Informe de la práctica 4 | Apuntes de Ingeniería electrónica

INFORME PRACTICA #4

Aplicación del codificador de prioridad y el decodificador manejador de display

Universidad Surcolombiana

Programa de Ingeniería electrónica

Laboratorio de Electrónica Digital I

María Camila Cardoso López - 20221204875

Julián David Silva Escobar – 20211195428

28/04/2025

Neiva, Huila

I. OBJETIVOS

- Diseñar un sistema codificador de prioridad utilizando

circuitos integrados 74LS148, que permita convertir

una entrada decimal (del 0 al 9) en una salida en

formato BCD.

- Implementar la conversión del código BCD a código

Exceso-3 mediante una lógica de conexión adecuada

entre las salidas del decodificador y las entradas del

codificador de prioridad.

- Visualizar el resultado de la conversión en un display

de siete segmentos de ánodo común, utilizando el

decodificador 74LS47 para traducir el código binario a

señales visibles.

- Verificar el funcionamiento eléctrico del sistema

mediante el cálculo y medición de resistencias, caídas

de voltaje y corriente directa en los LEDs, asegurando

un funcionamiento seguro y eficiente del circuito.

II. JUSTIFICACIÓN

Esta práctica está orientada al desarrollo de habilidades en la

implementación de sistemas digitales que permiten transformar

entradas numéricas en señales codificadas comprensibles para

dispositivos de salida como los displays. El uso de

codificadores de prioridad resulta esencial cuando se tienen

múltiples entradas y se requiere priorizar una de ellas según su

jerarquía. Por su parte, el decodificador manejador de display

traduce la salida BCD a señales que controlan los segmentos de

un display de siete segmentos. Este tipo de aplicaciones es

fundamental en dispositivos de visualización numérica digital,

como calculadoras, relojes digitales o medidores. A través de

esta práctica, se consolidan conocimientos sobre el

comportamiento de estos componentes en condiciones reales,

tanto a nivel lógico como eléctrico.

Esta experiencia práctica no solo permite afianzar los

conocimientos teóricos adquiridos en el aula, sino que también

demuestra la aplicabilidad de estos dispositivos lógicos en

escenarios reales.

III. MATERIALES E INSTRUMENTACIÓN

Para la práctica del presente laboratorio se hizo uso de los

siguientes materiales:

- Multímetro.

- Fuente D.C.

- Protoboard.

- Circuitos integrados con compuertas NAND: (1)

74LS00 (compuertas NAND de 2 entradas) (TTL).

- (2) Codificador (74LS148).

- (1) C.I 74LS138.

- Resistores de los valores calculados para las entradas y

protección de los segmentos del Display (17 en total).

- (2) Dip-swich.

- (1) Display de ánodo común (rojo).

- Cable utp.

- (2) Jumpers.

IV. DESARROLLO ANALÍTICO

La práctica se basa en la implementación de un sistema

compuesto por dos etapas principales: una de codificación y

otra de decodificación. En la etapa de codificación, se

transforma una entrada decimal a una salida en formato BCD.

Para ello, se emplean dos codificadores de prioridad 74LS148

conectados en cascada. Estos dispositivos son codificadores de

8 a 3 bits con entradas y salidas activas en bajo. Dado que un

solo codificador 74LS148 no es suficiente para manejar las diez

posibles entradas decimales (0 al 9), se requiere el uso de dos

codificadores.

El primer codificador maneja las ocho primeras entradas (0

al 7), mientras que el segundo se encarga de las entradas 8 y 9.

Las entradas no utilizadas del segundo codificador deben

conectarse a VCC para evitar que interfieran con el

funcionamiento del sistema. La conexión en cascada entre

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INFORME PRACTICA

Aplicación del codificador de prioridad y el decodificador manejador de display Universidad Surcolombiana Programa de Ingeniería electrónica Laboratorio de Electrónica Digital I María Camila Cardoso López - 20221204875 Julián David Silva Escobar – 20211195428 28/04/ Neiva, Huila

I. OBJETIVOS

Diseñar un sistema codificador de prioridad utilizando circuitos integrados 74LS148, que permita convertir una entrada decimal (del 0 al 9) en una salida en formato BCD.
Implementar la conversión del código BCD a código Exceso-3 mediante una lógica de conexión adecuada entre las salidas del decodificador y las entradas del codificador de prioridad.
Visualizar el resultado de la conversión en un display de siete segmentos de ánodo común, utilizando el decodificador 74LS47 para traducir el código binario a señales visibles.
Verificar el funcionamiento eléctrico del sistema mediante el cálculo y medición de resistencias, caídas de voltaje y corriente directa en los LEDs, asegurando un funcionamiento seguro y eficiente del circuito.

II. JUSTIFICACIÓN

Esta práctica está orientada al desarrollo de habilidades en la implementación de sistemas digitales que permiten transformar entradas numéricas en señales codificadas comprensibles para dispositivos de salida como los displays. El uso de codificadores de prioridad resulta esencial cuando se tienen múltiples entradas y se requiere priorizar una de ellas según su jerarquía. Por su parte, el decodificador manejador de display traduce la salida BCD a señales que controlan los segmentos de un display de siete segmentos. Este tipo de aplicaciones es fundamental en dispositivos de visualización numérica digital, como calculadoras, relojes digitales o medidores. A través de esta práctica, se consolidan conocimientos sobre el comportamiento de estos componentes en condiciones reales, tanto a nivel lógico como eléctrico. Esta experiencia práctica no solo permite afianzar los conocimientos teóricos adquiridos en el aula, sino que también demuestra la aplicabilidad de estos dispositivos lógicos en escenarios reales.

III. MATERIALES E INSTRUMENTACIÓN

Para la práctica del presente laboratorio se hizo uso de los siguientes materiales:

Multímetro.
Fuente D.C.
Protoboard.
Circuitos integrados con compuertas NAND: (1) 74LS00 (compuertas NAND de 2 entradas) (TTL).
(2) Codificador (74LS148).
(1) C.I 74LS138.
Resistores de los valores calculados para las entradas y protección de los segmentos del Display (17 en total).
(2) Dip-swich.
(1) Display de ánodo común (rojo).
Cable utp.
(2) Jumpers.

IV. DESARROLLO ANALÍTICO

La práctica se basa en la implementación de un sistema compuesto por dos etapas principales: una de codificación y otra de decodificación. En la etapa de codificación, se transforma una entrada decimal a una salida en formato BCD. Para ello, se emplean dos codificadores de prioridad 74LS conectados en cascada. Estos dispositivos son codificadores de 8 a 3 bits con entradas y salidas activas en bajo. Dado que un solo codificador 74LS148 no es suficiente para manejar las diez posibles entradas decimales (0 al 9), se requiere el uso de dos codificadores. El primer codificador maneja las ocho primeras entradas ( al 7), mientras que el segundo se encarga de las entradas 8 y 9. Las entradas no utilizadas del segundo codificador deben conectarse a VCC para evitar que interfieran con el funcionamiento del sistema. La conexión en cascada entre

ambos codificadores asegura que se respete la prioridad de las entradas, permitiendo que, si se activan múltiples entradas al mismo tiempo, el sistema reconozca únicamente aquella con mayor peso (mayor valor decimal). Una vez obtenida la salida BCD, se emplea un decodificador BCD a siete segmentos, específicamente el 74LS47, que es compatible con displays de ánodo común. Este dispositivo convierte el código BCD en señales que activan los segmentos del display para formar correctamente los dígitos del 0 al 9. En cuanto a los aspectos eléctricos, se calcularon las resistencias necesarias para proteger tanto las entradas del codificador como los LEDs del display. Para las resistencias de entrada, se propuso un valor de 15 kΩ, recomendado para evitar inconvenientes durante la práctica. La potencia disipada por estas resistencias se obtuvo mediante cálculos indicados en el pre-informe. Para los LEDs, se usaron resistencias protectoras con un valor comercial de 120 Ω. La potencia disipada por estas también fue calculada, asegurando el funcionamiento seguro de los componentes. Finalmente, el diseño fue verificado mediante simulación en el software Multisim. Esta simulación permitió evaluar el comportamiento general del circuito, confirmar la lógica de prioridad entre codificadores, y comprobar que la conversión de señales se realiza correctamente, validando la operación sincronizada entre los módulos codificadores y decodificadores con la lógica de control incorporada.

V. PROCEDIMIENTO

Para este laboratorio, se solicitó diseñar e implementar un circuito lógico combinacional utilizando codificadores de prioridad de octal a binario con entradas y salidas activas en bajo, junto con un decodificador manejador de display para ánodo común. El objetivo principal fue permitir, a partir de una entrada en formato decimal (0–9), obtener una salida en código BCD que pudiera visualizarse en un display de siete segmentos mostrando el número correspondiente. Para lograr esto, se emplearon dos codificadores 74LS conectados en cascada, adaptados para manejar las 10 posibles entradas decimales. La conexión en cascada estableció un esquema de prioridad entre las entradas, asegurando que, si se activaban múltiples señales, se reconociera correctamente la de mayor jerarquía. Las salidas de los codificadores generaron un código BCD que luego fue procesado por un decodificador adecuado para display de ánodo común, en este caso el 74LS47, el cual se encargó de traducir el BCD a los patrones de segmentos necesarios para mostrar el número en el display. Durante el proceso de simulación y pruebas físicas, se presentó un problema en el circuito debido a un corto en las entradas controladoras, ocasionado por una falsa conexión en la placa. Este fallo impedía el correcto funcionamiento del sistema, afectando la respuesta del codificador de prioridad. Una vez detectado y corregido el error, asegurando la correcta conexión de las entradas, se logró restablecer el funcionamiento normal del circuito y se pudo continuar con la demostración prevista. El diseño completo se montó sobre una Protoboard. En las primeras pruebas se presentaron fallos debido a errores de cableado y el uso de una placa defectuosa. Tras reemplazar la Protoboard y revisar cuidadosamente todas las conexiones basándose en las hojas de datos de los componentes (74LS148 y 74LS47), el circuito alcanzó el funcionamiento esperado. Para asegurar niveles lógicos estables en las entradas TTL, se utilizaron resistencias de polarización (R_TTL) conectadas entre VCC y los interruptores del dip-switch, permitiendo aplicar señales de alto nivel lógico a las entradas mientras se mantenía la estabilidad en reposo. Finalmente, con el circuito energizado, se realizaron pruebas funcionales, comparando los resultados prácticos con los valores teóricos y las simulaciones previas. El sistema logró visualizar correctamente en el display el número decimal correspondiente a cada entrada, confirmando la correcta implementación del diseño. Este laboratorio permitió aplicar de manera práctica los conceptos aprendidos en clase, subrayando la importancia de la correcta interpretación de Datasheet, la planificación del diseño, el uso de simuladores para la detección de errores, y el cuidado en la implementación de sistemas digitales. Imagen 1. Circuito finalizado y funcional.

VI.ANÁLISIS DE RESULTADOS

El sistema de codificación implementado funcionó correctamente, permitiendo representar los valores decimales del 0 al 9 en formato BCD. Gracias a la configuración en cascada de los codificadores 74LS148, fue posible cubrir todas las entradas necesarias. Además, el uso de codificadores de prioridad garantizó que, si se activaban varias entradas al mismo tiempo, se reconociera únicamente la de mayor valor, cumpliendo con la lógica de prioridad requerida. En la etapa de decodificación, el decodificador 74LS tradujo las salidas BCD a señales que encendieron los segmentos correctos del display. Se verificó que los dígitos del

Se realizaron mediciones de voltaje y corriente en los LEDs del display, encontrando que el voltaje directo promedio (1.97 V) y la corriente directa (16.83 mA) estuvieron dentro de márgenes aceptables respecto a los valores nominales del fabricante, lo que aseguró un funcionamiento seguro y eficiente del circuito.
Durante la fase de montaje se presentaron fallos como cortos circuitos debido a falsos contactos y errores en el cableado, que fueron detectados y corregidos oportunamente gracias al uso de simulaciones previas, la interpretación de hojas de datos, y una adecuada verificación del diseño, resaltando la importancia de la revisión exhaustiva. - Las pruebas de las entradas de control del decodificador (LT, BI y BO) confirmaron que sus funciones específicas (encendido de todos los segmentos, apagado total y detección de valores inválidos) operaron correctamente, aunque se presentaron errores iniciales que fueron solucionados al entender la lógica y conexiones correspondientes. - Esta práctica permitió a los estudiantes fortalecer su comprensión teórica y adquirir experiencia práctica en el diseño, simulación, montaje y verificación de circuitos digitales, aspectos fundamentales para su formación en ingeniería electrónica, especialmente en el manejo de dispositivos de codificación y visualización.

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I. OBJETIVOS

II. JUSTIFICACIÓN

III. MATERIALES E INSTRUMENTACIÓN

IV. DESARROLLO ANALÍTICO

V. PROCEDIMIENTO

VI.ANÁLISIS DE RESULTADOS