En 1956, nació el primer reloj digital modelado y patentado al público

1. Introducción:

En 1956, nació el primer reloj digital modelado y patentado al público. A diferencia de un reloj analógico que indica la hora mediante manecillas, el reloj digital lo hace mediante números digitales en un display.

         El propósito de este trabajo final es realizar un reloj digital que utilizando los conocimientos adquiridos durante todo el curso de sistemas digitales, el reloj debía de contar con algunas características importantes como tener horas, minutos, segudos.

        El reloj además debía de  desplegar la hora en el formato  de 12 hrs cambiado un display a A representado el (AM) y una P representado (PM), también lo que se deseaba en la elaboración de este proyecto es hacerlo mediante diferentes tipos de dispositivos electrónicos como las compuertas lógicas, displays, decoders, y flip flops..  

1. Marco Teórico

El formato de 12 horas de un reloj digital es parecido al de un reloj analógico. Se separa el día en segmentos de 12 horas siendo el de “antes de mediodía” denominado AM y el “posterior a mediodía” que es el PM. El reloj que se mostrará en este trabajo tiene dicho formato y muestra las horas, minutos y segundos.

Para esto se necesitaron diferentes tipos de dispositivos electrónicos tal y como:

Displays

Son el dispositivo que indicara la hora mediante LEDS acomodados en 7 segmentos. Depende de la señal que entre, son los LEDS que prenderán, o sea, el número que se indicará. Serán necesarios 7 para poder desplegar la hora en HH:MM:SS y uno extra para la A o P de AM o PM.

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Figura 1 Display de 7 segmentos

Cada uno de los 7 segmentos del display están marcadas por las 7 primeras letras del alfabeto (A-G)  y se montan de tal manera que se activa cada segmento por separado consiguiendo formar cualquier digito numérico.

 Existen dos tipos de displays de 7 segmentos, los de ánodo común y los de cátodo común.

Los displays de ánodo común se identifican porque en todos los leds están unidos internamente a una patilla común que debe ser conectada a potencia positiva. El encendido de cada segmento individual se realiza aplicando potencia negativo por la patilla correspondiente a través de una resistencia que limite el paso de la corriente.

Los displays de cátodo común los segmentos esta unidos internamente a una patilla común que debe ser conectada al potencial negativo. El encendido de cada segmento se realiza aplicando potencial positivo por la patilla correspondiente.

El sistema de siete segmentos está diseñado para números, pero no para letras, por eso algunas no son compatibles y hacen confundir a un número y a veces, no se puede distinguir.

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Figura 2 Números que se pueden desplegar en el display6

Decodificadores

Elemento digital que funciona a base de estados lógicos, con los cuales indica una salida determinada. Su función es decodificar un código de entrada binario, a uno de 7 segmentos que por lo general va conectado a un display. El decodificador utilizando en este proyecto fue el 74LS47.

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Figura 3 Decodificador BDC de 7 segmentos

El codificador tiene 4 entradas que están conformadas por un código BCD y 16 salidas de las cuales se utilizan 10.  Se puede decir que este decodificador traduce una palabra de “n” bits a otras de “m” bits las cuales se refieren al mismo valor decimal, pero en distintos códigos.

Flip Flops

 Es un elemento básico de memoria que es capaz de almacenar un bit, o sea que puede permanecer en un estado a pesar de que haya desaparecido la señal de excitación que provocó su transición, y permanecer así hasta que haya otro pulso. En este caso, se utilizan Flip Flops tipo D (74ls74), el cual sólo tiene una entrada y una salida.

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Figura 4 Flip Flop tipo "D" 7474

El flip-flop D resulta muy útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico. El funcionamiento de un dispositivo activado por el flanco negativo es, por supuesto, idéntico, excepto que el disparo tiene lugar en el flanco de bajada del impulso del reloj. Recuerde que Q sigue a D en cada flanco del impulso de reloj.

Para ello, el dispositivo de almacenamiento temporal es de dos estados (alto y bajo), cuya salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos:

• Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo (latch en inglés).
• Activo por flanco (de subida o de bajada).

En la siguiente tabla se puede observar la tabla de verdad del flip flop tipo D

Tabla 1 Tabla de verdad del flip flop tipo D

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Compuertas lógicas

La compuerta lógica es un dispositivo electrónico con una función booleana,  pueden sumar, multiplicar, negar, etc. En este caso, utilizamos compuertas NAND, AND y NOR.

Este tipo de dispositivos se pueden utilizar en la tecnología eléctrica, electrónica, mecánica, hidráulica y neumática.

Existen diferentes tipos de compuertas lógicas las cuales pueden ser utilizadas para algún fin. Entre las compuertas lógicas que existen son las siguientes.

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