Circuito conta macchine

Materie:Altro
Categoria:Elettronica
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Testo

OGGETTO DELL’ESERCITAZIONE
Circuito conta macchine
SCOPO
Realizzazione di un circuito adatto al conteggio di un certo numero di macchine che entrano e che escono da un parcheggio o per altre applicazioni simili.
MATERIALE ADOPERATO
• Valigetta didattica
• 2 contatori 74192
• 2 decoder BCD 7 seg. 7447
• 2 display a 7 seg.
• 1 NAND 7400
• 1 OR 7432
• 1 NOT 7404
• 2 diodi led

RELAZIONE
Con questa esperienza si è voluto realizzare un circuito adatto al conteggio di un certo numero di macchine che entrano e che escono da un parcheggio o per altre applicazioni simili.
Si suppone che esista un solo accesso al parcheggio e che due fotocellule montate opportunamente forniscano dei segnali d’ingresso come quelli sotto raffigurati:
L’ingresso A è la fotocellula che determina il segnale per l’ingresso delle macchine, l’ingresso B è la fotocellula che determina il segnale per l’uscita delle macchine.
Il circuito deve essere in grado di contare sia in incremento (quando entra una macchina), sia in decremento (quando esce una macchina), e deve poter avvertire quando il parcheggio è pieno o vuoto tramite due display a 7 segmenti, che mostrano il numero di macchine presenti nel parcheggio, e due diodi led di colore rosso (pieno) e verde (c’è ancora posto) fig. 1.
Il parcheggio può contenere in totale 99 macchine, quindi da 1 a 98 macchine il led verde deve rimanere acceso e quello rosso spento, ma appena scatta 99 si deve spegnere il led verde e accendere il rosso per indicare che non c’è più posto. Inoltre quando arriva a 99 il contatore non deve più contare in incremento, ma solo in decremento, si deve quindi fermare a 99 e non deve andare oltre anche se entrano altre macchine.
CENNI TEORICI:
Per poter realizzare questo circuito è necessario l’utilizzo di due contatori 74192.
L’integrato 74192 è un contatore up/down decimale. Esso è dotato di 14 piedini più due di alimentazione.
UP/DOWN: sono sempre alti. Sul fronte di salita di UP, il contatore si incrementa di 1, sul fronte di salita di DOWN il contatore si decrementa di 1.
QA, QB, QC, QD: il valore binario assunto da questi piedini è il valore attuale contato.
BORROW/CARRY: servono per collegare in cascata due contatori
Osservando la tabella sottostante possiamo comprendere il funzionamento del contatore 74192.
- per far incrementare di uno il contatore: COUNT UP deve essere sul fronte di salita, COUNT DOWN a livello alto così anche il LOAD e CLEAR a livello basso
- per far decrementare di uno il contatore: COUNT UP deve essere a livello alto, COUNT DOWN deve essere sul fronte di salita, LOAD a livello alto e CLEAR a livello basso
- per il reset CLEAR deve essere a livello alto
Ovviamente il contatore incrementa o decrementa solo nel fronte di salita dei segnali di UP O DOWN.
Poi vi sono anche due decoder 7447 BCD 7 segmenti che permettono di far visualizzare su due display a 7 segmenti, le unità e le decine che compongono il numero che sta a indicare quante macchine sono presenti nel parcheggio.
Il circuito conta macchine può essere schematizzato nel seguente modo:
• SENSORE: fotocellule che segnalano l’ingresso e l’uscita delle macchine. (nel nostro caso al posto delle fotocellule sono stati usati degli interruttori opportunamente collegati).
• CONTATORE: in base al segnale di UP e DOWN effettua l’incremento e il decremento del conteggio.
• CONTROLLI: appena il conteggio arriva a 99 blocca il contatore forzando l’UP impedendo così un eventuale incremento del conteggio ( la stessa cosa avviene al contrario quando si arriva a zero impedendo il decremento).
• SEGNALE LUMINOSO: display che mostra il numero di macchine presente nel parcheggio e led (rosso e verde) che indicano se c’è ancora posto o no.
I due contatori sono collegati in cascata tra di loro per poter effettuare un conteggio fino a 99, infatti uno servirà per il conteggio delle unità e l’altro per il conteggio elle decine.
Le uscite dei contatori (QA, QB, QC, QD) sono collegate ai due rispettivi decoder 7447 che a loro volta sono collegati a due display a 7 segmenti.
Al primo contatore sono collegati due interruttori che aprendosi e chiudendosi creano i segnale di UP e di DOWN.
Al fronte di salita di UP il contatore si incrementa di 1 e questa è la combinazione che troviamo all’uscita dei due contatori:
CONTATORE 1
CONTATORE 2
QA
QB
QC
QD
QA
QB
QC
QD

1

In quanto il primo contatore deve dare 0 e il secondo 1
Controllando tutte le combinazioni presenti all’uscita dei contatori (tab1) dal numero 0 a 99 si può comprendere perché il circuito è stato realizzato in questo modo.
Il numero 98 da come combinazione 1001 0001 mentre il 99 da 1001 1001; utilizzando queste combinazioni si è realizzato il circuito di bloccaggio che impedisce al contatore di incrementarsi ulteriormente quando arriva a 99 e di decrementare quando arriva a 0 e il circuito di avviso luminoso fig1.
In una porta AND basta che uno degli inglesi sia 0 perché l’uscita sia sempre 0, quindi per questo motivo si è scelto di collegare gli ingressi delle due porte AND a QA e QD del primo contatore e QA e QD del secondo contatore; in questo modo da 0 a 98 agli ingressi delle porte AND collegate ai contatori, non ci sarà mai la combinazione QA1-1, QD1-1 E QA2-1, QD2-1 ma solo a 99.
Tab1
CONTATORE 1
CONTATORE 2
QA
QB
QC
QD
QA
QB
QC
QD

1

1

2

1

3

1
1

4

1

5

1

1

6

1
1

7

1
1
1

8

1
9

1

1
10
1

11
1

1

12
1

1

,
,
,
,
,
,
,
,
,
20

1

,
,
,
,
,
,
,
,
,
98
1

1

1
99
1

1
1

1
Allora da 0 a 98 il led verde sarà sempre acceso e quello rosso spento. Appena si arriva a 99 il led verde si spegne il rosso si accende e il COUNT UP viene forzato impedendo l’incremento oltre il 99.

Il circuito è stato realizzato su una valigetta didattica e il collaudo è riuscito perfettamente. Si è infatti riusciti a realizzare un circuito in grado di discriminare il senso del movimento rilevato da due fotocellule (nel nostro caso apertura e chiusura di due interruttori) e di generare un segnale che definisca il senso di movimento e quindi il ciclo di conteggio in incremento o in decremento (UP/DOWN).
1

Esempio