LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DIGITAL
Experiência 16:
Experiência 16: Freqüencímetro Digital


Estude a experiência 16 da apostila. Estude também o funcionamento dos circuitos integrados 74LS161, 7448. Estes serão os principais circuitos integrados deste projeto. O circuito do frequencímetro montado aqui será um pouco diferente do circuito descrito na apostila. Os procedimentos práticos solicitados na apostila devem ser substituídos pelos pedidos aqui.

Circuito integrado 7448

O CI 9368 descrito na apostila é obsoleto e foi substituído pelo 7448. No 7448 os pinos tem o seguinte significado:

A3, A2, A1, A0 são os bits em código BCD do dígito

a, b, c, d, e, f , g são os drivers dos segmentos do display em catodo comum.

EL (também chamado LT: Lamp Test). Quando em nível baixo este sinal faz ligar todos os segmentos independentemente das outras entradas.

RBI este sinal, quando em nível baixo, indica que o zero deve ser suprimido.

RBO / BL este pino pode ser interpretado como a saída RBO ou como a entrada BL (Blanking). Como pino de saída ele indica, quando em nível baixo, que o dígito atual teve um zero suprimido. Se este pino for forçado para o nível baixo, todos os segmentos serão apagados.

Display de 7 segmentos usando a GAL16V8

O CI 7448 também é osoleto e não é mais fabricado. A solução para fazer um decodificador BCD-7 Segmentos (sem ter que fazer um circuito complicado como o que voces fizeram na experiência 5) foi usar um circuito integrado de lógica programável tipo GAL16V8. Este CI de 20 pinos pode ser programado para gerar um conjunto de 8 funções lógicas arbitrárias de 10 entradas. A GAL16V8 foi programada para funcionar como um decodificador BCD-7SEG capaz de gerar 2 dígitos multiplexados. Nas entradas o CI recebe 2 conjuntos de 4 bits correspondentes aos códigos BCD dos dígitos e um sinal que indica qual é o dígito selecionado para aparecer nas saídas dos segmentos.
PinoE/SNomeDescrição
1ECPSeleciona o digito que aparece nos segmentos
2ED1.34 bits do digito da esquerda
3ED1.2
4ED1.1
5ED1.0
6ED0.34 bits do digito da direita
7ED0.2
8ED0.1
9ED0.0
10 GND Terra
11EClr Se estiver alto apaga o display
12S~CPClock invertido para ativar o outro digito
13SbSegmentos do display
14Sa
15Sf
16Sg
17Sc
18Sd
19Se
20 VccAlimentação 5 Volts
Pinagem da GAL16V8Pinagem do display

Para acionar o display usando a GAL16V8, o seguinte circuito deve ser montado:

Circuito integrado 74LS161

O 74161 é um contador binário sícrono de 4 bits. Para a montagem do frequencímetro necessitamos de dois contadores decimais. O 74161 pode ser convertido para contar em base dez através do circuito a seguir:

Contador decimal feito com 74161

Cronômetro

O cronômetro é servirá para testar o contador e o display de 7 segmentos. O circuito consiste no contador decimal ligado ao decodificador BCD para 7 segmentos e o display de 2 dítos. O dígito mais significativo deve ficar na esquerda! Existe uma chave ligada ao RESET dos contadores para zerar a contagem. Outra chave ligada ao CEP dos 74161 determina de o cronômetro conta ou pára.

Frequencímetro

O frequencímetro necessita de uma janela de amostragem com duração de um segundo. Para obter esta janela necessitamos de um circuito de controle com 3 estados:

  1. Estado inicial: contador zerado. O circuito de controle e os contadores chegam a este estado através do acionamento da chave RESET ligada ao MR dos 74161 e Reset do 7474 do circuito de controle.
  2. Contagem: O frequencímetro conta o sinal de frequência desconhecida durante 1 segundo. Este estado inicia na borda ativa do clock de 1Hz quando a chave de RESET é liberada e termina na próma borda ativa do clock de 1Hz.
  3. Exibição do resultado: Quando termina a janela de amostragem, o frequencímetro vai para este estado, permanecendo com a contagem paralizada até que seja acionada a chave de reset. No estado de exibição do resultado os contadores são impedidos de contar mantendo-se a entrada CEP dos contadores em nível baixo.

Um circuito que gera esta janela de amostragem de 1 segundo pode ser implementado usando 2 flip-flops tipo D conforme mostra na figura a seguir. O sinal de saída conta deve ser conectado às entradas CEP dos contadores 74LS161.

Figura 2: Curcuito de controle do frequencímetro

Procedimentos práticos

  1. Monte e teste um display de 2 dígitos de 7 segmentos com entrada BCD
  2. Monte e teste um cronômetro com 2 dígitos decimais
  3. Sem desmontar o cronômetro, monte e teste o circuito de controle do freqüencímetro.
  4. Monte e teste o freqüencímetro. Para testar o freqüencímetro siga o segunte procedimento:
    1. Peça no almoxarifado um gerador de sinais e um osciloscópio
    2. Ajuste o freqüencímetro para uma onda quadrada com frequência próxima de 50Hz, e o osciloscópio para 2 Volts/divisão e 5ms por divisão de tempo. Certifique-se de ajustar o nível de terra do osciloscópio colocando a entrada em modo GND e ajustando o potenciòmetro LEVEL.
    3. Conecte o freqüencímetro ao osciloscópio. Coloque a entrada do osciloscópio em modo DC.
    4. Ajuste o nível DC e a amplitude do gerador de sinais de modo que a parte baixa do sinal fique próxima de zero e a parte alta fique próxima de 5 volts.
    5. Quando este ajuste estiver satisfatório, conecte o gerador de sinais ao freqüencímetro que voce montou.
    6. Ajuste o trim-pot do oscilador de 1Hz de modo a obter no freqüencímetro a mesma leitura que no gerador de sinais.
    7. Teste o freqüencímetro para outras frequências.