Regis Tros Pre in for Me

Sistemas digitales – registros – Daniel Orihuela Plasencia 2013

REGISTROS

I. INTRODUCCION

En el laboratorio, se desarrolla el análisis funcional de los circuitos secuenciales desarrollados con los biestables (Latch y Flip Flops); que permiten realizar funciones diversas con la información digital (desplazamiento, conversiones serie-paralelo, paralelo-serie, almacenamiento, etc) los cuales representan tareas importantes en un diseño digital viabilizando las funciones en una aplicación de un sistema digital de lógica cableada.

II. OBJETIVOS

1. OBJETIVOS GENERALES

Analizar e implementar los diversos circuitos de registros de desplazamiento (Shift register), registros de almacenamiento, registro universal; utilizando dispositivos integrados TTL y CMOS.

La visualización del funcionamiento de cada una de los circuitos de registros son implementados utilizando diodos leds en las salidas.

Implementar circuitos básicos con IC TTL y CMOS. Adquirir destreza para montaje y cableado de circuitos digitales en el

protoboard y/o en circuito impreso. Que el estudiante aprenda a utilizar los principios básicos para el análisis

de circuitos digitales secuenciales mediante simuladores y que tenga capacidad de realizar la detección de fallos, corregirlos y comprobar su buen funcionamiento.

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Para cada circuito y/o dispositivo integrado considerado en el laboratorio. Buscar las referencias correspondientes en los manuales técnicos adecuados y/o internet.

Se analizara la operación de los circuitos secuenciales para determinar su respuesta en el tiempo (desarrollo de Tabla de estados y construcción del diagrama de tiempo).

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Implementar cada circuito en protoboard, analizar su funcionamiento y luego comprobar el funcionamiento de cada uno de ellos; utilizando visualizadores led para las señales de salida.

III. RESUMEN

El experimento consta de circuitos secuenciales que desarrollan las funciones de registros, por lo que se debe atender especial atención de su análisis, funcionamiento, operación de los circuitos y los resultados obtenidos (respuesta de funcionamiento del circuito, diagramas de tiempo). Por lo que se recomienda efectuar las consultas previas en los apuntes de clases, manuales técnicos adecuados en relación a los dispositivos a emplear y los circuitos digitales a implementar. Por último se implementa el circuito con los circuitos integrados realizando conjuntamente pruebas individuales de su funcionamiento y al terminar dicho proceso se procede a hacer las verificaciones y desarrollo de las tablas de estados y construir los diagramas de tiempo.

IV. INFORME PREVIO

1. Describir el concepto de registro, analice su funcionamiento y mencione los tipos característicos de los registros y analizar cada uno de ellos (Los circuitos y sus características, tablas de estados y diagramas de tiempo).

Un registro de desplazamiento es un circuito digital secuencial (es decir, que los valores de sus salidas dependen de sus entradas y de los valores anteriores) consistente en una serie de biestables, generalmente de tipo D, conectados en cascada, que basculan de forma síncrona con la misma señal de reloj. Según la conexión de las distintas básculas, se tiene un desplazamiento a la izquierda o a la derecha de la información almacenada, bits, en las básculas. Es de señalar que un desplazamiento a la izquierda de un conjunto de bits, multiplica por 2, mientras que uno a la derecha, divide entre 2. Existen registros de desplazamiento bidireccionales, que pueden funcionar en ambos sentidos. Los registros universales, además de bidireccionales permiten la carga en paralelo.

Tipos de registros

Dependiendo del tipo de entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican como:

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Serie-Serie: Sólo la entrada del primer flip-flop y la salida del último son accesibles externamente. Se emplean como líneas de retardo digitales y en tareas de sincronización.

Fig. 1

Fig. 2 Tabla de Estados

Fig. 3 Diagrama de Estados

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Paralelo-Serie: Son accesibles las entradas de todos los flip-flops, pero sólo la salida del último. Normalmente también existe una entrada serie, que sólo altera el contenido del primer flip-flop, pudiendo funcionar como los del grupo anterior.

Fig. 4


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Serie-Paralelo: Son accesibles las salidas de todos los flip-flops, pero sólo la entrada del primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa.

Fig. 6


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Paralelo-Paralelo: Tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para cálculos aritméticos.

Fig. 8


Un registro de desplazamiento muy utilizado, que es universal (se llama así porque puede utilizarse en cualquiera de las cuatro configuraciones anteriormente descritas) y bidireccional (porque puede desplazar los bits en un sentido u otro) es el 74HC194, de cuatro bits de datos.

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Otros registros de desplazamiento conocidos, fabricados también con la tecnología CMOS, son el 74HC165 (entrada paralelo, salida serie) y 74HC164 (entrada serie, salida paralelo).

2. Describir las características específicas de los registros: de desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable y sus aplicaciones.

a) Registro de Desplazamiento

Sus características son:

El desplazamiento de la información almacenada puede ser a la derecha o a la izquierda de acuerdo a como estén conectados los biestables.

Es de señalar que un desplazamiento a la izquierda de un conjunto de bits, multiplica por 2, mientras que uno a la derecha, divide entre 2.

Sus aplicaciones pueden ser:

Multiplicador serie. Generador pseudoaleatorio. Registro de aproximaciones sucesivas.

b) Registro de Almacenamiento Sus características son:

Se forman a partir de biestables de tipo D, de los cuales se necesitaran n biestables para almacenar n bits.

Estos circuitos son síncronos, y todos los biestables están controlados por la misma señal de reloj.


Computadoras.

c) Registro Direccionable Sus características son:

Registro de desplazamiento más particular, específicamente PIPO.

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d) Registro Universal

Sus características son:

Es un circuito que se comporta como los anteriores dependiendo de cómo se configure con las líneas de control. En la Figura aparece su esquema. El modelo comercial que corresponde a este circuito es el 74194. El reloj es activo por flanco de subida.



Transmitir y recibir en serie y en paralelo. Conversión de datos en formato serie, paralelo y viceversa. Almacenamiento de información (memoria).

3. De los manuales técnicos obtener los IC TTL y CMOS que cumplen con las funciones de registros: de desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable, analice brevemente su tabla de verdad, diagrama de tiempo. Y funcionamiento.

Registros de Desplazamiento

Al momento de estar el CLK en flanco de subida la entrada pasa a la salida.

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La figura 11 muestra un almacenamiento de 4 bits.

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Fig. 11

El desplazamiento de los datos se da de la siguiente manera.

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Fig. 12

Las tablas de estado, diagramas de estado y funcionamiento ya han sido especificados en la pregunta nº1.

Registros de almacenamiento

Están formados por un conjunto de biestables (normalmente tipo D) aislados entre sí, con una señal de reloj común a todos ellos, de forma que en todos se cargan simultáneamente los datos presentes en sus entradas, siendo accesibles en cada momento sus entradas y salidas. Si los registros de almacenamiento se activan por nivel, también reciben el nombre de latch (cerrojo).



Fig. 13 Tabla de estados

Fig. 14 Diagrama de estados

Registro de Desplazamiento Universal (74194)

Es un circuito que se comporta como los anteriores dependiendo de cómo se configure con las líneas de control. En la Figura aparece su esquema. El modelo comercial que corresponde a este circuito es el 74194. El reloj es activo por flanco de subida.

Tabla de estados en la figura 10



Fig. 15

4 ¿Cuál es la diferencia entre un registro de desplazamiento y un registro de almacenamiento; así como la diferencia entre un registro universal y un registro direccionable?; muestre circuitos prácticos para explicarlos.

Diferencia registros Desplazamiento – Almacenamiento:

La diferencia consiste en que el registro de desplazamiento tiene la capacidad de transmitir el dato en sus diferentes modos luego de almacenarlo cuya utilidad es para diseñar circuitos secuenciales, generadores de potencia, secuencias, sistemas de adquisición de datos.

Diferencia registros Universal – Direccionable:

La diferencia entre estos dos registros es principalmente que el registro universal controla las entradas para obtención en datos ya sea en paralelo o serial así como también incluye la función del registro direccional para transmitir los datos de derecha a izquierda o de izquierda a derecha.

5. Analice el funcionamiento de los IC´s. 74LS75, 7491, 74164, 74LS165, 74194, 74273, 74373, 74374, 74377; investigar sus características, especificaciones técnicas. Analice circuitos prácticos con registros.



IC 7475

Fig. 16

Fig. 17 Tabla de estados

IC 7491

Fig. 18



Diagrama Lógico

Tabla de Estados

Diagrama de Estados

IC 74164

Fig. 19



Tabla de Estados

Diagrama de Estados

IC 74165



Fig. 20

Tabla de Estados

Diagrama de Estados

IC 74194



Fig. 21

Tabla de Estados

IC 74273

Fig. 22

Tabla de Estados

IC 74373



Fig. 23

Tabla de Estados

IC 74374

Fig. 24



Tabla de Estados

IC 74377

Fig. 25


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