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.

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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.

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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