Trabalho Digital - Contador Lógico

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Relatório Técnico
Eletrônica Digital II – Curso de Engenharia Elétrica, 2019. 
Liara L. da Silva, Pedro S. Fraga, Mateus M. Colpo.
INTRODUÇÃO
O contador Digital é um circuito capaz de realizar contagem, nesse caso de 0 a 99. Nesse trabalho, ele será simulado em software usando dois displays de 7 segmentos para a exibição dos números (decimais) durante o processo de contagem.
De maneira geral, a contagem é realizada através de pulsos de clock. Para isso, usaremos um temporizador. Logo, é utilizado um CI responsável por receber os pulsos de clock e realizar o processo de contagem, em binário. Para que a contagem seja visualizada no display é necessário utilizar um Circuito integrado (decodificador) que irá fazer a conversão de BCD (Binary Coded Decimal) para 7 segmentos. 
   Nesse trabalho foi realizada uma implementações em simulador, utilizando circuitos integrados, sendo eles o CI 555 (temporizador), CI 74LS90 (contador) e CI 7447 (decodificador).
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE CRÍTICA
1 Implementação utilizando os CIs 555, 74LS90 e 7447.
1.1 Visão Geral dos principais Componentes
  1.1.1 Display de 7 Segmentos
Os displays de 7 segmentos, como o próprio nome sugere, é formado por um conjunto de sete LEDs que funcionam (acendem) de forma independente, mas que, são usados de maneira combinatória para representar os números e algumas letras (usadas em números hexadecimais). Por ser formado de LEDs, quando eles estão internamente unidos por seus anodos o display é do tipo anodo comum, se unidos por seus catodos ele é do tipo catodo comum, como mostra a Figura 1. O princípio de funcionamento do Anodo Comum consiste em conectar todos os anodos dos LEDs ao nível alto da alimentação (Vcc). 
Para acender basta aplicar uma tensão baixa (GND) no catodo do LED escolhido. Já no Catodo Comum a situação é bem parecida, mas neste, conexão é feita nos catodos de todos os LEDs com a tensão baixa. 
Figura 1 - Display de 7 Seguimentos
1.1.2 Circuito integrado CI 555 
A primeira parte é a geração de um clock para o nosso circuito. Para isso estamos utilizando o CI 555. Este é um circuito integrado (chip) utilizado em uma variedade de aplicações como temporizador ou oscilador. O CI foi projetado pelo engenheiro eletrônico John R. Camenzind em 1970 e comercializado em 1971 pela fabricante americana Signetics (mais tarde adquirida pela Pharmaphorma). 
Os nomes comerciais eram SE555 (invólucro metálico) e NE555 (invólucro DIP), e foi apelidado de "The IC Time Machine" ("A Máquina do Tempo num Chip"). Este componente continua em pleno uso, devido a sua simplicidade de uso, baixo preço e boa estabilidade. 
Figura 2 – Oscilador com 555
1.1.2 Circuito Integrado CI 74LS90 (contador):
Utilizamos em formato cascata, já que será responsável pela contagem das unidades, e outro pelas dezenas. O circuito possui uma pequena lógica com um botão. No estado inicial, a contagem ocorrerá normalmente. Ao pressionar o botão, iremos fazer um reset na contagem. O circuito ficará da seguinte forma:
Figura 3 – Circuito Contador com 7490
1.1.3 Circuito Integrado CI 7447 (decodificador):
Em suma, o 7447 irá atuar como decodificador para o 7490. Na saída do CI, podemos integrar um display de sete segmentos para a nossa representação visual.
Figura 4 – Decoder com 7447
1.2 Implementação (Proteus)
O software de desenho e simulação Proteus é uma ferramenta útil para estudantes e profissionais que desejam acelerar e melhorar suas habilidades para o desenvolvimento de aplicações analógicas e digitais.
        Permite o desenho de circuitos empregando um entorno gráfico no qual é possível colocar os símbolos representativos dos componentes e realizar a simulação de seu funcionamento sem o risco de ocasionar danos aos circuitos.
A lista completa dos materiais necessários para a montagem Física do Contador está na tabela abaixo. 
	Quant. 
	 Descrição
	 01
	 Protoboard
	 02
	 Display de 7 segmentos 
	01 
	 Reset
	01
	 Circuito Integrado (Temporizador) 555
	 02
	 Circuitos Integrado 74LS90
	01 
	 Circuito Integrado 7447
	 01
	 Potenciômetro
	14 
	 Resistores 
	 01
	 Capacitor Eletrolítico 
	 01
	 Alimentação 
Tabela 01- Materiais de Montagem do Contador Digital
2 Implementação utilizando os CIs TTL (74192 e 7447)
Os CI's usados foram o Contador: 555 Temporizador, 74LS90 e o Decodificador: 7447.
2.1 Circuito integrado 74LS90
    O circuito integrado TTL 7490 consiste num contador de década, divisor por 2 e por 5, com saídas BCD. Cada circuito integrado exige uma corrente de 32 mA e a máxima frequência de contagem é 18 MHz. O avanço ocorre nas transições negativas do sinal de entrada. Este circuito é encontrado em versões mais rápidas nas sub-famílias correspondentes. 
Figura 5 -  Pinagem do CI 74LS90
2.2 Circuito Integrado 7447
O 7447 é um decodificador BCD para 7 segmentos, simplesmente ele recebe os números em binário e decodificar para o padrão de sete segmento.
Figura 6 - Pinagem do CI 7447.        
    
2.3 Circuito Contador Completo
A seguir as simulações completas do circuito digital e aplicação posterior no simulador Proteus.
Figura 7 – Circuito Contador até 99
Devido a simulação em software, não foi necessária a prototipagem física do circuito, mas em anexo tem se a imagem do circuito retirado de vídeo da Web, o qual serviu para inspiração do projeto.
Figura 8 – Aplicação prática do Contador de 0 à 99. 
Imagem Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=d47xsaR2R9k
(colar a imagem da simulação lógica no proteus)
Figura 9 – Aplicação Circuito Contador de 0 à 99 em simulador Proteus.
CONCLUSÃO
Os contadores são dispositivos de extrema utilidade. Podem ser de diferentes tipos, como podem ter diversas aplicações, dependendo do modelo. Funções do dia a dia os contadores são bastante usados para ajudar na manutenção e andamento dos objetivos determinados.
Um bom exemplo de uso de contadores mecânicos são as catracas para serviços públicos, como o metrô. Onde é necessário haver um controle preciso de pessoas os contadores mecânicos são muito eficazes. Esse modelo proporciona uma grande durabilidade, para gerar segurança contra qualquer tipo de adversidade que possa ocorrer.
Outro tipo de contador mecânico são os contadores de metros que têm a capacidade de voltar a contagem do início através de um botão. Esse contador geralmente é encontrado em indústrias e fábricas que precisam de uma contagem precisa de produtos.
REFERENCIAL TEÓRICO
FLOYD, Thomas L. – Sistemas Digitais – Fundamentos e aplicações / Thomas L. Floyd ; tradução José Lucimar do Nascimento. – 9 ed. – Porto Alegre: Bookman, 2007.
WIKIPEDIA, A Enciclopédia Livre. – Contadores Digitais – Novembro, 2017.
ROOT CONTADORES, Veeder. – Tipos de Contadores e Aplicações/ Veeder-Root. – Novembro, 2018.
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