Contador Doble con el CD4029.

Contador Doble con el CD4029.

INTRODUCCIÓN.

A pesar de las nuevas técnicas y opciones de las que contamos en la actualidad, sin duda, me asalta la duda de que estaremos “matando moscas a cañonazos“. Pongo un ejemplo, en ocasiones se plantean preguntas como: Necesito un contador de dos dígitos que avance al apretar un pulsador y que al apretar otro pulsador descuente una cuenta con cada pulsación.

Como digo la duda me asalta en cuanto que algunos desean utilizar un microcontrolador para realizar este tipo de proyecto. Utilizar un micro para cualquier proyecto no está justificado ni aún en el punto de vista del costo ni por la sencillez del mismo, disponiendo de circuitería estándar y conocimientos para cubrir este tipo de proyectos. Por este motivo…

Se presenta el estudio de un contador digital ascendente/descendente hasta 100, de 00 a 99 con el que al llegar a 99 si así lo deseamos, podamos que volver a contar en sentido descendente, para lo cual nos serviremos de los circuitos integrados de la familia CMOS (CD4000) por su disponibilidad en el actual mercado.

Recomendamos que el lector interesado en este proyecto antes de seguir se asegure de disponer de los circuitos adecuados o sus equivalentes ya que la decepción que puede sufrir al no encontrar alguno de los dispositivos suele ser frustrante.

EL PROYECTO.

Se trata de un dispositivo en el que, mediante un par de pulsadores podamos aumentar o disminuir la cuenta que mostrará un display de 7 segmentos con el que representar los pulsos producidos por uno u otro pulsador, según su uso. Veamos los bloques implicados.

bloques-contadorFig. 1 Bloques del contador.

Nota. Debido a la cantidad de términos técnicos anglo-sajones empleados en la jerga técnica, para no perdernos no españolizaré algunos de los mismos.

En principio, necesitamos un contador UP/DOWN con el que podremos realizar lo propuesto. Claro que además, sería de desear que podamos fijar un tope máximo a la cuenta o en su caso un mínimo, para que tenga más versatilidad. Esto hará que dispongamos de lo que se llama una preselección, de modo que en un momento dado podamos decidir desde que cuenta empezamos o hasta que cuenta deseamos que cuente. Considerando que cada IC, es un contador para un display, se entiende que necesitamos dos IC para dos dígitos.

He pensado en utilizar los circuitos integrados CMOS por su disponibilidad y rango de tensiones de trabajo, aunque se pueden utilizar los equivalentes de la serie HC, HCT y vigilando la tensión de 5V incluso los TTL, incluso si fuera el caso unos y otros indistintamente, siempre que se respete la tensión.

cd4018b_Fig. 2 CD4018B

Un análisis simple de las necesidades y revisando las opciones que nos ofrecen estos IC’s, podemos optar por un contador de décadas como el CD4018 que es un contador preajustable divisor por N. Las conexiones externas permiten dividir una frecuencia por 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 . Las entradas 2, 3, 7, 9, y 12 sirven para la pre-selección, es decir, para situar el contador en un estado inicial previo para contar. Las salidas por los pines Q1 a Q4, dispone de Reset, Clock, Data y Preset-Enable.

Por supuesto que hay otras opciones, por ejemplo si disponemos del contador/divisor, los HCC4026B o el HCC4033B consisten cada uno en un contador de décadas (5 etapas Johnson) y un decodificador de salida que convierte el código BCD a un 7 segmentos de salida decodificado para manejar un display numérico. Estos dispositivos son especialmente ventajosos en aplicaciones de visualización donde son importante una baja disipación de potencia y/o bajo recuento. Entradas comunes a ambos tipos son CLOCK, RESET y CLOCK INHIBIT, salidas comunes son; CARRY OUT y las siete salidas decodificadas (a, b, c, d, e, f, g). El HCC4026B incluye entradas/salidas adicionales para DISPLAY ENABLE IN y salida “UNGATED ‘C’ SEGMENT” (segmento C sin sincronizar). Las señales propias del HCC4033B son entrada de RIPPLE-BLANKINGK-OUT, una salida RIPPLE-BLANKING-INPUT y entrada LAMP TEST INPUT.

cd4026b cd4033b2

Fig. 3 CD4026B y CD4033B

El siguiente sería un circuito de contador que utiliza el dispositivo CD4026B o mejor el CD4033B, tendríamos una ventaja ya que estos IC disponen de 7 salidas para atacar directamente a un display, sin embargo éstos no disponen de entradas de preselección. En la imagen se muestran los niveles de estado 1 o 0 (H o L) de cada pin.

cd4033b_0Fig. 4 Contador con el CD4033B

El contador avanza una cuenta en la transición de la señal de reloj positivo si la señal de CLOCK INHIBIT es baja. El contador avanza una cuenta a través de la línea de reloj es inhibida cuando la señal CLOCK INHIBIT es alta, esto puede servirnos en ocasiones concretas. Hay que tener en cuenta los condensadores C1 y C3, se utilizan de reset por conexión. Cuando se alimenta el circuito el tiempo de carga de estos condensadores propagan un 0 lógico, C1 a las entradas reset y C3 a la salida acarreo (CARRY). Si hubiera más contadores, se utilizará un condensador C de éste valor por cada contador de más. Las líneas en verde son nivel 0 y en rojo nivel 1.

El HCC4033B tiene provisiones para borrado automático de los ceros no significativos en un número decimal de varios dígitos que se traduce en una pantalla de fácil lectura compatible con la práctica normal de la escritura. Por ejemplo, el número 0050,0700 en una pantalla de ocho dígitos se muestra como 50.07 más legible. La supresión de cero en el lado entero se obtiene conectando el terminal RBI del HCC4033B asociado con el dígito más significativo en la pantalla a una tensión de bajo nivel y conectando el terminal RBO de esa etapa al terminal RBI del HCC4033B en la posición significativa inmediatamente inferior en la pantalla.

preseldec2Fig. 5 Preselector decimal

De modo que, tenemos varias alternativas que pueden servir para nuestro propósito. Antes de tomar una decisión, debemos estudiar las posibilidades que más se adapten a nuestro proyecto, es decir ¿nos interesa que tenga un pre-ajuste integrado o mejor que tenga salida directa a 7 segmentos? El pre-ajuste no siempre se utiliza o no interviene, pero estará disponible su uso en cualquier momento. El CD4018B, evidentemente se descarta ya que no se adapta a lo planteado.

cd4029b_diagramaFig. 6 Patillas CD4029B

Nos inclinamos por utilizar un CD4029B que requiere de un decodificador de BCD a 7 segmentos, unas posibles puertas NAND para realizar algunas interconexiones y un display de cátodo común para la presentación y además y algunos componentes pasivos, unos zócalos de 16 pines, conmutadores rotativos codificados en BCD, para selección de la cuenta, pulsadores. Después de sopesar las opciones que permiten cada uno de los IC mencionados, decido utilizar el CD4029B convencido de aprovechar los recursos que ofrece.

De modo que vamos a analizar un contador como es el CD4029B. El CD4029BMS se compone de un contador binario o BCD decimal de cuatro etapas ascendente/descendente con medios para preanálisis de acarreo en ambos modos de conteo. Las entradas consisten en un solo CLOCK, CARRY-IN (reloj habilitar),binario/decimal, arriba/abajo, preset habilitar, cuatro señales JAM individuales: Q1, Q2, Q3, Q4 y se proporciona una señal acarreo de salida (CARRY OUT) como salida.

El CD4511 es un controlador/decodificador BCD a siete segmentos con cerrojo (latch), como veremos, incluye unas interesantes opciones. Sería el momento de leer (si aún no lo ha hecho) las hojas de características de estos dos dispositivos, así como la tabla de la verdad del CD4511, para comprender lo que estamos haciendo. El siguiente esquema de bloques es sencillo y muestra los bloque que lo componen.

cd4511bFig. 7 Patillas CD4511B

Los tipos HCC4511B son controladores del decodificador BCD a 7 segmentos con latch (retención) construidos con lógica CMOS y dispositivos de salida de transistores bipolares NPN en una sola estructura monolítica, figura 8. Estos dispositivos combinan la disipación de baja energía en reposo y características de inmunidad de ruido del CMOS con salida de transistores bipolares npn capaces de abastecer hasta 25 mA. Esta capacidad permite a los tipos HCC4511B manejar directamente LEDs y otras pantallas. Se proporcionan pines para comprobar la pantalla, prueba de Lámparas (LT), Supresión (BL) y entradas Latch Enable o Strobe,apagado o de intensidad-modulada y store (almacén) o strobe un código BCD, respectivamente. Varias señales diferentes pueden ser multiplexadas y se visualizan cuando se utiliza circuitería de multiplexado externo.

driver_catodo_comunFig. 8 Driver Cátodo Común.

Con estos circuitos a nuestro alcance, vamos a diseñar un circuito que cumpla con el objetivo propuesto. El siguiente esquema es una aproximación al esquema que necesitamos. Probaremos con un dígito para aprender como actuar ante un contador como el CD4029B. He utilizado un interruptor para la alimentación, cuatro interruptores para simular el preselector de cuenta, uno para la supresión, en realidad este no tiene demasiado sentido aquí, su utilidad está en otro campo y uno más para habilitar o no la cuenta, en realidad se comporta como un reset permanente, un pulsador para el reset y uno segundo pulsador para los pulsos de entrada a contar. Por otra parte están el conmutador Binario/Decimal que en este proyecto no tiene sentido, lo he puesto para que se vea su funcionalidad y por último otro conmutador para el conteo incremento/decremento.

tabla_cd4511Fig. 9 Tabla CD4511

La entrada de pulsos es un punto a tener en cuenta, este tema está muy descrito, sin embargo, he de insistir las señales deben estar bien conformadas lo que nos permitirá obtener una cuenta sin errores. Es recomendable utilizar si es posible una puerta Triger-Smitch para escuadrar los pulsos si proceden de un circuito exterior, en nuestro caso ya se ha previsto la puerta IC5.

undigto4029bFig. 10 Contador 1 dígito CD4029B

Ahora que ya hemos aprendido a utilizar estos contadores, es el momento de abordar el proyecto final del contador. Este contador tiene un rango de frecuencias bajo que comprende desde 0Hz 40MHz. con una tensión desde 0V a 5V, por supuesto que los chips CMOS admiten tensiones superiores y pueden funcionar bien a 12V, pero eso es una cuestión que no abordaremos aquí.

Las entradas de CLOCK y UP/DOWN se utilizan directamente en la mayoría de las aplicaciones CD4029B. En aplicaciones donde se proveen entradas de CLOCK UP y CLOCK DOWN, la conversión para entradas de CLOCK y UP/DOWN puede ser fácilmente realizada con el uso del circuito de la figura 11.

esq-reloj-up-downFig. 11 Esquema puertas reloj up-down

Las entradas de conteo, cambian con transiciones positivas de CLOCK UP o CLOCK DOWN en el CD4029B. Para configurar las puertas en la figura diagrama de tiempos, cuando la entrada cuenta avanza el CLOCK DOWN debe mantenerse Alta y viceversa, cuando descuenta, la entrada CLOCK UP debe mantenerse Alta.

diagrama de tiemposFig. 12 Diagrama de tiempos

Antes de continuar con el proyecto en la imagen que sigue, se muestra esquemáticamente como conectar una cadena de contadores con reloj paralelo, esta forma permite una mayor velocidad de transmisión.

reloj-paraleloFig. 13 Contadores reloj-paralelo

EL CIRCUITO.

El siguiente esquema corresponde al contador de dos dígitos con posibilidad de contar y descontar según la posición del conmutador para tal fin. Dispone de un interruptor de Power y uno habilitar este, para una puesta a cero permanente si hiciera falta. He añadido un generador de impulsos alrededor del 555 que se activa con el interruptor reloj, he incluido el conmutador BI/DEC, uno para UP/DOWN, un pulsador de RESET y otro para los impulsos de Conteo. Por supuesto los preselectores para su función si hiciera falta.

dosdigitos4029Fig. 14 Contador dos dígitos con CD4029B

Una señal Alta PRESET ENABLE, permite obtener información sobre las entradas JAM para preajustar el contador a cualquier estado, de forma asíncrona con el reloj. Una señal Baja en cada línea JAM, cuando la señal de PRESET-ENABLE es Alta, reinicia el contador a cero su cuenta. El contador avanza una cuenta en la transición positiva del reloj cuando las señales CARRY-IN y PRESET ENABLE son bajas.

El avance se inhibe cuando la señal CARRY-IN o PRESET ENABLE son Altos. La señal de CARRY-OUT es normalmente Alto y pasa a nivel Bajo cuando el contador alcanza su cuenta máxima en el modo INC o la cuenta mínima en el modo DEC proporciona la señal de CARRI-IN es bajo. La señal de CARRY-IN en el estado Baja por lo tanto se puede considerar un CLOCK ENABLE. El terminal CARRY-IN debe estar conectado a VSS cuando no esté en uso.

El contador cuenta en el modo binario cuando la entrada BINARIO/DECIMAL es alta. El contador cuenta en el modo década, cuando la entrada BINARIO/DECIMAL es baja. El contador cuenta hacia arriba cuando la entrada de arriba/abajo es alta, y hacia abajo cuando la entrada de arriba/abajo es baja. Múltiples IC se pueden conectar en paralelo o bien una sincronización o una disposición de ondulación-clocking como se muestra en la figura 13. El reloj paralelo proporciona un control síncrono y por lo tanto la respuesta más rápida de todas las salidas de conteo.

Esta es una aplicación para demostrar como construir un contador con unos pocos componentes a bajo costo que en muchas ocasiones nos proporciona una satisfacción comprobar que no todos los componentes que hemos ido acumulando a lo largo de los años en un viejo cajón.

Espero que haya aclarado algunos conceptos respecto de los versátiles circuitos CMOS.

ANEXO.

A la vista de los reiterados comentarios sobre este tipo de contadores, he considerado añadir unas notas y esquemas para intentar poner un poco de luz al tema. Una vez visto como funciona el esquema de la figura 10, que representa una unidad de conteo, es cuestión de añadir una segunda unidad de conteo.

Es decir:

 Display
display1d2
 4511pin4511b  4029cd4029_pines  Preselectorpreselector

El resto es una cuestión de conectar adecuadamente las patillas entre ellos, esto se facilita viendo como se ha resuelto la cuestión en la figura 14. Debajo se muestran un serie de circuitos contadores con distintos dígitos como ejemplos.

contador2x7seg4029 doblecontador_segundos
contador4x7seg4029 contador4x7seg4029pres

 Esto son unos ejemplos sencillos que pueden orientar a los principiantes.

Contador Doble con el CD4029.

13 comentarios en “Contador Doble con el CD4029.

  • 4 diciembre, 2015 at 2:36 am
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    le saludo muy atentamente y le solicito permiso para recrear en la practica su desarrollo que es muy interesante e importante para mi ya que estoy buscando un circuito que cuente ascendentemente y descedentemente al recibir un pulso sin necesidad de tener que programar ningun ci, desde ya le agradeceria si me pudiera dejar acceder al esquematico de manera que lo pudiera visualizar bien a travez de mi correo ya que en esta pagina esta muy borroso para mi, le saludo muy atte.horacio

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    • 4 diciembre, 2015 at 8:09 am
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      Hola Horacio.

      Te agradezco la deferencia que has tenido y naturalmente que puedes realizar tu proyecto y si necesitas ayuda en algún momento no dudes en indicarmelo será un placer ayudarte.

      Por cierto, las imágenes que aparecen en el artículo directamente las puedes copiar en sus dimensiones reales, sólo la seleccionas la imagen y dependiendo del navegador que tengas, el pulsar la rueda del ratón, la imagen se abrirá en otra pestaña (si es un Chrome). De todas formas te las mando en un e-mail personal.
      Saludos.

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      • 4 diciembre, 2015 at 1:03 pm
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        el inconveniente es el fondo negro que no me deja ver bien definido la identificacion del ci de la puerta c5 ,que me parece es 4093 , de todas formas es para escuadrar la señal si no me equivoco.saludos

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        • 4 diciembre, 2015 at 1:52 pm
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          Hola Horacio.

          Evidentemente, una puerta NAND de dos entradas con Triger-Smitch, se describe en:

          La entrada de pulsos es un punto a tener en cuenta, este tema está muy descrito, sin embargo, he de insistir las señales deben estar bien conformadas lo que nos permitirá obtener una cuenta sin errores. Es recomendable utilizar si es posible una puerta Triger-Smitch para escuadrar los pulsos si proceden de un circuito exterior, en nuestro caso ya se ha previsto la puerta IC5.”

          Es cierto, debería haber comentado que se trata de un CD4093B.

          Espero haber aclarado el tema.

          Saludos.

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  • 19 abril, 2016 at 9:09 pm
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    Porque razon el contador ascendente pasa de 00 a 11, y no de 00 a 01

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    • 21 abril, 2016 at 8:23 pm
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      Hola Lester.
      El problema que indicas, es probablemente una conexión indebida. Fíjate bien en los cables que has conectado y verás que tienes un error, los has conectado en paralelo y ese es el motivo.
      Espero que hayas comprendido lo que te pasa. Ya me dices si lo resolviste.

      Saludos.

      Respuesta
  • 19 julio, 2016 at 11:08 pm
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    Buenas tardes he armado el contador (contando desde 00 a 59) con los displays multiplexados y el integrado 4052 pero no consigo que la cuenta descendiente comience desde 59 (comienza desde 99) cuál podría ser el problema?

    Muchas gracias y me ha sido de gran ayuda tu post

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  • 20 julio, 2016 at 12:36 pm
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    Hola Mariano.

    Disculpa, para poder darte una respuesta necesito el esquema de tu circuito, como comprenderás no tengo base para responder.
    De todas formas, si el circuito fuera el descrito en este artículo (CD4029B), la solución es bastante sencilla.
    Sólo tienes que añadir dos puertas AND de dos entradas para que cuando el contador llegue a 00, en el siguiente pulso decrementador, ponga nuevamente a 59 la cuenta de partida.

    Si necesitas ayuda, pasame el esquema y veremos una solución a tu problema. Espero tu respuesta.

    Saludos de Vicente.

     

     

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  • 21 septiembre, 2016 at 6:03 am
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    ola he tenido la oportunidad de armar un contador de 3 dijitos 7 segmentos de anodo comun .funciona ascendente solamente.no ceria tanto problema .pero me he quedado corto con los dijitos precisaria uno de 4 dijitos.si alguien me podria facilitar algun circuito y pdf por transferencia de planchado me beneficiaria mucho en mi proyecto .el secreto seria que le circuito no dependa de integrados PIC .ya que entiendo un poco mejor las conecsiones en circuito que la programación de los PIC (el pic me resulta chino básico).desde ya saludos cordiales de un aficionado en la electronica desde hace 40 años. NIKY

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    • 21 septiembre, 2016 at 3:14 pm
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      Hola antonio (niky nicolas)
      Comentas sobre tu montaje del contador de 3 dígitos de 7 segmentos pero no dices si has seguido estos esquemas, por lo que entiendo que se trata de otro circuito. Puedes utilizar otros circuitos integrados pero los más corrientes son estos 4029 y tienen varias posibilidades como se describe en el artículo.
      Lo que tu pides es sencillo y si sigues lo comentado en el artículo no te será difícil realizar un contador de 4 dígitos, como indicas.
      Sólo tienes que sumar dos 4029 a los que ya existen y conectarlos igual. Si tuvieras algún problemas, no dudes en indicarlo y te podremos ayudar a resolverlo. Pon el esquema que usaste y podremos ayudarte.

      Saludos.

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  • 22 septiembre, 2016 at 7:18 am
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    http://www.monografias.com/trabajos101/diseno-contador-digital/diseno-contador-digital.shtml#ixzz4I2anT61V
    De este link saque el diseño del contador de 3 dijitos. tan pronto como lo quise armar note que el circuto de la plaqueta no me servia porque era para hacerla por serigrafia y tuve que invertirla con el programa de dibujo PAINT asi que la copie en forma de espejo y asi lo solucione. ni bien monte todos los componentes funciono de primera correctamente.cuenta ascendente tiene llave de stop ,pulsador de reset (puesta en cero) y me dio una respuesta de 2500 pulsaciones por minuto.el contador es reutil hasta que llega a 999. aveces tengo que bobinar trafos que el primario cuenta con 4000 ,5000 y 6000 espiras en alambres de 0,10 mm de diametro. es aqui la cuestion del cuarto dijito que me falta.si ves el link que te envio comentame que se podria hacer para 4 dijitos y para que cuente descendente.desde ya cordiales saludos Vicente y espero tu pronta respuesta. (muchas gracias por la atencion y el tiempo que nos dedican a los aficionados)

    Respuesta
    • 22 septiembre, 2016 at 10:36 pm
      Permalink

      Hola antonio nicolas (NIKY)

      Después de revisar las hojas de datos del 4553, he llegado a la conclusión de que no puedes lograr lo que pretendes con ese esquema.
      Por lo tanto, para lograr los objetivos que te has marcado, te recomiendo que utilices el 4029, con el cual consigues los tres objetivos; contar/descontar, preseleccionar una cuenta y reiniciar desde una cuenta en concreto.
      Añadiendo unas puertas al esquema de los 4 dígitos puede lograr tu objetivo.

      Saludos.

      Respuesta

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