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| Figura 1. Teclado matricial 4x4 rígido con salida led BCD. |
En esta practica de laboratorio se implemento el funcionamiento de un teclado matricial 4x4 para ser decodificado y tener su salida en sistema BCD, para ello se utilizaron los siguientes materiales:
- Teclado 4x4 rígido.
- Protoboard.
- Cuatro leds.
Metodología:
El uso de teclado es común en aplicaciones donde es necesario la escritura o selección de información, como datáfonos o cajeros electrónicos entre varios, para realizar la decodificacion del teclado matricial por hardware se realizo el barrido de las columnas del teclado por medio de la rotación de "0" lógico a una frecuencia adecuada, utilizando para esto una combinación de contador y decodificador [1].
Las filas del teclado son conectadas a un codificador que tiene sus entradas conectadas a Vcc por medio de resistencias de Pull_Up, de esta manera se asegura un "1" lógico en cada una de las entradas. Este codificador detecta cuando una entrada cambia a "0"; al ocurrir esto se genera una señal que detiene temporalmente al contador manteniendo breve mente la combinacion fila columna, con lo que puede generarse un código binario equivalente a la combinación detectada [1].
Las filas del teclado son conectadas a un codificador que tiene sus entradas conectadas a Vcc por medio de resistencias de Pull_Up, de esta manera se asegura un "1" lógico en cada una de las entradas. Este codificador detecta cuando una entrada cambia a "0"; al ocurrir esto se genera una señal que detiene temporalmente al contador manteniendo breve mente la combinacion fila columna, con lo que puede generarse un código binario equivalente a la combinación detectada [1].
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| Figura 2.Diagrama circuito Decodificador 74C922. |
Primero se empieza con el diseño de un bloque decodificador de 2 a 4 con salidas activas en bajo, que tiene como entrada un contador de 2 bits, este conjunto es utilizado para el manejo de las columnas del teclado, mostrado en la imagen 3 y 4. El codificador de 4 a 2 para el manejo de las filas del teclado, ademas 4 FlipFlops tipo D para generar y almacenar el código binario de salida del decodificador.
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| Figura 3. Tabla de verdad y función álgebra de Boole de decodificador de 2 a 4. |
La elaboración del bloque en Psoc queda de la siguiente manera:
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| Figura 4. Bloque esquemático decodificador de 2 a 4 en PSoC creator. |
BLOQUE CODIFICADOR 4 A 2: para diseñar el bloque se tiene en cuenta la tabla de verdad de un codificador convencional de cuatro entradas y dos salidas, a los estados restantes no incluidos en la tabla se les asigno el valor e salida 00. mostrada a continuación:
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| Figura 5. Tabla de verdad y función álgebra de Boole decodificador de 4 a 2. |
La elaboración en PSoC no se crea en bloque sino que se acopla al circuito del teclado matricial completo.
Después se llama un bloque Debouncer en el programa que elimina el rebote generado por el contacto mecánico de las teclas (elimina oscilaciones no deseadas en una señal digital). A continuación se utiliza un contador ascendente de 2 bits que realiza el barrido de las columnas del teclado realizando un conteo ascendente cíclico de cero a tres, llamado Basic_Counter [1:0].
Finalmente para la salida en forma BCD se utiliza un bloque en Psoc que me genera la tabla lógica para cualquier función que desee, llamado LUT conectado a mi salida de los flipflos:
Finalmente el programa esta creado y colocamos los pines de entrada y salida a nuestra Psoc y teclado matricial, y conectamos nuestros leds a las salidas para la visualización del código BCD, el decodificador de teclado matricial y TopDesing se muestra a continuación:
Conclusiones:
Finalmente para la salida en forma BCD se utiliza un bloque en Psoc que me genera la tabla lógica para cualquier función que desee, llamado LUT conectado a mi salida de los flipflos:
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| Figura 6. Bloque LUT de PSoC creator. |
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| Figura 7. Decodificador de teclado matricial 4x4. |
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| Figura 8. TopDesigng teclado matricial 4x4. |
Conclusiones:
- La realización del barrido de las columnas del teclado matricial, me asegura la lectura correcta de forma mecánica de las teclas al cambiar de estados lógicos, pero toca crear el bloque y la función lógica para el decodificador de 4 a 2 y el codificador de 2 a 4.
- El bloque que me genera las tablas lógicas para cualquier función que necesito (LUT) me ahorra tiempo y espacio al necesitar crear algún elemento, por ejemplo si me piden utilizar mapas de Karnauhg.
Referencias:
[1]. Diseño de un decodificador de teclado matricial 4x4. https://labdigitales.files.wordpress.com/2018/06/document.pdf
[2]. Teclado matricial rígido 4x4.
[3]. Tabla lógica, bloque LUT de Psoc Creator.
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