Lab 14. Matriz de Leds con Arduino.

                
                      

                    CIRCUITOS DIGITALES

                                    PROYECTO N° 04

                    PROYECTO CON ARDUINO

                                  FASE 2:

                   Matriz de LEDs con Arduino

OBJETIVOS:

• Programación de registros con Arduino

• Estructuras de control en programación 

• Escritura de datos por puerto serial

DESARROLLO DEL PROBLEMA:

REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO

Los registros de desplazamiento son circuitos secuenciales sencillos, compuestos por un Los registros de desplazamiento son circuitos secuenciales sencillos, compuestos por un conjun conjunto to de de biestab biestables les que que se  conectan en conectan en serie, y serie, y una una circui circuiter terııaa   adicional  que que controla controla  los modos de cargar y acceder a los datos que almacenan. Su principal funci´ los modos de cargar y acceder a los datos que almacenan. Su principal funci´on, en el seno on, en el seno de sistemas m´ de sistemas m´as complejos, es servir de almacenamiento temporal de un conjunto de bits as complejos, es servir de almacenamiento temporal de un conjunto de bits sobre los que se est´ sobre los que se est´a realizando una tarea de procesamiento. a realizando una tarea de procesamiento. Existen cuatro combinaciones b´ Existen cuatro combinaciones b´asicas que definen el tipo de registro de desplazamiento: asicas que definen el tipo de registro de desplazamiento: 11..  eenntrad trada se a serie rie / sa / salid lida se a serie rie

22..  eenntrad trada seri a serie / sali e / salida para da paralleello (ej: 7 o (ej: 74LS1 4LS164) 64)

33..  eenntrad trada paral a paralelo / sa elo / salid lida seri a serie (ej: 74 e (ej: 74LS16 LS1655))

44..  eenntrad trada para a paralleello / sa o / salid lida para a paralleelloo Hay circuitos integrados espec Hay circuitos integrados espec´´ıficos ıficos de de cada cada uno uno de de esos tipos, esos tipos, yy  otros que otros que median median-te unas se˜ te unas se˜nales de control pueden cambiar su funcionamiento de un modo a otro (Ej: nales de control pueden cambiar su funcionamiento de un modo a otro (Ej: 74LS195) o realizar los desplazamientos hacia la derecha o hacia la izquierda (Ej: 74LS194). 74LS195) o realizar los desplazamientos hacia la derecha o hacia la izquierda (Ej: 74LS194). Las dos operaciones b´ Las dos operaciones b´asicas que realiza un registro de desplazamiento es la carga/almacenamiento asicas que realiza un registro de desplazamiento es la carga/almacenamiento de de los datos los datos y el y el despla desplazamien zamiento to de ´ de ´estos a estos a lo largo lo largo de los de los biestab biestables que les que lo componen; lo componen; la obtenci´ la obtenci´on de los datos correctos a la salida del dispositivo depende de una cuidadosa on de los datos correctos a la salida del dispositivo depende de una cuidadosa  sincronización de las son de las se˜nales de control, de entrada y de salida. nales de control, de entrada y de salida. En esta pr´ En esta pr´actica vamo actica vamos  a  caracteri caracterizar zar el funcionami el funcionamiento de ento de difere diferentes tipos ntes tipos de registro de registro de desplazamiento, y configurarlos para algunas de sus principales aplicaciones
. 

Es un circuito digital que acepta datos binarios de una fuente de entrada y luego los desplaza, un bit a la vez, a través de una cadena de flip-flops.

Este sistema secuencial es muy utilizado en los sistemas digitales. Un ejemplo de esto se ve en las calculadoras comunes, donde al escribir una cifra de varios números, se nota que el primer número pulsado le cede espacio a los demás corriéndose a la izquierda, donde además se nota que hay características de memoria porque se mantienen visualizados los números pulsados.

Los registros de desplazamiento son construidos a partir de flip-flops. Además de tener características de memoria y la función de desplazar datos, también se utilizan para convertir datos serie a paralelo y paralelo a serie. 

Un método de identificar los registros de desplazamiento es por la forma en que se introducen y leen los datos en la unidad de almacenamiento.

Existen cuatro categorías de registro de desplazamiento.

Registro de desplazamiento con entrada serie / salida paralelo:

74LS164 que es un registro de desplazamiento de 8 bits (ver Figura 1), con entrada serie y salida paralelo y una entrada CLR de "borrado" as'ıncrona, activa para nivel BAJO. Tiene dos entradas serie, A y B, que acceden a los biestables tras efectuarse una operación NAND sobre ellas, por lo tanto, o bien entra la misma vez por ambas, o bien una de ellas se mantiene siempre en ALTO para permitir la entrada de datos (lo que nos proporciona una herramienta adicional de sincronización). Se puede comprobar el esquema de la circuitería interna en la hoja de datos del 74LS164.

Para poder caracterizar el circuito, debemos “cargar” un byte de información, es decir ocho bits, que introduciremos en serie en el dispositivo. La se˜nal de reloj CLK marca el tiempo que se adjudica a cada bit en la serie (un ciclo de reloj), por lo tanto, ocho ciclos de reloj son el tiempo necesario para cargar el byte completo y que la salida en paralelo sea la correcta. Utilizaremos el contador 74LS93A para generar el byte que cargaremos en el registro, para ello lo configuraremos como un contador de modulo nueve (trunca la secuencia en 1001) mediante las conexiones que se muestran en la Figura 2:

Confirmar el correcto funcionamiento del contador, visualizando las se˜nales CLKA y Q3 en el osciloscopio. La se˜nal Q3 as´ ı obtenida ser´a la que introduciremos en ambas entradas A y B del registro 74LS164, en el que adem´as utilizaremos la misma se˜nal de reloj y conectaremos CLR a ALTA. Una vez montado el circuito, realizar las siguientes operaciones:

Registro de desplazamiento con entrada paralelo / salida serie:

Caracterizaremos el funcionamiento del integrado 74LS165 que es un registro de desplazamiento de 8 bits, con entrada paralelo (as´ıncrona) y salida serie. También admite opcionalmente una entrada serie (SER). La se˜nal de control SH/LD en BAJA permite la carga de los datos en paralelo, y en ALTA permite el desplazamiento a lo largo de los biestables de los datos cargados, que terminan saliendo por Q y su complemento Q. Tiene la opción adicional de inhabilitar el reloj mediante la se˜nal CLKINH , ya que sobre ella y CLK se implementa la función NOR, de forma que cuando CLKINH est´a en ALTA, el reloj queda inhabilitado:

VIDEO DEMOSTRATIVO:

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

* OBSERVACIONES:

• Se observó que la matriz LED de 8x8 se hallaba defectuoso, motivo por el cual que ala hora de subir la programación realizada en el programa Arduino,este no funcionaba.

• Se observó que que para la alimentación de la matriz LED la parte positiva tenía que ir conectado con una resistencia para así evitar quema los LED de la matriz.

• En la coneccion de la matriz LEDs no funcionaba correctamente dado que había una falla de conducción de los cables, motivo por el cual se tuvo que verificar todos los cables para que se cerciorarse que se encontraba en buenas condiciones y que conducen la energía eléctrica.

• Se realizo una modificación en el codigo de programacion para que se obtuviera una letra P el cual aparecería en nuestra matiz LEDs.

* CONCLUSIONES:

    

• Se llegó a la  conclusión que al poder enviar los códigos propuestos en la matriz de led presenta  se produjo lo obtenido  en clases

• Se concluyo que  en el problema de hacer las letras hubo un problema  al salir solo en columnas pero se dedujo que en la matriz de led mostrada en video se pudo obtener la letra T obteniendo así probado en casa  se obtuvo las   letras faltantes.

• La matriz LEDs es muy importante que las ter,minales en la cuales se alimentara con energía deben estar conectadas a una resistencia, para de esta forma proteger a la matriz de LEDs para que no se quemen.

• El arduino se tiene que subir el codigo de programacion para que en la matriz de LEDs apareciera unas letras.

• En el codigo de programacion al final se realizo una modificacion con el cual se verifico que la programacion de codigos estaban correctos para que funcionase una vez que se compilara y subiera al nuestro arduino el cual daría las ordenes a nuestra matriz.

BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFIA RECOMENDADA:

• Floyd, Thomas (2006) Fundamentos de sistemas digitales.  Madrid.: Pearson Educación (621.381/F59/2006) Disponible Base de Datos Pearson.
• Mandado, Enrique (1996) Sistemas electrónicos digitales.  México D.F.: Alfaomega. (621.381D/M22/1996).
• Morris Mano, M. (1986) Lógica digital y diseño de computadoras.  México D.F.:  Prentice Hall (621.381D/M86L).
• Tocci, Ronald (2007) Sistemas digitales: Principios y aplicaciones.  México D.F.: Pearson Educación. (621.381D/T65/2007) Disponible Base de Datos Pearson.

Integrantes:

- Manuel Atahualpa Lázaro.

- Arturo Mamani Bernal.