TEMA 8. REGISTROS Y CONTADORES:

Registros. Tipos de registros. Registros de desplazamiento.

Los registros son circuitos secuenciales capaces de almacenar varios bits de información.

Su representación gráfica es la de la Figura

La transferencia de información binaria a un registro puede ser de tipo:

Serie, cuando los bits se transfieren uno a continuación de otro por una misma línea.

Paralelo, cuando todos los bits se transfieren simultáneamente, utilizando tantas líneas como bits.

Registro de desplazamiento

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 (Fig. 1), que basculan de forma sincrónica con la misma señal de reloj. Según las conexiones entre los biestables, se tiene un desplazamiento a la izquierda o a la derecha de la información almacenada. 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 de desplazamiento[editar]

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

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

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. Este tipo y el siguiente se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa.

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, por ejemplo para conexiones serie como el RS232.

Este tipo convierte: Dato en serie a dato en paralelo.

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

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.

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

Aplicaciones de los registros.

Se utilizan donde se necesiten un almacenamiento temporal de información, por ejemplo, conectados a las salidas de circuitos combi nacionales aritméticos para recoger el resultado de una operación, para almacenar operaciones intermedias o proporcionar información estable a un sistema de representación por displays.

Los distintos registros comparten líneas comunes llamadas buses tanto para recoger la información del bus como para volcar la información al bus, pero no todos los registros a la vez, sino uno y después otro.

Mientras un registro vuelca su información al bus, otros registros conectados al mismo bus permanecen en estado de alta impedancia.

También se suele utilizar para almacenar datos y direcciones en las operaciones de escritura y lectura de las memorias por parte de los microprocesadores.

CONTADORES

En el campo de la electrónica digital, un "contador" es un circuito lógico secuencial. Este circuito consta de una serie de flip-flops: circuitos electrónicos que tienen dos condiciones estables, cada una correspondiente a una de las dos señales de entrada alternativos. Los circuitos pueden alternar a través de una secuencia de estados. Existen dos tipos de contador: sincrónico y asíncrono.

Contadores síncronos

Los contadores síncronos suelen consistir en un elemento de memoria, que se implementa usando flip-flops y un elemento combinatorio, que es implementado tradicionalmente mediante puertas lógicas. Las puertas lógicas son circuitos lógicos con uno o más terminales de entrada y un terminal de salida, en el que la salida se conmuta entre dos niveles de tensión determinados por una combinación de señales de entrada. El uso de las puertas lógicas para la lógica combinacional suele reducir el costo de los componentes de los circuitos del contador a un mínimo absoluto, por lo que sigue siendo un enfoque popular.

Impulso de reloj

Los contadores síncronos tienen un reloj interno, mientras que los asíncronos no. Como resultado, todos los flip-flops en un contador síncrono son accionados simultáneamente por un simple pulso de un reloj común. En un contador asíncrono, el primer flip-flop es impulsado por un pulso desde un reloj externo y cada flip-flop sucesivo es impulsado por la salida del flip-flop anterior en la secuencia. Esta es la diferencia esencial entre los contadores síncronos y asíncronos.

Contadores asíncronos

Los contadores asíncronos, también conocidos como contadores de ondulación, son el tipo más simple, que requieren menos componentes y menos circuitería que contadores síncronos. Los contadores asíncronos son más fáciles de construir que sus contrapartes síncronas, pero la ausencia de un reloj interno también presenta varias desventajas importantes. Los flip-flops en un contador asíncrono cambia los estados en diferentes momentos, por lo que los retrasos en el cambio de un estado a otro, conocidos como retardos de propagación, se suman para crear un retardo global. Mientras más flip-flops contenga un contador asíncrono, mayor será el retardo glglobal

Consideraciones

Por lo general, los contadores asíncronos son menos útiles que los sincrónicos en los sistemas complejos de alta frecuencia. Algunos circuitos integrados reaccionan más rápido que otros, por lo que si un evento externo se produce cerca de una transición entre estados, cuando algunos, sino no todos, los circuitos integrados han cambiado de estado, puede introducir errores en el contador. Tales errores son difíciles de predecir debido a la diferencia del tiempo variable aleatorio entre los eventos. Por otra parte, los retardos de propagación pueden hacer que sea difícil de detectar, o decodificar, el estado de salida de un circuito de contador asíncrono de forma electrónica.

BIESTABLES:

Un biestable (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de perturbaciones.1 Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los biestables se dividen en:

Asíncronos: sólo tienen entradas de control. El más empleado es el biestable RS.

Síncronos: además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de reloj.

Si las entradas de control dependen de la de sincronismo se denominan síncronas y en caso contrario asíncronas. Por lo general, las entradas de control asíncronas prevalecen sobre las síncronas.

La entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (de subida o de bajada). Dentro de los biestables síncronos activados por nivel están los tipos RS y D, y dentro de los activos por flancos los tipos JK, T y D.

Los biestables síncronos activos por flanco (flip-flop) se crearon para eliminar las deficiencias de los latches (biestables asíncronos o sincronizados por nivel).

Biestable RS[editar]

Dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo), cuyas entradas principales permiten al ser activadas:

R: el borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida.

S: el grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. En ningún caso deberían activarse ambas entradas a la vez, ya que esto provoca que las salidas directa (Q) y negada (Q') queden con el mismo valor: a

bajo, si el flip-flop está construido con puertas NOR, o a alto, si está construido con puertas NAND. El problema de que ambas salidas queden al mismo estado está en que al desactivar ambas entradas no se podrá determinar el estado en el que quedaría la salida. Por eso, en las tablas de verdad, la activación de ambas entradas se contempla como caso no deseado (N. D.).

Biestable RS (Set Reset) asíncrono[editar]

Sólo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NAND o NOR, según se muestra en la siguiente figura:

Biestables RS con puertas NOR (a), NAND (c) y sus símbolos normalizados respectivos (b) y (d).

Tabla de verdad biestable RS

R S Q (NOR) Q' (NAND)

0 0 q N. D.

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 N. D. q

N. D.= Estado no deseado q= Estado de memoria

Biestable RS (Set Reset) síncrono[editar]

Circuito Biestable RS síncrono a) y esquema normalizado b).

Además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de

permitir o no el cambio de estado del biestable. En la siguiente figura se muestra un ejemplo

de un biestable síncrono a partir de una asíncrona, junto con su esquema normalizado:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad biestable RS

C R S Q (NOR)

0 X X q

1 0 0 q

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 N. D.

X=no importa

Biestable D (Data o Delay)[editar]

Símbolos normalizados: Biestables D a) activo por nivel alto y b) activo por flanco de subida.

El flip-flop D resulta muy útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se

añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico. El funcionamiento de un

dispositivo activado por el flanco negativo es, por supuesto, idéntico, excepto que el disparo

tiene lugar en el flanco de bajada del impulso del reloj. Recuerde que Q sigue a D en cada

flanco del impulso de reloj.

Para ello, el dispositivo de almacenamiento temporal es de dos estados (alto y bajo), cuya

salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En

función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos:

Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo (latch en inglés).

Activo por flanco (de subida o de bajada).

La ecuación característica del biestable D que describe su comportamiento es:

y su tabla de verdad:

D Q Qsiguiente

0 X 0

1 X 1

X=no importa

Esta báscula puede verse como una primitiva línea de retardo o una retención de orden cero

(zero order hold en inglés), ya que los datos que se introducen, se obtienen en la salida un

ciclo de reloj después. Esta característica es aprovechada para sintetizar funciones

de procesamiento digital de señales (DSP en inglés) mediante la transformada Z.

Ejemplo: 74LS74

Biestable T (Toggle)[editar]

Símbolo normalizado: Biestable T activo por flanco de subida.

Dispositivo de almacenamiento temporal de 2 estados (alto y bajo). El biestable T cambia de

estado ("toggle" en inglés) cada vez que la entrada de sincronismo o de reloj se dispara

mientras la entrada T está a nivel alto. Si la entrada T está a nivel bajo, el biestable retiene el

nivel previo. Puede obtenerse al unir las entradas de control de un biestable JK, unión que se

corresponde a la entrada T. No están disponibles comercialmente.

La ecuación característica del biestable T que describe su comportamiento es:

y la tabla de verdad:

T Q Qsiguiente

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Biestable JK[editar]

Es versátil y es uno de los tipos de flip-flop más usados. Su funcionamiento es idéntico al del

flip-flop S-R en las condiciones SET, RESET y de permanencia de estado. La diferencia está

en que el flip-flop J-K no tiene condiciones no válidas como ocurre en el S-R.

Este dispositivo de almacenamiento es temporal que se encuentra dos estados (alto y bajo),

cuyas entradas principales, J y K, a las que debe el nombre, permiten al ser activadas:

J: El grabado (set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida.

K: El borrado (reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida.

Si no se activa ninguna de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras

la última operación de borrado o grabado. A diferencia del biestable RS, en el caso de

activarse ambas entradas a la vez, la salida adquirirá el estado contrario al que tenía.

La ecuación característica del biestable JK que describe su comportamiento es:

Y su tabla de verdad es:

J K Q Qsiguiente

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 X 0

1 0 X 1

1 1 0 1

1 1 1 0

X=no importa

Una forma más compacta de la tabla de verdad es (Q representa el estado siguiente de la

salida en el próximo flanco de reloj y q el estado actual):

J K Q

0 0 q

0 1 0

1 0 1

1 1

El biestable se denomina así por Jack Kilby, el inventor de los circuitos integrados en 1958,

por lo cual se le concedió el Premio Nobel en física de 2000.

Biestable JK activo por flanco[editar]

Símbolos normalizados: Biestables JK activo a) por flanco de subida y b) por flanco de bajada

Junto con las entradas J y K existe una entrada C de sincronismo o de reloj cuya misión es la

de permitir el cambio de estado del biestable cuando se produce un flanco de subida o de

bajada, según sea su diseño. Su denominación en inglés es J-K Flip-Flop Edge-Triggered. De

acuerdo con la tabla de verdad, cuando las entradas J y K están a nivel lógico 1, a cada flanco

activo en la entrada de reloj, la salida del biestable cambia de estado. A este modo de

funcionamiento se le denomina modo de basculación (toggle en inglés).

Ejemplo: 74LS73

Biestable JK Maestro-Esclavo[editar]

Símbolos normalizados: Biestable JK Maestro-Esclavo a) activo por nivel alto y b) activo por nivel bajo

Aunque aún puede encontrarse en algunos equipos, este tipo de biestable, denominado en

inglés J-K Flip-Flop Master-Slave, ha quedado obsoleto ya que ha sido reemplazado por el

tipo anterior.

Su funcionamiento es similar al JK activo por flanco: en el nivel alto (o bajo) se toman los

valores de las entradas J y K y en el flanco de bajada (o de subida) se refleja en la salida.

4.1.2. Decodificador.

El Decodificador es un módulo combinacional con n entradas y 2n salidas, de forma que

dependiendo de qué valor binario se coloque en las entradas, se activará una, y sólo una, salida

mientras que las demás estarán desactivadas. La activación puede ser por nivel alto o por nivel

bajo. Realiza la función inversa del codificador.

4.1.3. Multiplexor.

El multiplexor es un módulo combinacional que selecciona a su salida una de las 2n

posibles entradas usando para ello las n líneas de selección.

Se comportan como si fuera un selector digital, colocando a la salida el nivel lógico que

hubiera a la entrada seleccionada.

En la Figura 4 aparece su realización con puertas lógicas y su representación modular

para n=2. Se denominan MUX 2nx1.

4.1.4. Demultiplexor.

El Demultiplexor es un módulo combinacional que envían el valor binario de su entrada a

la salida que se seleccione con las líneas de selección. Realiza la función inversa del multiplexor.

Tiene sólo una entrada y 2n salidas, con n líneas de selección.

En la Figura 5 aparece la implementación con puertas lógicas y su representación

modular, así como la tabla de verdad, para n=2. Se denominan DEMUX 1x2n.

MEMORIA

ALMACENAMIENTO:

¿Cuál es la unidad base en el sistema de medición para almacenamiento de datos ?

El Byte

¿Cuál es el factor multiplicador en el sistema de medición para almacenamiento de datos?

1024 (210)

memoria

Las memorias son circuitos integrados cuyos pines se hallan en ambos lados de la cápsula, formando dos líneas o hileras de pines (DIP) y generalmente se fabrican con capacidades de orden de Kilobytes o Megabytes múltiplos de 8, por ejemplo 8k, 16k, 32k, 64k, 128k, o 8M, 16M, 32M, etc.

Como se puede apreciar en la grafica se visualiza un esquema de los pines que generalmente se encuentran en una memoria, se describen a continuación:

A0...An (Bus de direcciones): Estos pines son las entradas para seleccionar la posición de memoria a escribir o leer y su cantidad define la capacidad de palabras que puede almacenar, dada por la expresión 2ⁿ, donde n es el número de pines.

D0...Dn (Bus de Datos): Corresponde a los pines de entrada y salida de datos. En el mercado se consiguen generalmente buses de 1, 4, 8 y 16 bits y lo más usual es encontrar chips tengan 8 entradas de datos.

CS (Chip Select): Este pin se utiliza para seleccionar el chip de memoria que se desea acceder. Esto en el caso del usar dos o más memorias similares.

OE (Output Enable): Utilizado para habilitar la salida de datos. Cuando se encuentra en estado activo las salidas tiene alta impedancia o actúan como entradas.

RW (Read/Write): Entrada utilizada en las memorias RAM para seleccionar la operación de lectura o escritura.

VCC y GND (Alimentación): Corresponden a los pines de alimentación del circuito integrado. Algunas tienen disponible tres pines para este propósito, pero por lo general son dos y el valor de la tensión de alimentación depende de la tecnología de fabricación del circuito.

TIPOS DE MEMORIAS

RAM

La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory cuyo acrónimo es RAM) es la memoria desde donde el procesador recibe las instrucciones y guarda los resultados. Es el área de trabajo para la mayor parte del software de un computador. Existe una memoria intermedia entre el procesador y la RAM, llamada cache, pero ésta sólo es una copia (de acceso rápido) de la memoria principal (típicamente discos duros) almacenada en los módulos de RAM.

Se trata de una memoria de estado sólido tipo DRAM en la que se puede tanto leer como escribir información. Se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se dicen "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible.

En la siguiente grafica se visualiza como se establece la matrix de almacenamiento de los datos

Ejemplos de circuitos integrados:

MEMORIA SRAM - MCM6264C

Esta memoria fabricada por Motorola y desarrollada con tecnología CMOS tiene una capacidad de 8K x 8. Los tiempos de lectura y escritura del integrado son de aproximadamente 12 ns y tiene un consumo de potencia aproximado de 100 mW. En la Figura se observa la disposición de los pines del circuito integrado de esta memoria y sus las características técnicas básicas.

MEMORIA DRAM – 4116

El CI 4116 es una memoria DRAM de 16K x 1. La estructura interna de este integrado se encuentra constituida por un arreglo de 128 filas y 128 columnas donde cada uno de los bits se ubica con una dirección de 14 bits. En la figura se muestra la disposición de los pines del circuito integrado. Observe que la entrada de direcciones es de 7 bits (A0...A6). La razón de poseer 7 pines y no 14, se debe a que estos tienen función doble, por ejemplo la entrada A0 se utiliza para establecer los valores de los bits A0/A7 de la dirección de memoria que se quiere acceder.

Para ingresar una dirección de memoria en este integrado se utilizan las señales de entrada RAS’ y CAS’, las cuales deben estar inicialmente en "1" para recibir los 7 bits menos significativos de la dirección (A6...A0). Después de ello la entrada RAS’ debe cambiar a "0" con lo cual los 7 bits se cargan en el registro de direcciones de memoria y el dispositivo queda disponible para recibir los 7 bits más significativos (A7...A14) de la dirección. Una vez se aplican estos bits, la entrada CAS’ debe cambiar a "0", cargándolos de esta forma en el registro de direcciones en su respectiva posición y permitiendo finalmente acceder a la posición de memoria para efectuar la operación de lectura o escritura.

ROM

Memoria de sólo lectura (normalmente conocida por su acrónimo, Read Only Memory) es una clase de medio de almacenamiento utilizado en los ordenadores y otros dispositivos electrónicos. Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar -al menos no de manera rápida o fácil- y se utiliza principalmente para contener el firmware (software que está estrechamente ligado a hardware específico, y es poco probable que requiera actualizaciones frecuentes).

Una razón de que todavía se utilice la memoria ROM para almacenar datos es la velocidad ya que los discos son más lentos. Aún más importante, no se puede leer un programa que es necesario

para ejecutar un disco desde el propio disco. Por lo tanto, la BIOS, o el sistema de arranque oportuno del PC normalmente se encuentran en una memoria ROM.

La memoria RAM normalmente es más rápida para lectura que la mayoría de las memorias ROM, por lo tanto el contenido ROM se suele traspasar normalmente a la memoria RAM cuando se utiliza.

PROM

Es el acrónimo de Programmable Read-Only Memory (ROM programable). Es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Por esto la memoria puede ser programada (pueden ser escritos los datos) una sola vez a través de un dispositivo especial, un programador PROM. Estas memorias son utilizadas para grabar datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o cuando los datos deben cambiar en muchos o todos los casos.

Una PROM común se encuentra con todos los bits en valor 1 como valor por defecto de las fábricas; el quemado de cada fusible, cambia el valor del correspondiente bit a 0. La programación se realiza aplicando pulsos de altos voltajes que no se encuentran durante operaciones normales

(12 a 21 voltios). El término Read-only (sólo lectura) se refiere a que, a diferencia de otras memorias, los datos no pueden ser cambiados (al menos por el usuario final).

Ejemplo de circuito integrado:

MEMORIAS PROM - 74S473

Esta memoria tiene una capacidad de 512 palabras de 8 bits y la descripción de sus pines se muestra en la siguiente grafica:

EPROM

Son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable borrable). Es un tipo de chip de memoria ROM no volátil inventado por el ingeniero Dov Frohman. Está formada

por celdas de FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) o "transistores de puerta flotante", cada uno de los cuales viene de fábrica sin carga, por lo que son leídos como 0 (por eso, una EPROM sin grabar se lee como 00 en todas sus celdas). Se programan mediante un dispositivo electrónico que proporciona voltajes superiores a los normalmente utilizados en los circuitos electrónicos. Las celdas que reciben carga se leen entonces como un 1.

Una vez programada, una EPROM se puede borrar solamente mediante exposición a una fuerte luz ultravioleta. Esto es debido a que los fotones de la luz excitan a los electrones de las celdas provocando que se descarguen. Las EPROMs se reconocen fácilmente por una ventana transparente en la parte alta del encapsulado, a través de la cual se puede ver el chip de silicio y que admite la luz ultravioleta durante el borrado.

Como el cuarzo de la ventana es caro de fabricar, se introdujeron los chips OTP (One-Time Programmable, programables una sola vez). La única diferencia con la EPROM es la ausencia de la ventana de cuarzo, por lo que no puede ser borrada. Las versiones OTP se fabrican para sustituir tanto a las EPROMs normales como a las EPROMs incluidas en algunos microcontroladores. Estas últimas fueron siendo sustituidas progresivamente por EEPROMs (para fabricación de pequeñas cantidades donde el coste no es lo importante) y por memoria flash (en las de mayor utilización).

Una EPROM programada retiene sus datos durante diez o veinte años, y se puede leer un número ilimitado de veces. Para evitar el borrado accidental por la luz del sol, la ventana de borrado debe permanecer cubierta. Los antiguos BIOS de los ordenadores personales eran frecuentemente EPROMs y la ventana de borrado estaba habitualmente cubierta por una etiqueta que contenía el nombre del productor del BIOS, su revisión y una advertencia de copyright.

Las EPROM pueden venir en diferentes tamaños y capacidades. Así, para la familia 2700 se pueden encontrar:

Tipo de EPROMTamaño — bits

Tamaño — Bytes

Longitud (hex)

Última dirección (hex)

1702, 1702A 2 Kbits 256 100 000FF

2704 4 Kbits 512 200 001FF

2708 8 Kbits 1 KBytes 400 003FF

2716, 27C16 16 Kbits 2 KBytes 800 007FF

2732, 27C32 32 Kbits 4 KBytes 1000 00FFF

2764, 27C64 64 Kbits 8 KBytes 2000 01FFF

27128, 27C128 128 Kbits 16 KBytes 4000 03FFF

27256, 27C256 256 Kbits 32 KBytes 8000 07FFF

27512, 27C512 512 Kbits 64 KBytes 10000 0FFFF

27C010, 27C100 1 Mbits 128 KBytes 20000 1FFFF

27C020 2 Mbits 256 KBytes 40000 3FFFF

27C040 4 Mbits 512 KBytes 80000 7FFFF

27C080 8 Mbits 1 MBytes 100000 FFFFF

MEMORIA EPROM - 27C16B

Esta memoria de 24 pines tiene una capacidad de 2048 palabras de 8 bits, es decir 2KB. Las salidas de esta memoria son triestado, lo que permite escribir o leer los datos con el mismo bus de datos.

Esta memoria tiene dos pines no indicados inicialmente:

VPP: Es utilizado durante la programación.

CE’/P (Chip Enable’/Program): Utilizado para seleccionar el chip (en caso de emplearse en forma conjunta con otros) y para programar la posición de memoria seleccionada en el bus de direcciones.

Durante la programación de la memoria, la entrada OE’ se debe encontrar en 1. En la entrada debe estar presente una tensión de 5V, así como en los datos y la dirección de memoria. Después de ello, se aplica pulso de tensión durante 30 ms aproximadamente, para almacenar los datos.

Como se vió anteriormente, el borrado de este tipo de memoria se efectúa mediante la exposición del integrado a luz ultravioleta. Una lámpara UV de 12mW, puede ser utilizada para efectuar este proceso, el cual tarda entre 20 y 25 minutos.

EEPROM o E²PROM

Son las siglas de Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable y borrable eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser programado, borrado y

reprogramado eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioletas. Son memorias no volátiles.

Las celdas de memoria de una EEPROM están constituidas por un transistor MOS, que tiene una compuerta flotante (estructura SAMOS), su estado normal está cortado y la salida proporciona un 1 lógico.

Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y un millón de veces.

Estos dispositivos suelen comunicarse mediante protocolos como I²C, SPI y Microwire. En otras ocasiones, se integra dentro de chips como microcontroladores y DSPs para lograr una mayor rapidez.

Ejemplo de circuito integrado:

MEMORIA EEPROM - 28C64A

Esta memoria tiene una capacidad de 8K X 8 y tiene características diferentes a las demás. La información almacenada puede perdurar aproximadamente 100 años y puede soportar hasta 100.000 ciclos de grabado y borrado.

FLASH

La memoria flash es una manera desarrollada de la memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo.

Ofrecen, además, características como gran resistencia a los golpes, bajo consumo y es muy silencioso, ya que no contiene ni actuadores mecánicos ni partes móviles. Su pequeño tamaño también es un factor determinante a la hora de escoger para un dispositivo portátil, así como su ligereza y versatilidad para todos los usos hacia los que está orientado.

Sin embargo, todos los tipos de memoria flash sólo permiten un número limitado de escrituras y borrados, generalmente entre 10.000 y un millón, dependiendo de la celda, de la precisión del proceso de fabricación y del voltaje necesario para su borrado.

Este tipo de memoria está fabricado con puertas lógicas NOR y NAND para almacenar los 0’s ó 1’s correspondientes.

Ejemplos de circuito integrado:

MEMORIA FLASH - 27F256

La capacidad de esta memoria es de 32K X 8 y como memoria Flash tiene la característica particular de ser borrada en un tiempo muy corto (1 seg.). El tiempo de programación por byte es de 100 ms y el tiempo de retención de la información es de aproximadamente 10 años.

CLASIFICACION DE LOS MICROPROCESADORES

Existen dos criterios principales para la clasificación de microprocesadores, uno se basa en la longitud de palabra y el otro en la tecnología de fabricación.

La longitud de palabra se refiere al numero de bits que puede procesar simultáneamente un microprocesador y esta determinada por su arquitectura, es decir, por el tamaño de los registros, de la ALU y de los buses internos.

La longitud de palabra de los microprocesadores ha ido creciendo a través de los años, desde los 4 bits del primer microprocesador hasta los 32 bits de los microprocesadores más recientes.

Hoy en día los microprocesadores de 4 bits se consideran obsoletos y los de 32 bits se consideran para aplicaciones muy complejas. En la generalidad de los casos se utilizan microprocesadores de 8 bits y de 16 bits, los primeros son los mas usuales por haber sido de más temprana su aparición y porque tienen disponible un amplio soporte de programación y circuitería.

En lo que toca a las tecnologías de fabricación, los primeros microprocesadores se implantaron con tecnología PMOS; sin embargo, actualmente la tecnología de fabricación de microprocesadores mas difundida es la NMOS. Últimamente se ha desarrollado bastante la tecnología CMOS para dispositivos de bajo consumo de energía.

MICROCONTROLADOR (DEFINICION)

Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de una computadora completa en un solo circuito integrado programable y se destina a gobernar una sola tarea con el programa que reside en su memoria. Sus líneas de entrada/salida soportan el conexionado de los sensores y actuadores del dispositivo a controlar.

ARQUITECTURA DE UN MICROCONTROLADOR

Según la arquitectura interna de la memoria de un microcontrolador se puede clasificar considerando como el CPU accede a los datos e instrucciones, en 2 tipos:

Arquitectura Von Neumann

Fue desarrollada por Jon Von Neumann, se caracteriza por tener una sola memoria principal donde se almacenan datos e instrucciones de forma indistinta. La CPU se conecta a través de un sistema de buses (direcciones, datos y control). Esta arquitectura es limitada cuando se demanda rapidez.

Arquitectura Harvard

Fue desarrollado en Harvard, por Howard Aiken, esta arquitectura se caracteriza por tener 2 memorias independientes una que contiene sólo instrucciones y otra, que contiene sólo datos. Ambas, disponen de sus respectivos sistemas de buses para el acceso y es posible realizar operaciones de acceso simultáneamente en ambas memorias.

Un temporizador es un aparato con el que podemos regular la conexión ó desconexión de un circuito eléctrico después de que se ha programado un tiempo. El elemento fundamental del temporizador es un contador binario, encargado de medir los pulsos suministrados por algún circuito oscilador, con una base de tiempo estable y conocida. El tiempo es determinado por una actividad o proceso que se necesite controlar.Se diferencía del relé, en que los contactos del temporizador no cambian de posición instantáneamente. Podemos clasificar los temporizadores en:

De conexión: el temporizador recibe tensión y mide un tiempo hasta que libera los contactos

De desconexión: cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo de un tiempo, libera los contactos.

REGISTROS DE CORRIMIENTO

Contadores de registro de corrimiento

En los contadores de registro de corrimiento se utiliza retroalimentación, lo cual significa que la salida del último flip-flop del registro se conecta en retroceso con el primer flip-flop en alguna forma.Contador de anillo

El contador de registro de corrimiento mas simple es un registro de corrimiento circulante conectado que el ultimo ff desplace su valor al primer ff. Los ff se conectan de modo que la

información se corra de izquierda a derecha de Q-0 a Q-3. En muchos casos solo hay un 1 el registro y se hace que circule alrededor del registro en tanto se apliquen los pulsos del reloj. Por esta razón se le denomina contador de anillo.

conversor analogico -digital

1. Un conversor, de señal analógica a digital, es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica de voltaje en una señal digital con un valor binario. Se utiliza en equipos electrónicos como computadora, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones. ...

¿Qué es Arduino ?

Arduino es una herramienta para hacer que los ordenadores puedan sentir y controlar el mundo físico a través de tu ordenador personal. Es una plataforma de desarrollo de computación física (physical computing) de código abierto, basada en una placa con un

sencillo microcontrolador y un entorno de desarrollo para crear software (programas) para la placa.

Puedes usar Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores y sensores y controlar multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Los proyecto de Arduino pueden ser autónomos o comunicarse con un programa (software) que se ejecute en tu ordenador (ej. Flash, Processing, MaxMSP). La placa puedes montarla tu mismo o comprarla ya lista para usar, y el software de desarrollo es abierto y lo puedes descargar gratis.

El lenguaje de programación de Arduino es una implementación de Wiring, una plataforma de computación física parecida, que a su vez se basa en Processing, un entorno de programación multimedia.

CIRCUITOS SECUENCIALES

En la electrónica digital, un circuito secuencial es uno en el que la salida depende no solo de los valores actuales de lasvariables de entrada sino también de los valores pasados, o almacenados, de esasvariables. Por el contrario, un circuito combinatorio es uno en el que la salida depende solo de los valores actuales de lasvariables de entrada; tan pronto como lasvariables de entrada cambian, la información acerca de sus valores anteriores se pierde, por lo tanto los circuitoscombinacionales no tienen memoria.

Aplicaciones

Los circuitos secuenciales se pueden utilizar para aplicaciones, tales como retirar dinero de un cajero automático, que se pueden dividir en varias fases o estados y requieren validación en cada

etapa. En el caso de un cajero automático, el usuario debe insertar una tarjeta de cajero automático e introducir un número de identificación personal válido antes de retirar el dinero, por lo que el resultado final depende de una serie de secuencias.

CIRCUTOS COMBINACIONALES

Se denominan circuitos combinacionales aquellos circuitos en los que el estado lógico de la salida depende únicamente del estado de sus entradas sin intervenir el tiempo. Por ello este tipo de circuitos, basados en la utilización de puertas lógicas, se resuelven mediante tablas de verdad. En estas tablas se recogen todas las combinaciones posibles de señal de entrada, determinando lógicamente la respuesta del circuito para cada caso.

El empleo de estas unidades lógicas está muy extendido y su aplicación toca campos tan diferentes como son la electrónica de cálculo y la electrónica industrial.

Estos circuitos se pueden agrupar en dos grandes familias. Por un lado tendríamos los circuitos de puertas lógicas puras y el resto de circuitos integrados que obedecen a una tabla de verdad, que en algunos casos están integrados por puertas interconectadas para conseguir algún tipo de codificación especial. En esta familia se integran los codificadores, decodificadores y sumadores.

Y como siempre, lo mejores verlo con un ejemplo sencillo. Imaginemos que queremosrealizar un circuito de control para un semáforo. El semáforo puede estar verde, amarillo, rojo o averiado. En el caso de estaraveriado,se activará una luz interna “azul”, para que el técnico sepa quelo tiene que reparar. A cada una de estas luces les vamos aasociar un número. Así el rojo será el 0, el amarillo el 1, el verdeel 2 y el azul (averiado) el 3 (Ver figura 6.2).Para controlar este semáforo podemos hacer un circuito quetenga 4 salidas, una para una de las luces. Cuando una de estassalidas esté a ’1’, la luz correspondiente estará encendida