[Escribir el título del documento] I. Metodología. La elaboración del proyecto se desarrollara de manera secuencial y sistemático, estableciéndose bloques según el propósito de su función en el sistema. Se usara ampliamente la teoría de sistemas digitales, el método de reducción de funciones por mapas de karnaugh, codificadores y decodificadores, mux y demux, con el fin de minimizar en su totalidad la elaboración del circuito. Para el diseño del proyecto se opta por el software “PROTEUS 7.9” por su fácil y sencillo uso. Para la implementación del circuito de control, existen dos grandes familias de circuitos integrados, entre estas se trabajara con la tecnología TTL por ser de fácil alcance, comodidad de uso, bajo costo, diseñadas para propósitos prácticos, frente a la tecnología CMOS, la cual está más orientada a implementaciones industriales. II. Desarrollo del sistema. El sistema se dividirá en tres partes, establecidas de acuerdo al funcionamiento que presentan: 1) Circuito temporizador 2) Circuito contador 3) Circuito de control de tráfico de carros 4) Circuito de control de tránsito de peatones Semáforo Circuito de control de tráfico de carros Circuito temporizador Circuito contador Circuito de control de tránsito de peatones Display 7 segmentos 24 usaremos un capacitor C1 de 1hz de frecuencia. la manera más usada es estableciendo una señal de entrada que varié con una frecuencia de 1 hz. para que este lo decodifique y lo procese.[Escribir el título del documento] 1) Circuito temporizador El circuito temporizador es el encargado de la sincronización de los procesos. y un R2 variable de 100k. por lo que se usara al circuito integrado 555. La finalidad es sincronizar todo el sistema en segundos. la configuración adecuada para el funcionamiento con 1 hz de frecuencia se da en base a la siguiente ecuación: Para la configuración a una señal de 1hz de frecuencia. R1 1kohm. este puede funcionar como aestable produciendo una variación de 1s y 0s. debemos establecer un circuito capaz de entregar al sistema un código entendible. Para una frecuencia de 1 hz establecemos el siguiente arreglo: . el contador se implementara usando los la configuración de oscilamiento en el biestable j-k activado por flanco de bajada. mientras que el de transito necesita un conteo regresivo de 31 a 0 para decodificar cada uno de estos números y pasarlos a visualizar en los displays. que contara de 0 a 32.[Escribir el título del documento] 2) Circuito contador El circuito contador se establece con la finalidad de establecer una secuencia de conteo. Con estas especificaciones optamos por diseñar un contador de 5 bits. El circuito contador síncrono de 0-31 será el siguiente: . El contador además deberá de ser síncrono para eliminar la acumulación de tiempo de respuesta en los circuitos integrados j-k. el conteo deberá ser capaz de controlar al circuito de tráfico y al de transito. el de trafico necesitara un conteo de 28 segundos y uno de 4 segundos. superando este problema. . se usaran las salidas q negadas de nuestro contador ascendente.[Escribir el título del documento] Puesto que el circuito de tránsito de peatones requiere de un contador descendente de 32-0. El circuito contador descendente será el siguiente. El contador deberá ser activado.[Escribir el título del documento] 3) Circuito de control de tráfico de carros El circuito controlador de tráfico de carros deberá controlar los semáforos de tráfico. deberá prender la luz verde para el semáforo 1. y al mismo tiempo la luz roja del sem2. con la excepción que este contara 0-3. . para implementar estos estados. 4 segundos después del primer cambio. 2 semáforos uno para cada vía. segundo 28 y a rojo segundo 32. el tercer cambio luego de 28 segundos y el último cambio a los 4 segundos para continuar con el ciclo. Aprovechando la relación simétrica de los cambios de verde a ámbar. El diagrama de estados para el funcionamiento del controlador de tráfico de carros será el siguiente: 1er estado 00 sem1 verde sem2 rojo 4to estado 11 sem1 rojo sem 2 ambar 2do estado 01 sem 1 ambar sem2 rojo 3er estado 10 sem1 rojo sem2 verde Para el control del semáforo necesitaremos de 4 estados. el segundo cambio a los 4 segundos. utilizaremos un contador de 2 bits. el estado 10 y 11 será controlados por un nuevo ciclo del contador 0-31. El contador de estados será implementado de la misma forma que el contador 0-31. para cualquier caso. usamos el contador 031 para decodificar en el estado 27 ósea a los 28 segundo. 28 segundos después será el sem2 que cambiara a ámbar y 4 segundos después a rojo. y el sem2 deberá de cambiar su luz roja por verde. capaz de contar los 4 estados necesarios. y en el estado 31. luego de 28 segundos cambiara la luz verde por ámbar. primero luego de 28 segundos. mientras que el rojo permanece en rojo. para comenzar con el ciclo nuevamente. 4 segundos después deberá de cambiar el ámbar por rojo. De esta manera establecemos la función lógica para nuestro decodificador. y como salidas tendremos la respuesta del decodificador de segundos: . el siguiente cambio se debe realizar 4 segundos después del primero. El decodificador de segundos está diseñado para establecer un flanco de bajada que activará al contador para que este cambie de estado. El diagrama de bloques para el controlador de trafico de carros será: Circuito temporizador Circuito contador Semáforo Decodificador de segundos Contador de estados 0-3 Decodificador de estados a) Decodificador de segundos. por lo que bastara con esperar el siguiente ciclo de contador para que se decodifique el tercer cambio al segundo 28 después de ocurrido el segundo. De igual manera. Tomando como base al circuito contador. por lo que se realizara en el estado 31 (4 segundos luego del primer cambio). y el ultimo cambio luego de 4 segundos. por lo que decodificaremos el estado 27 del circuito contador (28 segundos después de comenzar el conteo). se tiene que hacer el primer cambio de estado 28 segundos luego de iniciar el ciclo de trabajo. para controlar a los 2 semáforos.[Escribir el título del documento] Por último se deberá establecer un circuito decodificador de los 4. usando la tabla de verdad de la función. El tercer y cuarto cambio se realizan simétricamente. las entradas serán los 5 bits del contador de segundos. .[Escribir el título del documento] segundo 25 26 27 28 29 30 31 De la tabla: e 1 1 1 1 1 1 1 d 1 1 1 1 1 1 1 c 0 0 0 1 1 1 1 b 0 1 1 0 0 1 1 a 1 0 1 0 1 0 1 respuesta 0 0 1 0 0 0 1 Res1 = abc”de (decodificador de 28 segundos) Res2 = abcde (decodificador a los 4 segundos) Finalmente la respuesta a nuestro sistema será: Res = Res1 (Res2) = abde (c + c”) Su implementación con circuitos integrados será: b) Contador de estados El decodificador de estados tiene como finalidad establecer los 4 estados que necesitara el semáforo para su funcionamiento. Usaremos un demultiplexor 1 x 4 controlado por 2 bits. Primer estado 00. sem1 con luz roja y sem2 con luz verde. c) Decodificador de estados Tiene como finalidad establecer la relación de estados con la secuencia de luces. se implementa en base a biestables j-k. Tercer estado 10. en este estado deberá de estar prendido la luz verde del sem1 y la luz roja del sem2. y basarnos en estos para la secuencia de luces. con una secuencia de cambio de 28 y 4 segundos. Segundo estado 01.[Escribir el título del documento] Este decodificador será un contador de 4 estados (2 bits). con la luz ámbar para el sem1 y luz roja el sem2. Cuarto estado 11. Su tabla de verdad: estado Primer S1 1 S2 0 1 0 0 S3 0 0 1 0 S4 0 0 0 1 Ver1 1 0 0 0 Am1 0 1 0 0 Ro1 0 0 1 1 Ver2 Am2 0 0 1 0 0 0 0 1 Ro2 1 1 0 0 Segundo 0 Tercer cuarto 0 0 . controlado por la salida del decodificador de estados. con la finalidad de establecer los 4 posibles estados. sem1 con luz roja y sem2 luz ámbar. por medio del semáforo de peatón y el visualizador de segundos. El circuito implementado será: 4) Circuito de control de tránsito de peatones Tiene como finalidad la de controlar el tránsito de peatones. Estudiaremos el diseño de este sistema dividiéndola en las dos partes que lo conforman.[Escribir el título del documento] De la tabla: Verde1 = S1 Ambar1 = S2 Rojo1 = S3 + S4 Verde2 = S3 Ambar2 = S3 Rojo2 = S1 + S2 El demultiplexor tendrá como entrada un 1 lógico. cada una con una duración de 32 segundos y sincronizadas con las luces de tráfico. a) Semáforo de peatón. para que apunte 1 a la salida que pidan los bits de control (estados). La conforman las luces de pase (verde) y pare (rojo). . El diagrama de bloques correspondiente será: Circuito temporizador Circuito contador Semáforo Decodificador de segundos Contador de estados 0-3 Decodificador de estados Decodificador de estados Semáforo Aprovecharemos el circuito de estados de 0-3. El circuito implementado ahora es: . por lo que las luces de pase y pare se implementaran directamente del bit 2 del contador de estados. el cambio del bit 1 se realiza a los 28 y 4 segundos. cada 32 segundos.[Escribir el título del documento] Su diseño es más simple. necesitamos un cambio de 32 segundos. mientras que el bit 2 cambiara cada una vuelta completa del bit uno. puesto que solo posee dos estados. que estableceremos directamente del circuito de tráfico de peatones con un decodificador. uno para las decenas y otro para las unidades. U1. como ya se explico. Tomara como entrada las salidas negadas del contador de segundos. para entregar su respectivo código BCD. en dos dígitos de 4 bits. 2. de aquí la necesidad de un conversor binario a BCD.[Escribir el título del documento] b) Visualizador de segundos. D1. el conteo será de 31 a 0. Para nuestro circuito conectaremos las salidas del contador de 5 bits a sus entradas. El usar displays de 7 segmentos implica el uso de un decodificador de código binario BCD a código 7 segmentos. además las unidades varían 10 dígitos 0-9. Como debemos visualizar un número de dos dígitos necesitaremos de dos display de 7 segmentos. Nuestro diagrama de bloques será: Circuito temporizador Circuito contador Decodificador binario-BCD Conversor BCD-7segmentos Display 7 segmentos 24 Decodificador binario-BCD. . por lo que tenemos que trabajar con el código BCD. pero estas solo tomaran solo tomaran los valores 3. como salidas tendremos los dos números de 4 bits correspondientes para la representación de decenas D3. al usar las salidas negadas. U0. D2. así tendremos cada segundo que pase el código en BCD de la cuenta regresiva. que realiza la conversión de código binario natural de hasta 6 bits. D0. U2. 1 o 0. el contador da un conteo regresivo de segundos en código binario 31-0. uno para las decenas y otro para las unidades. igualmente las decenas varían. Deberá demostrar el conteo regresivo de segundos que faltan para que cambien las luces del semáforo de peatón. y para las unidades U3. En tecnología TTL tenemos el circuito integrado 74185. La implementación en compuertas lógicas será: III. procedemos en convertir estos números de código BCD a su equivalente en 7 segmentos. El circuito integrado 7447 está diseñado con este fin. Ya fragmentado el numero en su respectiva decena y unidad. necesitaremos dos de estos integrados puesto que tenemos dos números a convertir. con el fin de poder visualizarlos utilizando el display. Implementación del proyecto. uno para las unidades y otro para las decenas. El diseño final del circuito de control es: a) Circuito temporizador. .[Escribir el título del documento] Conversor BCD-7segmentos. [Escribir el título del documento] b) Circuito de control de tráfico de carros y luces de tránsito de peatones. . . La implementación final en compuertas lógicas: Resultados Los resultados se establecen en base a las pruebas y se enuncian en las conclusiones. El circuito de sincronización es el encargado de establecer los tiempos de funcionamiento. I.[Escribir el título del documento] c) Circuito de visualización de segundos. El sistema de control diseñado responde perfectamente a los requisitos de funcionamiento. Conclusiones. El circuito de tráfico está encargado del control de tráfico de carros por medio de semáforos de tres luces. El circuito de transito dirige el tránsito de peatones mediante los semáforos de peatón y el visualizador de segundos. El sistema su diseño se divide en 3 bloques dependiendo a la función que cumplan dentro del sistema. también se establece una proyección para uso y trabajo a futuro del sistema realizado. tanto en la capacidad de funcionamiento como en los requerimientos físicos que se demandan.[Escribir el título del documento] Se comprueba el funcionamiento de los circuitos integrados y su aplicación para el diseño de sistemas complejos. Se propone la elaboración del sistema de control en base a microcontroladores. Un estudio adecuado para el uso del sistema. Trabajo a futuro. II. estableciendo los parámetros de funcionamiento en un contexto real. Se plantea la ampliación del proyecto para su uso en situación real. la cual permitirá de mayor flexibilidad en el funcionamiento. así como reducción de costos. .