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Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Aragón, Roberto. Taipicaña, Steven.Yupangui, Diego. Informe Proyecto III Parcial.

Simulación de un circuito digital gestionador de turnos Aragón, Roberto – Taipicaña, Steven – Yupangui, Diego [email protected] – [email protected]– [email protected] Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Sistemas Digitales 2019

Resumen— Se ha realizado el presente informe con la finalidad de indicar las características principales del proyecto de tercer parcial de Sistemas Digitales acerca de un sistema gestionador de turnos; adicional, se describe el proceso para la realización del circuito y los elementos empleados. En la actualidad este tipo de equipos es muy común en toda clase de lugares donde se atienda al público y se desee mantener un orden por medio de turnos.

Los displays son unos dispositivos capaces de visualizar caracteres; en nuestro caso, numeración decimal. Cada display lo componen 7 segmentos y cada segmento tres leds rojos de 5mm conectados en serie en configuración cátodo común (cátodo a masa). En total cada display contiene 21 leds. Los segmentos son activos, por tanto, a nivel alto”

Palabras clave: turnero digital, circuito, sistemas digitales.

Un flip-flop o pestillo es un circuito que tiene dos estados estables y pueden ser utilizados para almacenar la información de estado. Un flip-flop es un multivibrador biestable. El circuito puede ser hecho para cambiar el estado por señales aplicadas a una o más entradas de control y tendrá una o dos salidas. Es el elemento básico de almacenamiento en la lógica secuencial. Flip-flops y cerrojos son un componente fundamental de la construcción de electrónica digital sistemas utilizados en ordenadores, comunicaciones y muchos otros tipos de sistemas. - El flip-flop tipo D es un elemento de memoria que puede almacenar información en forma de “1” o “0” lógicos.

Abstract— The present report has been made with the purpose of indicating the main characteristics of the third partial project of Digital Systems about a shift management system; In addition, the process for making the circuit and the elements used is described. Currently this type of equipment is very common in all kinds of places where the public is served and you want to maintain order through shifts. Keywords: digital turner, circuit, digital system.

I.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad las actividades que se realizan en lugares donde se atienden al público y se desea un orden por medio de turnos, han crecido en forma muy acelerada. Las ventajas de un sistema de control de turnos son varias. Por empezar, al usar turnos en lugar de filas, el público puede esperar sentado y moverse libremente por el lugar. Permite al personal de servicio permanecer en su lugar de trabajo y concentrarse en la atención. Los turneros electrónicos informan al público en forma constante y clara, ocupándose de organizar la secuencia de los turnos, para las personas que van a ser atendidas en los distintos lugares. Es por eso que los turneros electrónicos se han convertido en herramientas indispensables para una buena organización. Se los utilizan en áreas públicas de espera como: hospitales, bancos, consultorios médicos, cooperativas, instituciones financieras, pagos de servicios, restaurantes para llamar a la gente, ordenar y agilitar el proceso de atención al cliente. II. FUNDAMENTO TEÓRICO

- FLIP-FLOPS

- CONTADORES Un contador es un dispositivo que acepta una entrada de reloj (usualmente un tren de pulsos) y produce una salida binaria de múltiples dígitos relacionada al número total de pulsos de reloj aplicado. Como los flipflops, los contadores pueden mantener un esta do de salidadespués de desaparecida la condición de entrada que produjo dicho estado; consecuentemente los contadores son circuitos secuenciales. El número máximo de estados posible que pueden tener un contador está limitado solo por el número de elementos de memoria (flip-flops) del circuito. Existen dos clases de contadores - DECODIFICADORES. Se trata de decodificadores del tipo BCD a 7 segmentos. Están compuestos por integrados TTL ya que presentan más bajo consumo. Su misión es transformar la información lógica contenida en sus entradas en la información decimal correspondiente mediante una combinación lógica en las salidas, adecuada para excitar los displays (visualizadores). Las salidas “abcdefg” van unidas a sus respectivas en las entradas de los displays por medio de resistencias de 220 Ohmios.

- DISPLAY

III. MATERIALES Y EQUIPO Display 7 SEG

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Aragón, Roberto. Taipicaña, Steven.Yupangui, Diego. Informe Proyecto III Parcial.

El display 7 Segmentos es un dispositivo opto-electrónico que permite visualizar números del 0 al 9. Tiene una estructura casi estándar en cuanto al nombre de los segmentos. Para dicho elemento, se cuenta con 7 leds, uno para cada segmento. 74LS00 Es un circuito integrado que cual cuenta con cuatro compuertas lógicas NAND de dos entradas cada una. 74LS04 Es un circuito integrado que cuenta con seis compuertas lógicas Inversoras, permite que siempre que su entrada está en 0 (cero) o en baja, su salida está en 1 o en alta.

74LS153 Es un selector / multiplexor de datos dual monolítico de 4 líneas a 1 línea que contiene inversores y controladores para proporcionar una selección de datos de descodificación totalmente complementaria, en chip y codificación binaria a las compuertas AND-OR 74LS157 Es un selector de datos o multiplexor cuádruple de 2 a 1 líneas con inversores y controladores para suministrar la selección de datos en el chip completo para las cuatro compuertas de salida.

74LS08 El TTL 7408 que consta de cuatro compuertas AND de dos entradas independientes.

74LS161 Es un contador binario sincrónico de 4 bits que presenta una vista interna de carga para aplicaciones en diseños de conteo de alta velocidad.

74LS27 E un circuito integrado que contiene tres compuertas independientes en donde cada una de ellas realiza la función lógica NOR.

74LS352 Multiplexor y selector de datos doble de 4 líneas y una línea. Cada uno contiene los inversores y controladores para la selección de datos de las compuertas AND-OR-INVERT

74LS28 El 74LS28 contiene cuatro compuertas NOR independientes de dos entradas cada una. Con un rango de alimentación desde 4.75V hasta 5.25V. Compatible con tecnologías TTL y CMOS.

27128, 27256. Memorias de tipo EPROM, de tamaño 16 kBytes y 32 kBytes respectivamente, se programan mediante un pulso electrónico.

74LS32 Circuito integrado con cuatro compuertas lógicas OR de dos entradas cada una, cuando todas sus entradas están en 0 (cero) o en BAJA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando al menos una o ambas entradas están en 1 o en ALTA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA 74LS48 Es un decodificador / Conductor-BCD a siete segmentos cuenta con salidas activas bajas, diseñadas para la conducción de LEDs de ánodo común o indicadores incandescentes directamente 74LS74 Flip- flop tipo D con disparo de subida doble, tipo D, positivos, con características de flip-flop disparado con salidas activas bajas, diseñados para la conducción de LEDs de ánodo común o indicadores incandescentes directamente. 74LS85 Comparador de magnitud de 4-Bits que realiza comparación de códigos binarios rectos y códigos BCD (8-4-2-1). Se toman tres decisiones completamente descodificadas sobre dos palabras de 4 bits (A, B) y están disponibles externamente en tres salidas 74LS90 Contador por décadas y binario 74LS90. Puede contar en binario del 0 al 9 (BCD) y en biquinario. TTL Este circuito integrado consta de 2 contadores independientes uno de 1 bit y otro de 3 bits, utilizando los dos contadores internos podemos hacer que cuente de 0 a 9 aunque configurando los pines 2,3,6 y 7 con las salidas podemos hacer que no solo cuente en sistema decima

Button Un botón o pulsador es un dispositivo utilizado para realizar cierta función, Permiten el flujo de corriente mientras son accionados. Cuando ya no se presiona sobre él vuelve a su posición de reposo. Resistencias Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. SW-SPDT Interruptor SPDTs posee tres terminales: uno de los pines común y dos pasadores que compiten para la conexión a la común. SPDTs son grandes para seleccionar entre dos fuentes de alimentación, intercambio de insumos, o sea que con dos circuitos tratando de ir a un lugar. SW-SPST Interruptor solo tiro (SPST), tiene una salida y una entrada. Interruptor impermeable será cerrado o desconectado totalmente. SPST son ideales para la conmutación de encendido y apagado. También son una forma muy común de interruptores momentáneos. 74S00 La 74S00 consta de 4 compuertas NAND positivas de 2 entradas. Los dispositivos realizan la función booleana en lógica positiva. Con estas compuertas lógicas podemos invertir una señal o generar una lógica para activar otro circuito integrado.

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Aragón, Roberto. Taipicaña, Steven.Yupangui, Diego. Informe Proyecto III Parcial.

IV. SIMULACIÓN El proyecto gestionador de turnos fue realizado en proteus versión 8.6. .El requerimiento del proyecto se dividió en dos partes: 1. Impresión del turno 2. Visualización del turno (cajas) El esquema de simulación se encuentra anexado a este documento. V. FUNCIONAMIENTO Como se mencionó en el apartado anterior, el funcionamiento del Gestionador de turnos, se divide en las siguientes dos partes. 1. Impresión del turno Inicialmente para solicitar un turno se tiene el pulsador SOLICITAR el cual habilita los turnos que se procederán a tomar, tomando en cuenta que existen 3 cajas las cuales atienden a diferentes requerimientos: - Caja 1: Consultas - Caja 2: Inversiones - Caja 3: Tarjetas Luego de seleccionar el tipo de turno que requerimos, se pulsa el SALIR, y así de esa manera se puede solicitar turnos para cada caja.

Figura 3. Luces indicadoras de cada tipo de turno

-

Led Rojo: Consultas Led Amarillo: Inversiones Led Azul: Tarjetas

A fin de obtener contadores diferentes en cada caja, se usan circuitos independientes, los cuales almacenan el número de cada caja independientemente, para posteriormente mostrarlo en un solo display y así continuar con la numeración.

Figura 4. Circuito para impresiones de turnos (numeración independiente)

A fin de unir los tres diferentes contadores de las cajas independientes, se usa un multiplexor para unir cada una de las señales, obteniendo señales de salida para los dos displays de 7 segmentos. Figura 1. Pulsadores para solicitar turno

En el instante que seleccionamos al tipo de caja que deseamos ir, se nos imprime el turno y nos muestra una señal indicadora del tipo de caja que se ha seleccionado. Como se muestra en la siguiente figura.

Figura 5. Unir señales de contadores a un solo display

2. Figura 2. Impresión del Turno

Visualización del turno

Cada caja atiende un requerimiento en específico, para mostrar en su display el turno, aplasta un pulsador.

Figura 6. Pulsador Caja

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0 0 1 1

Figura 7. Visualizador de turnos en cada caja

3.

0 1 0 1

32 24 16 8

15 minutos 20 minutos 30 minutos 60 minutos

La Figura 10, presenta las solicitudes de turnos realizadas por el usuario, cada entrega del turno estará determinado por el tiempo que sea necesario de atención, el display permite evidenciar el número de turno asignado a ser atendido de acuerdo a su necesidad.

Control del tiempo y número de turnos

Para el control de tiempo, se usó la siguiente tabla Tabla 1. Asignación del tiempo de cada turno

00 01 10 11

Turnos de 15 min Turnos de 20 min Turnos de 30 min Turnos de 1 hora

Mediante ese tiempo el cual cada personal configura su puesto de trabajo previamente, con el siguiente switch:

Figura 10 -Solicitudes de turnos

Una vez establecidos los turnos, el usuario espera al llamado de atención es su respectiva caja, acción que es determinada por el personal de atención mediante un pulsador en el cual se produce el conteo respectivo en las 3 diferentes cajas como se ilustra en la Figura 11.

Figura 8. Configuración de tiempo

Se puede obtener el número de turnos a atender, dividiendo para las horas de trabajo el cual son 8. Se tiene un circuito comparador a fin de cuando alguien solicite un turno y ya se hayan repartido el número de turnos máximos, este ya no entregue más.

Figura 11 Visualización del turno

En estos displays es donde se simulan las 3 cajas para la atención del cliente donde cada cajero al estar libre presionará el botón y se le asignara el turno en el que se encuentre Por lo tanto la validación que se puso para la entrega de turno por medio de swichts nos entrega la máxima cantidad de turnos VII. CONCLUSIONES

Figura 9. Circuito comparador (Limita el número de turnos a dar)

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS El número de turnos estará determinado de acuerdo a la afluencia de las personas, estimando un tiempo de atención estimado en un lapso de 8 horas de servicio, como el que se muestra en la Tabla 2. Tabla 2- Máximo de turnos

Lógica Switch

Numero de Turnos máximos

Tiempo de entrega de turnos

El proyecto obtuvo los objetivos deseados, ya que se pudo aplicar los conocimientos impartidos durante la asignatura de Sistemas Digitales a un prototipo para el control de turnos electrónico con 3 puestos diferentes de llamadas y 99 turnos con gran variedad de aplicaciones como bancos, supermercados y en toda clase de lugares donde se atienda al público y se desee mantener un orden por medio de turnos. La finalidad de este prototipo de control de turnos es ayudar a mantener un orden en todo lugar donde se atiende al público, mediante tres displays de 7 segmentos, facilitando a los usuarios moverse libremente por el lugar, mientras esperan su turno. El diseño realizado permitirá una óptima implementación con el menor uso de elementos, ahorro de recursos y eficiencia en el manejo de turnos.

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Aragón, Roberto. Taipicaña, Steven.Yupangui, Diego. Informe Proyecto III Parcial.

VIII. RECOMENDACIONES Es recomendable saber las características técnicas de los elementos que se van a utilizar como voltajes, corrientes, la información se puede encontrar en el datasheet de cada dispositivo. El prototipo realizado en el presente proyecto, da la posibilidad de mejorar el diseño efectuado. Por ejemplo añadir un cuarto display de 7 segmentos para que se pueda también informar la hora. Así mismo se puede pensar en un control de mando totalmente inalámbrico. AGRADECIMIENTO Se agradece de manera cortés por al Ing. Cristian Néstor Vega Muñoz docente de la Cátedra de Sistemas Digitales de la Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE, quien nos ha guiado durante el desarrollo y avance de este proyecto durante el semestre. REFERENCIAS [1]

Santiago Corrales V. 2006, Electrónica Práctrica con microcontroladores, primera Edición, Quito-Ecuador.Systems Pagina 39

[2] http://www.datasheetarchive.com/ [3] http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=ULN2803...