048 ciclos e depois baixa após outros 2048 ciclos. 

Quando o pino de Reset é colocado em ALTO, todas as saídas ficam BAIXAS.

O circuito "Contador Binário" permite, de forma fácil, aprender como funciona o sistema de numeração de base 2 ( sistema binário).

Como pulso de clock (10) usaremos uma chave (S1), com S1 fechada, a cada acionamento, o CD4040 incrementa suas saídas (Q1 a Q12). Iniciando no pino Q1 (9) - saída de menor valor binário (LSB) até a saída de maior valor (MSB) que é o pino 1 - Q12 (4096).

Para ler o valor binário, devemos somar os valores dos Led's que ficam acesos. Para reiniciar nova contagem, aperte S2 - botão de reset.

Entretanto, se nos pinos forem colocados um diodo como ânodo interligados e ligados ao pino 11 do RESET e à alimentação positiva através de um resistor, e o catodo destes diodos interligados, é possível obter o sinal de entrada dividido pelo número que for necessário, fazendo a contagem "zerar" em qualquer valor entre 1 e 4096.

Contador binário elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_01 Contador Binário SRG.

Contador de Zero a 99

Aprender a ler um número representado em binário, convertendo-o para a forma decimal é um tema de interesse no ensino técnico. Ele pode ser associado ao funcionamento dos computadores e ajudar a entender a lógica digital. Desta forma, o circuito que descrevemos pode ser empregado como uma ferramenta de trabalho para o aprendizado de numeração binária.

Observamos que o contador binário puro de 8 bits (8 LEDs contaria até 255 e não somente até 99). Uma sugestão de trabalho é justamente explicar essa diferença.

Contador de 0 a 99 elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_02 Contador Binário de 0 a 99 SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

Circuito Integrado 15 - Decodificador BCD para 7 Segmentos 74LS48

O uso de um sistema de codificação BCD em microeletrônica e sistemas de computador é particularmente útil em situações em que o decimal codificado em binário deve ser exibido em um ou mais displays de LED ou LCD de 7 segmentos e há muitos circuitos integrados populares disponíveis que são configurados para fornecer uma ou mais saídas BCD.
Um IC comum é o contador/divisor assíncrono 74LS90 que contém contadores independentes de divisão por 2 e divisão por 5 que podem ser usados ​​juntos para produzir um contador de década de divisão por 10 com saídas BCD. Outro é o 74LS390 que é uma versão dupla do 74LS90 básico, e também pode ser configurado para produzir uma saída BCD.

Mas os ICs codificados BCD mais comumente usados ​​são o 74LS47 e o 74LS48 BCD para decodificador/driver de 7 segmentos, que converte um código BCD de 4 bits de um contador, etc. e o converte no código de exibição necessário para acionar os segmentos individuais de um display LED de 7 segmentos. Embora ambos os ICs sejam funcionalmente os mesmos, o 74LS47 tem saídas ativas baixas para acionar displays de ânodo comum, enquanto o 74LS48 tem saídas ativas altas para acionar displays de cátodo comum.
Vimos aqui que o Binary Coded Decimal ou BCD é simplesmente a representação de código binário de 4 bits de um dígito decimal com cada dígito decimal substituído nas partes inteira e fracionária com seu equivalente binário. O Código BCD usa quatro bits para representar os 10 dígitos decimais de 0 a 9.
Então, por exemplo, se quiséssemos exibir números decimais no intervalo de 0 a 9 (um dígito), precisaríamos de 4 bits de dados (um nibble), números decimais no intervalo de 0 a 99 (dois dígitos), precisaríamos de 8 bits (um byte), números decimais no intervalo de 0 a 999 (três dígitos), precisaríamos de 12 bits e assim por diante. O uso de um único byte (8 bits) para armazenar ou exibir dois dígitos BCD, permitindo que um byte contenha um número BCD no intervalo de 00 a 99, é conhecido como BCD compactado .

O código decimal codificado binário padrão é comumente conhecido como um código BCD 8421 ponderado, com 8, 4, 2 e 1 representando os pesos dos diferentes bits começando do bit mais significativo (MSB) e prosseguindo em direção ao bit menos significativo (LSB). Os pesos das posições individuais dos bits de um código BCD são: 2 3 = 8 , 2 2 = 4 , 2 1 = 2 , 2 0 = 1 .
A principal vantagem do sistema Decimal Codificado Binário é que ele é um sistema rápido e eficiente para converter números decimais em números binários em comparação ao sistema binário puro. Mas o código BCD é um desperdício, pois muitos dos estados de 4 bits (10 a 16) não são usados, mas os displays decimais têm aplicações importantes.

No link a seguir há a folha de dados do circuito integrado NOR C-Mos Gate 74LS47 e dos display de 7segmentos: 24_01_10 BCD_7S-SRG e Display_7S.

Decodificador BCD para 7 segmentos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes estará disponível em: 20_03_03 Decodificador BCD 7S SRG.

© Direitos de autor. 2002: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2002.

AP 22.6 - Circuito Contador BCD com Flip-Flop JK

Um contador BCD é um tipo especial de contador digital que pode contar até dez com a aplicação de um sinal de clock

Vimos anteriormente que flip-flops tipo T de alternância podem ser usados ​​como contadores individuais de divisão por dois. Se conectarmos vários flip-flops de alternância em uma cadeia de série, podemos produzir um contador BCD digital que armazena ou exibe o número de vezes que uma sequência de contagem específica ocorreu.

Flip-flops do tipo T com clock agem como um contador binário de divisão por dois e, em contadores assíncronos, a saída de um estágio de contagem fornece o pulso de clock para o próximo estágio. Então, um contador flip-flop tem dois estados de saída possíveis e, adicionando mais estágios flip-flop, podemos fazer um contador N de divisão por 2. Mas o problema com contadores binários de 4 bits é que eles contam de 0000 a 1111. Isso é de 0 a 15 em decimal.

Para fazer um contador digital que conte de 1 a 10, precisamos que o contador conte apenas os números binários de 0000 a 1001. Ou seja, de 0 a 9 em decimal e, felizmente para nós, os circuitos de contagem estão prontamente disponíveis como circuitos integrados, sendo um desses circuitos o Contador de Décadas Assíncrono 74LS90 .

Contadores digitais contam para cima de zero até algum valor de contagem pré-determinado na aplicação de um sinal de clock. Uma vez que o valor de contagem é alcançado, redefini-los retorna o contador de volta a zero para começar novamente.

Um contador de década conta em uma sequência de dez e então retorna a zero após a contagem de nove. Obviamente, para contar até um valor binário de nove, o contador deve ter pelo menos quatro flip-flops dentro de sua cadeia para representar cada dígito decimal, conforme mostrado.

Diagrama de estado do contador BCD

Então, um contador de décadas tem quatro flip-flops e 16 estados potenciais, dos quais apenas 10 são usados, e se conectássemos uma série de contadores, poderíamos contar até 100 ou 1.000 ou até qualquer número de contagem final que escolhermos.

O número total de contagens que um contador pode contar também é chamado de MÓDULO . Um contador que retorna a zero após n contagens é chamado de contador módulo-n , por exemplo, um contador módulo-8 (MOD-8), ou módulo-16 (MOD-16), etc., e para um “contador de n bits”, o intervalo completo da contagem é de 0 a 2n-1 .

Contador de décadas BCD 74LS90

Aplicações sucessivas do interruptor de botão de pressão, SW 1, aumentarão a contagem até nove, 1001. Na décima aplicação, as saídas ABCD serão zeradas para iniciar uma nova sequência de contagem. Com um número redondo de pulsos MOD-10, podemos usar o contador de décadas para acionar um display digital.

Se quisermos exibir a sequência de contagem usando um display de sete segmentos, a saída BCD precisa ser decodificada apropriadamente antes de poder ser exibida. Um circuito digital que pode decodificar as quatro saídas do nosso contador BCD 74LS90 e acender os segmentos necessários do display é chamado de Decoder .

Circuito final do contador BCD de 4 bits

Note que um display de 7 segmentos é feito de sete diodos emissores de luz individuais para formar o display. O melhor método de limitar a corrente através de um display de sete segmentos é usar um resistor limitador de corrente em série com cada um dos sete LEDs, conforme mostrado. 

Contador BCD e decodificador BCD para 7 segmentos elaborado pelo Prof. Sinésio Gomes está disponível em: 20_03_41 Com contador BCD e decodificador BCD 7S SRG.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

AP 22.5 - Contador Mod-6 e mod-10 com Flip-Flop T

Em muitas aplicações, você precisa de um contador com um número bem definido de estados e, muitas vezes, o número de estados não é 2, 4, 8, etc., mas, por exemplo, 6 estados...

Em um contador mod-6 , você está usando um contador de 3 bits que na verdade tem 8 estados. No entanto, quando o contador atinge o sétimo estado ( Q2 = 1 , Q1 = 1 , Q0 = 0 ), você força o contador a retornar ao estado ( Q2 = 0 , Q1 = 0 , Q0 = 0 )...

Para isso, você usa uma porta AND , cuja saída é conectada com as entradas RESET dos flip-flops...

Diagrama de circuito do contador mod-6.

Entrada SET/RESET O flip-flop JK no C-MOS 4027 tem, além das entradas J e K , uma entrada SET (S) e RESET (R) cada... SET (S)- define a saída Q = 1 RESET (R)- define a saída Q = 0

Estados de ilustração do contador binário Mod-6.

Com o circuito mostrado você percebe facilmente que o contador agora produz apenas 6 estados ...

Circuito contador mod-6. ( Ampliar )

Você encontra um contador mod-6 em muitas aplicações onde o tempo é "contado".

Além disso, você encontra em muitas aplicações um contador mod-10 ...

Um lugar especial entre os contadores é o contador mod -10. O contador mod -10 passa por 10 estados antes de começar de novo e, portanto, é interessante quando o sistema numérico decimal é usado...

Em um contador mod-10 , você está usando um contador de 4 bits que na verdade tem 8 estados. No entanto, quando o contador atinge o sétimo estado ( Q3 = 1 , Q2 = 0 , Q1 = 1 , Q0 = 0 ), você força o contador novamente a retornar ao estado ( Q3 = 0 , Q2 = 0 , Q1 = 0 , Q0 = 0 )...

Para isso, você usa uma porta AND , cuja saída é conectada com as entradas RESET dos flip-flops...

Diagrama de circuito do contador mod-10.

Estados de ilustração do contador binário Mod-10.

Com o circuito mostrado você percebe facilmente que o contador agora produz apenas 10 estados ...

Circuito contador mod-10. ( Ampliar )

Você encontra um contador mod-10 em muitas aplicações que conta no sistema numérico decimal .

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

AP 22.4 - Contador Johnson com Flip-Flop D

 Um contador de Johnson, também conhecido como contador de Moebius, é uma forma especial de contador de anel...

Com um contador Johnson, a saída invertida do último flip-flop é conectada à entrada do primeiro flip-flop...

Diagrama de circuito do contador de Johnson.

Ilustração dos estados do contador Johnson.

Dê uma olhada no diagrama do circuito. O contador Johnson mostrado consiste novamente em quatro flip-flops D. Com Reset você define o contador para ( 0000 ) . Depois disso, o contador Johnson em cada sinal de clock passa por oito estados ( contador mod-8 )...

Contador do circuito Johnson. ( Ampliar )

Agora você continua com as aplicações dos contadores...

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/05/2023

AP 22.3 - Contador de Anéis com Flip-Flop D

Em um contador de anel, a saída do último flip-flop é conectada à entrada do primeiro flip-flop. O contador de anel é basicamente um registrador de deslocamento e, portanto, também é chamado de registrador de deslocamento de anel...

Em um contador de anel, a informação é deslocada a cada sinal de clock Clk por uma posição ou flip-flop. Uma vez que a informação alcança o último flip-flop , no próximo sinal de clock ela é empurrada de volta para o primeiro flip-flop ...

Diagrama de circuito do contador de anéis.

Ilustração dos estados do contador de anéis.

Dê uma olhada no diagrama do circuito. O contador de anel mostrado consiste em quatro flip-flops D. Com Reset você define o contador para ( 1000 ) . Depois disso, o contador de anel em cada sinal de clock passa por quatro estados ( contador mod-4 )...

Contador de anéis de circuito. ( Ampliar )

Os contadores de anel são flexíveis e fáceis de construir. Eles são frequentemente usados ​​como divisores de frequência (mais sobre isso depois...).

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AP 22.2 - Contador Binário de 4 bits com Flip-Flop D

Você encontra contadores em uma grande variedade de dispositivos. Pense no seu despertador digital ou outros circuitos de temporização. Mas também em estacionamentos, contagem de tráfego e diferentes aplicações em seus contadores de carros são usados. Aqui você aprenderá como construiu um contador simples de 4 bits.

Um contador simples de 4 bits consiste em quatro flip-flops D , como mostrado abaixo.

Diagrama de circuito de um contador

O resultado é apresentado no sistema binário , onde Q0 é o bit menos significativo e Q3 o mais alto. O contador começa em (0000) e adiciona 1 ao número armazenado com cada sinal de clock Clk ...

Decimal Binário Q3 Q2 Q1 Q0 0  0000 0 0 0 0 1  0001 0 0 0 1 2  0010 0 0 1 0 3  0011 0 0 1 1 4  0100 0 1 0 0 5  0101 0 1 0 1 6  0110 0 1 1 0 7  0111 0 1 1 1 8  1000 1 0 0 0 9  1001 1 0 0 1 10  1010 1 0 1 0 11  1011 1 0 1 1 12  1100 1 1 0 0 13  1101 1 1 0 1 14  1110 1 1 1 0 15  1111 1 1 1 1 Tabela de resultados de um contador de 4 bits.

O contador conta até 15 (1111) . No próximo ciclo de clock, o contador quer exibir o número 16 (10000) . O bit mais alto é omitido e o contador começa novamente em 0 (0000) .

Esta é apenas uma configuração possível . Você também pode construir o contador usando flip-flops JK ou T. Além disso, há contadores em muitos designs diferentes, eles contam para frente, para trás ou em sequências numéricas arbitrárias.

Com dois C-MOS IC's 4013, agora você é capaz de construir o contador de 4 bits. Você usa um botão de pressão como entrada Clk . Tais circuitos são usados, por exemplo, na contagem de tráfego.

Circuito de um Contador. ( Ampliar )

Reduzindo o "Retorno de Contato" No circuito você adicionou o capacitor C1 . Ele suaviza o sinal do interruptor de botão de pressão e, portanto, reduz o "Contact Bounce" . Realize o experimento uma vez com e outra sem capacitor ...

No próximo experimento, você substitui o botão de pressão S1 ( Clk ) por um sinal de relógio simples.

Agora você adiciona um relógio ao circuito de contagem. O gerador de relógio produz um sinal de relógio periódico, que você usa no lugar do interruptor de botão de pressão. Tal circuito você encontra, em princípio, em qualquer relógio digital.

Diagrama de circuito do relógio.

O diagrama do circuito mostra a estrutura do relógio. Ele é composto de duas portas NOT, um capacitor e um resistor. Como ele funciona exatamente não é importante neste ponto. Mais importante, ele fornece um sinal de relógio periódico com uma frequência de cerca de 1 Hertz .

Agora o circuito adiciona a cada segundo 1 ao valor armazenado e faz isso incansavelmente de 0 a 15 , repetidamente.

Contador de circuito com relógio. ( Ampliar )

Por enquanto é o suficiente sobre contador

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