Question

Ejercicio 2 para grupos pares

Caso 1: El parqueadero tiene 99 espacios para estacionar vehículos se requiere un sistema que cuente cuantos carros ingresan al
parqueadero.

Caso 2: Un sistema que cuente cuantos espacios libres quedan para estacionar.

nota: Debe ser realizada en Tinkercard o circuit maker
 La simulación de los circuitos del enunciado comprobando su funcionamiento

Answer 1

Vamos a recurrir a la lógica no microprocesada para resolver estos ejercicios de electrónica digital. Estos circuitos se basarán en contadores y en displays de 7 segmentos, los cuales consisten en arreglos de diodos LED que son encendidos a voluntad para representar un número.

Caso 1:

Si el parqueadero tiene 99 espacios para estacionar, significa que el número es menor que 128, es decir se puede representar con 7 bits, pero nosotros vamos a usar una codificación conocida como decimal codificado en binario ó BCD, la cual consiste en bloques de cuatro bits que muestran combinaciones entre 0 y 9, de modo que cada uno de ellos representa un dígito decimal. Un circuito integrado que realiza la cuenta en este sistema es el CD4518, consistente en dos contadores BCD, justamente lo que necesitamos para hacer un contador de 0 a 99.

Un contador es un dispositivo lógico que cuenta los estímulos que lo atacan por su entrada de clock. En este caso suponemos que vendrán de un sensor en el que no entramos en detalles que detecta la presencia de un vehículo. El circuito contador se muestra en la imagen "fig1". R1 y C1 filtran el efecto rebote del sensor mecánico. R2, R3, C2 y C3 reinician los contadores en cuanto se enciende el circuito y el pulsador representa al sensor de presencia de vehículos. El contador de abajo es el de las decenas y está configurado para activarse con flanco negativo de modo que incrementará cuando el de las unidades reinicie luego de llegar a 9.

Ahora bien, a este circuito incorporamos el dispositivo de salida consistente en dos displays de siete segmentos, el circuito integrado CD4511 (conversor BCD a 7 segmentos) se encarga de manejarlos. Tiene señales de control que conectamos de modo que se desactiven.

Y el circuito completo mínimo se muestra en la figura "fig2", los LEDS de cada display tienen resistencias limitadoras que se calculan para una tensión de 2V y una corriente de 10mA:

$R_{LED}=\frac{5V-2V}{0,01A}=300\Omega; R_{LED}=330\Omega$

Resumiendo, los componentes de este circuito son:

• Un circuito integrado CD4518
• Dos circuitos integrados CD4511
• Dos displays de 7 segmentos cátodo común.
• Elementos pasivos varios.

Caso 2:

En este caso hay que contar los espacios libres que quedan para estacionar, el parqueadero tiene 99 espacios, y para hallar la cantidad de espacios libres hay que restarle a 99 la cantidad de vehículos que entran y sumarle la cantidad de vehículos que salen. de modo que:

$n_{EL}=99-n_{entran}+n_{salen}=99-(n_{entran}-n_{salen})$

Vamos a suponer que los vehículos que salen lo hacen por un carril distinto al de los que entran de modo que pondremos sendos sensores en cada uno. La resta binaria se puede hacer sumando al minuendo el complemento a 1 del sustraendo, a la salida del sumador aparece el complemento a 1 del resultado, esto para aprovechar el circuito integrado sumador. Sin embargo el circuito restador en BCD es algo complejo y requerirá adicionar un segundo contador.

Otra forma es utilizar un contador ascendente-descendente, el cual siempre muestre a su salida el número $n_{entran}-n_{salen}$, un contador BCD ascendente descendente es el CD4510 del cual habrá que usar dos. El circuito se muestra en la figura 3, se aprecia que el pulsador que representa al sensor de salida pone al contador en modo descendente, haciéndolo contar hacia atrás. R3 y C3 con el inversor schmitt están para introducir un retardo para el ciclo de reloj que corresponda a un vehículo saliente de modo que este llega al contador notablemente después de que se lo ha puesto en modo descendente.

A la salida del contador tenemos $n_{entran}-n_{salen}$, ahora bien, hay que restarselo a 99, para lo cual usamos el sumador 74HC283, cada bloque de cuatro bits será restado a 9 o lo que es lo mismo sumado a 0110, su complemento a 1. Luego el resultado será invertido para tener la resta. Con lo que los CD4510 estarán conectados a las entradas de sendos 74HC283 que a su vez tendrán seteado el "0110" en la otra entrada.

La etapa de salida es la misma que en el caso 1 y el circuito mínimo completo está en la figura 4.

Resumiendo los componentes para este circuito son:

• Dos circuitos integrados CD4510
• Dos circuitos integrados 74HC283
• Dos circuitos integrados CD40106
• Dos circuitos integrados CD4511
• Dos displays de 7 segmentos cátodo común
• Elementos pasivos varios.