POLITECNICO DI BARI! DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA E DELL INFORMAZIONE!

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1 POLITECNICO DI BARI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA E DELL INFORMAZIONE Ingegneria Informatica e dell Automazione FONDAMENTI DI ELETTRONICA - SECONDA PROVA DI LABORATORIO Prof. Daniela De Venuto Strumentazione di laboratorio: Alimentatore stabilizzato Multimetro digitale ESERCIZIO NUMERO: 1 - Contatore a 4 bit mediante 4 D-Flip Flop e il timer LM 555 OBIETTIVO: L esercizio consiste nel montare un contatore a 4 bit mediante l utilizzo di 4 flip-flop in cascata; per fare ciò useremo due integrati SN7474 che contengono ciascuno due flip-flop.

2 Realizzazione del circuito di CLOCK mediante il timer LM 555 in configurazione a-stabile Componentistica: LM 555 Timer 2 resistori da 10kΩ 1 resistore da 100Ω 1 condensatore elettrolitico da 100μF 1 LED Cavetteria varia Configuriamo il circuito come in figura. Il piedino 5 del timer è lasciato floating. Si noti che l output del timer è ingresso di un LED che lampeggiando scandirà il colpo di clock. Il condensatore da 100μF è un condensatore elettrolitico: per questo tipo di condensatori è molto importate rispettare la polarità dei morsetti in fase di installazione sul circuito. Un condensatore elettrolitico si presenterà con una barra laterale di diverso colore rispetto al resto del condensatore; in corrispondenza di questa barra si troverà il morsetto negativo. L alimentazione al circuito verrà fornita dall alimentatore di laboratorio: esso va settato in modo che i due generatori lavorino indipendenti. Fisseremo il valore di uno dei due generatori a 5V e andremo a prendere l alimentazione dal morsetto positivo (Vcc) e morsetto negativo (GND) di quel singolo generatore. Configurato il circuito come sopra alimentiamolo assicurandoci che esso scandisca correttamente i colpi di clock facendo lampeggiare il LED situato sul terminale di output. 1 Morsetto negativo 2 Implementazione di un D-FLIP FLOP SN7474 come contatore a due bit PRIMA DI PROCEDERE SPEGNI L ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO

3 Componentistica: 1 D-FLIP FLOP SN7474 (ogni integrato contiene due flip-flop) 6 resistori da 10kΩ (utilizzati come resistori di pull-up e pull-down) 2 resistore da 100Ω 2 LED Cavetteria varia Dopo aver realizzato il circuito di timing procediamo con la realizzazione di un contatore a due bit mettendo in cascata i due flip-flop contenuti in un SN7474 secondo lo schema in figura Partiamo quindi con il collegamento tra il segnale di clock scandito dal circuito integrato LM 555 e il morsetto di input clock del primo flip flop (CLK1, piedino 3) dell integrato SN7474. È importante assicurarsi che il piedino 5 sia collegato col piedino 11 dell integrato in modo da portare il segnale di clock anche al secondo flipflop. Si retroazionano i piedini 2 e 6 e dualmente i piedini 12 e 8 in modo che l uscita negata dei flip-flop sia anche utilizzata come dato dai flip-flop stessi. Abbiamo quindi realizzato un circuito schematizzabile con la seguente figura:

4 Analizzando l andamento temporale possiamo notare che ad ogni fronte d onda di salita del segnale di clock il segnale sul bit 0 e sul bit 1 commuta: Colleghiamo i due led ai morsetti delle uscite negate del circuito e alimentiamo quest ultimo: se ogni collegamento è stato eseguito correttamente vedremo a ogni singolo colpo di clock contare i nostri led in sistema binario. LED BIT 0 LED BIT 1 BINARIO DECIMALE OFF OFF 00 0 ON OFF 01 1 OFF ON 10 2 ON ON 11 3 Implementazione di due SN7474 come contatori a quattro bit 3 PRIMA DI PROCEDERE SPEGNI L ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO Componentistica: 2 D-FLIP FLOP SN7474 (ogni integrato contiene due flip-flop) 12 resistori da 10kΩ (utilizzati come resistori di pull-up e pull-down) 4 resistore da 100Ω 4 LED Cavetteria varia Al circuito precedente aggiungiamo un ulteriore SN7474 in modo da rendere il contatore a quattro bit e quindi poter contare, nel sistema decimale, da 0 a 15.

5 Implementiamo il secondo integrato con la stessa logica seguita per il primo circuito integrato; il segnale di clock del primo flip-flop del secondo 7474 sarà fornito dall uscita Q2 del secondo flip-flop del primo integrato (piedino 9). Alla fine dovremmo ottenere un circuito come il seguente: Abbiamo, quindi, aggiunto due flip-flop al circuito precedente:

6 L andamento temporale dell uscita digitale sarà il seguente: Dopo aver collegato tutti e quattro i led alimentiamo il circuito; esso dovrebbe funzionare in questo modo: LED BIT 0 LED BIT 1 LED BIT 2 LED BIT 3 BINARIO DECIMALE OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF ON ON OFF OFF OFF OFF ON OFF ON OFF ON OFF OFF ON ON OFF ON ON ON OFF OFF OFF OFF ON ON OFF OFF ON OFF ON OFF ON ON ON OFF ON OFF OFF ON ON

7 LED BIT 0 LED BIT 1 LED BIT 2 LED BIT 3 BINARIO DECIMALE ON OFF ON ON OFF ON ON ON ON ON ON ON VIDEO YOUTUBE: