Direccionamiento de memoria 28C64 y contador de anillo para Matriz de LEDs: Estudio de casos

Para el direccionamiento de la memoria EEPROM AT28C64 se requiere un contador que permita generar los caracteres U, A, N, blanco, en forma cíclica indefinida, al manejar las 7 filas de una matriz de LEDs, el cual debe estar sincronizado con un contador de anillo , activo por nivel bajo, que aterrice los cátodos de los Leds por columnas, cada centésima de segundo, para lograr la persistencia de la imágen por visualización dinámica.

¿Si se elabora un contador binario del 0 al 80 con una Gal, habría que elaborar con otra Gal el contador de Anillo para las 5 columnas, usando el mismo reloj con el 555?

¿Es posible con una sóla GAL22V10 manejar la memoria y el contador de anillo sincronizadamente ? ¿ Cómo se diseña e implementaría el circuito completo con una sola GAL?

Este caso se estudiará el martes 17 de abril en clase. Da nota adicional en el tercer corte, para el estudiante o el grupo de trabajo que presente una buena solución a este interrogante.

LABORATORIO: Caracteres con matriz de leds y memoria EEPROM

Se trata de obtener por pantallazos en una matriz de leds de 7 filas, 5 columnas   los caracteres que se muestran:

  Las 7 filas de la matriz, se conectan a 7 salidas de la memoria EEPROM 28C64, a través de buffer tree-state, circuito integrado 74LS244.  Los cátodos de los leds, en las columnas se manejan a través de un contador de anillo de 5 bits, activo por nivel bajo.   Sólo una columna se energiza cada vez, pero al hacer la secuencia del contador de anillo muy rápidamente cada 0,01 segundo, el ojo humano, por la persistencia de la imágen en la retina, ve todas las 5 columnas como si estuvieran todas energizadas, y pareciese que todos los Leds que generan el caracter estuvieran encendidos, pero en realidad sólo se estan encendiendo columnna por columna, de acuerdo al CERO que envía el Contador de Anillo a todos los 7 leds de cada columna y aterrizarlos.  Por medio de la memoria se envían los UNOS para que se enciendan los leds requeridos para que vaya formando el caracter. Por ejemplo, para formar la U, inicialmente la memoria debe enviarle a los leds de la primera columna 1111110, luego 0000001 a la segunda columna al tiempo que se energiza esa columna por el contador de anillo, después eso mismo a la tercera y cuarta columna a medida que el contador de anillo se desplaza, y al final a los 0,05 segundos, cuando se energiza la quinta columna, la más a la derecha, la memoria debe enviar nuevamente 1111110,  y esto debe  hacerlo repetitivamente unas 20 veces, para que el caracter, en este caso la U se observe durante 1 segundo ( 0,05 * 20 = 1). Luego se continúa en igual forma con los otros dos caracteres, la A y la N, dejando en blanco durante 1 segundo el display, y luego seguir la secuencia  desplegando el mensaje UAN blanco, UAN blanco,.. indefinidamente. El 74244 ademas de suministrar buena corriente a los leds de la matriz, protege a los transistores MOSFET de la memoria de una sobrecorriente que pudiese estropearlos.

Matriz de LEDS: 7 filas, 5 columnas

Una matriz de 7 por 5,  consiste en un arreglo de 35  LEDs que pueden ser encendidos y apagados individualmente utilizando un circuito adecuado. Se puede visualizar  como una  pantalla de pocos pixeles en los cuales se pueden presentar gráficos y textos, tanto estáticos como en movimiento. 

Conexión

El siguiente gráfico presenta una matriz de 5×7 LEDs, donde las columnas corresponden a los cátodos (deben ir conectados a tierra) y las filas corresponden a los ánodos (deben ir conectados a voltaje).

Matriz de 5×7 con columnas de cátodos

Para encender un LED específico debe ubicarse la interesección entre la columna y la línea correspondiente. Por ejemplo, para encender el LED que se muestra en la figura siguiente, la columna 3 (C3) debe ser conectada a tierra (a través de una resistencia de 220 ohm) mientras que la fila 5 (R5) es conectada a voltaje (5v).

El siguiente video muestra los dígitos en un contador descendente:  http://youtu.be/VjinnOytc3o

Ejercicios Resueltos sobre Contadores Sincrónicos con Flip-Flops T

 EJERCICIO 1:   Analizar el siguiente circuito efectuando su simulación en Altera:

Observando el circuito deducimos: T(QA) = 0,  T(QB)= 1,  T(QC) = QB.

La simulación en Altera es la siguiente:

  

Lo que corresponde a un contador que hace la secuencia 0,2,4,6,0,2,4,6,... tal como se muestra al agrupar las salidas:

EJERCICIO 2: Diseñar utilizando 4 flip-flops T un contador ascendente que efectúe la secuencia 0,4,8,12,0,4,8,12,...

Se elabora una tabla de Estado y luego una Tabla de Excitación con los Flip-Flops T:

                                ESTADO PRESENTE               ESTADO SIGUIENTE              ENTRADAS DE F.F.

                                      Q3 Q2 Q1 Q0                     Q3* Q2*  Q1*  Q0*           T(Q3) T(Q2) T(Q1) T(Q0)

                                        0   0    0    0                      0      1      0      0               0         1        0         0

                                        0   1    0    0                      1      0      0      0               1         1        0         0

                                        1   0    0    0                      1      1      0      0               0         1        0         0

                                        1   1    0    0                      0      0      0      0               1         1        0         0

Se deduce:  T(Q3)=Q2,   T(Q2)=1, T(Q1)=0, T(Q0)=0. Lo cual  lleva al siguiente circuito,donde las entradas asincrónicas Clear y Preset de de cada flip-flop T las dejamos al aire, porque no interesan para este caso:

Al simularlo en Altera verificamos que se cumple lo exigido:

 

Estudio de casos:Contador sincrónico con GAL

Se requiere diseñar e implementar con una GAL 22V10 un contador  binario ascendente del 0 al 20.

1. ¿Por qué no se puede implementar con la GAL un contador Asincrónico ?
2. ¿ Como se diseña el contador sincrónico?
3. ¿ Qué tipo de flip flop se debe utilizar, S-R, J-K, T  o  D ?
4. ¿ En qué forma puede ayudar el Logicaid en el diseño ?
5. ¿Cómo se procede con el ispLever para efectuar la simulación ?

Tema de clase: Viernes 23 de marzo.

Estudio de casos: Comparador de Igualdad mediante Ecuación Booleana

Independientemente de como se diseñe un comparador de igualdad de 3 bits, ya sea con tabla de verdad, ecuaciones Booleanas o editor esquemático dibujando las compuertas lógicas, al crearse el Mapa de Fusibles para la GAL, el ispLEVER cuando efectúa la compilación, presenta junto al Reporte de Configuración de Pines del CHIP, las 2 ecuaciones reducidas para las salidas del comparador, tal como se presenta en la siguiente imágen:

¿COMO SE PUEDE VERIFICAR QUE LAS 2 ECUACIONES BOOLEANAS MOSTRADAS POR EL ispLEVER CORRESPONDEN A UN COMPARADOR DE 3 BITS ?   ¿ CUAL SERÍA EL ESQUEMÁTICO REDUCIDO SI SE ELABORA EL COMPARADOR  DE 3 BITS CON GRÁFICO DE COMPUERTAS LÓGICAS ?    

TEMÁTICA PARA ANALIZAR  EN LA CLASE DEL VIERNES 16 DE MARZO.

:

Estudio de casos: Comparador de 3 bits

Con ispLEVER se diseña un comparador de 3 bits, de acuerdo al archivo creado en ABEL-HDL siguiente:

Esta tabla está incompleta.... ¿ Hasta qué número llega, antes del END del programa ?  

¿ Es posible que corresponda a un comparador ?  ¿Por qué ?  

¿ Es posible que el usuario pueda asignar los pines a su voluntad a la GAL y el programa compile sin ningún problema, generando  el archivo Jedec y el reporte de configuración de pines del chip ?