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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ INGENIERÍA BIOMÉDICA ELECTRÓNICA DIGITAL I
DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero
EJERCICIOS ELECTRÓNICA DIGITAL I
A. CIRCUITOS SECUENCIALES BASICOS a. DIAGRAMAS DE TIEMPO PARA LOS FF´s: hallar el diagrama de tiempo para el siguiente circuito:
CONSIDERACIONES PARA LA SOLUCIÓN: En general para estos casos deben hacer una TABLA DE ESTADO, en donde UDS tabularán los ESTADOS: PRESENTE y SIGUIENTE que se presentarán en las salidas de los FF’s. Consideremos que se considera ESTADO PRESENTE, al Estado de las salidas de los FF´s antes de
la ocurrencia del PULSO DE RELOJ (flanco de subida o flanco de bajada), QA, QB, QC. Por lo tanto cuando ocurre el PULSO DE RELOJ las salidas “pasan” al ESTADO SIGUIENTE, teniendo en cuenta cuales eran los “valores” que habían en las entradas de los FF’s y la tabla del FF que están analizando, OK?, tendremos QA*, QB* y QC*. Ya saben, si no se dice nada se asume que inicialmente las salidas de los FF´s eran CEROS (“0”). Con estos valores iniciales, UDS deben escribir las ecuaciones para c/u de las entradas de los FF’s, para el ckto dado, si el FF de la izquierda es A, el del centro B y el de
la derecha C; entonces para el FFA tendremos: JA = QB’+QC ; KA = 1, también JB = QA’ y KB = 1, del mismo modo JC = (QA.QB)’ y KC = (QB’ xor QA’), entonces en estas ecuaciones reemplazamos las condiciones iniciales y sabremos cuales serán las entradas a los FF´s que estarán esperando la ocurrencia del PULSO DE RELOJ, para provocar el cambio en sus salidas (de acuerdo a su tabla) y generar el ESTADO SIGUIENTE, que será ahora el nuevo ESTADO PRESENTE y repetimos como si estos fueran los nuevos valores iniciales. OKKKKK? Deberán repetir el proceso hasta que UDS observen que todos los estados vuelven a repetirse. OK?????... Pues bien a trabajar. UDS. Deberán pasar la Tabla al Diagrama de Tiempos, arriba, OK? Los “1” en el PRESET y CLEAR, dejarán que la secuencia exista.
b. Aplicar lo revisado en la construcción del diagrama de tiempos para el siguiente circuito
ESTADO PRESENTE ESTADO SIGUIENTE
QA QB QC QA* QB* QC*
0 0 0
CK
JA
KA
QA
JB
KB
QB
JC
KC
QC
J4
Q15
CLK1
K16
Q14
S2
R3 74LS76
J9
Q11
CLK6
K12
Q10
S7
R8 74LS76
J4
Q15
CLK1
K16
Q14
S2
R3 74LS76
1
2
3
74LS32
1
2
3
74LS00
1
2
3
74LS86
1
RELOJ
1
1
?
?
?
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1 74LS74
D12
Q9
CLK11
Q8
S10
R13 74LS74
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1 74LS74
2
3
1
74LS02
1
2
3
74LS86
U1:A(CLK)
1
1 ?
? ?
A B C
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ INGENIERÍA BIOMÉDICA ELECTRÓNICA DIGITAL I
DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero
B. DISEÑE UN REGISTRO ESPECIAL, DE 4 BITS, USANDO FF’S TIPO D (74LS74) QUE REALICE LAS SIGUIENTES
OPERACIONES: OPERACIONES Carga de datos en paralelo Desplazamiento a la derecha Carga de nuevos datos, en paralelo Desplazamiento a la izquierda SOLUCIÓN En este tipo de diseños deben considerar los siguientes comentarios y pasos a realizar:
Como hay 4 operaciones, entonces con 2 variables x e y, sabemos que tendremos 22 = 4 combinaciones, c/u de las cuales servirá para controlar una operación a la vez, entonces podemos implementar la siguiente Tabla:
X Y OPERACIÓN COMENTARIOS QUE DEBE TENER EN CUENTA
0 0 Carga de datos en paralelo Todos los FF’s deben cargarse a la vez
0 1 Desplazamiento a la derecha Los datos desplazados se pierden cuando avanzan
1 0 Carga de nuevos datos, en paralelo Todos los FF’s deben volver a cargarse otra vez
1 1 Desplazamiento a la izquierda Los datos desplazados se pierden cuando avanzan
Como siguiente paso debemos dibujar nuestro esquema circuital, recordando que será sobre los 4 FF’s que conforman el Registro, en donde ocurrirán las operaciones de la tabla, esto lo debemos entender como que habrían 4 circuitos diferentes para hacer cada una de las operaciones indicadas.
Entonces si sobre un solo circuito, que es el registro, se van a realizar cuatro operaciones, entonces debe haber algún dispositivo o circuito combinacional que lo permita: será en este caso un MULTIPLEXOR de 4x1 es decir un 74LS153, el cual posee en su interior 2 Mux de 4x1.
En el circuito CARGA DE DATOS, es para colocar cualquier numero de 4 bits (0000 – 1111) que luego se desplazará hacia la derecha o izquierda.
CONTROL corresponde a los valores de X = B e Y = A en la Tabla con ellos realizamos las secuencias pedidas.
Se dan cuenta que A y B son los pines de control del MUX verdad?...
1Y es la salida del Mux superior y 2Y es la salida del Mux inferior.
1E Y 2E son los pines de habilitación para que los MUX puedan trabajar (se habilitan con “0”)
1X06
1Y7
1X15
1X24
1X33
2X010
2Y9
2X111
2X212
2X313
A14
B2
1E1
2E15
U1
74LS153
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1
U2:A
74LS74
D12
Q9
CLK11
Q8
S10
R13
U2:B
74LS74
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1
U3:A
74LS74
D12
Q9
CLK11
Q8
S10
R13
U3:B
74LS74
1X06
1Y7
1X15
1X24
1X33
2X010
2Y9
2X111
2X212
2X313
A14
B2
1E1
2E15
U4
74LS153
1
0
0
1
U2:B(CLK)
1
1
0?
?
01
1
0
?
?
IN SHR
IN SHL
CARGA DE DATOS
CONTROL
OUT SHR
OUT SHL
RESET O CLEAR
SET O PRESET
A
B C
D
REGISTRO ESPECIAL DE 4 BITS
A = MSB
D = LSB
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ INGENIERÍA BIOMÉDICA ELECTRÓNICA DIGITAL I
DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero
IN SHR, es el pin de entrada de datos seriales para desplazarse a la derecha, si tiene el valor “0” como en el esquema, luego del desplazamiento el registro queda lleno de CEROS, y si tuviera el valor “1” quedaría lleno de UNOS, verifíquelo.
IN SHL, es análogo al anterior pero para desplazarse a la izquierda, OK?...
Si SET fuese “0” todas las salidas irían a UNO, se entiende por qué?….
Si RESET fuese “0” todas las salidas irían a CERO y tendríamos un RESETEO Noo? OK?...
1E habilita Mux superior, prefijos 1X, mientras que 2E habilita Mux inferior con prefijos 2X, OK?..
OUT SHR es el pin por donde salen los datos desplazados a la derecha y
OUT SHL es el pin por donde salen los datos desplazados a la izquierda.
OBSERVE Y PRACTIQUE: si UD “quita” el Logic State IN SHR y esa entrada lo conecta a QD y también, al mismo tiempo “quita” el Logic State IN SHL y esa entrada lo conecta a QA, cambiará la acción de “desplazamiento” por uno denominado de “rotación”, en donde el dato cargado, si le controlamos 4 pulsos de reloj, observaremos que todos los bits “salieron” pero, después de los 4 pulsos, volvieron a su posición de cargados.
Observe como hemos quitado INSHR y INSHL y hemos conectado QD y QA, respectivamente, y hemos añadido también el control de clock, con el cual podemos “parar” el clock, cuando queramos y con solo colocar en el Logic State un “0”.
Para conectar QD y QA hemos usado los TERMINALS del menú, OK?... ¿sabes cómo? Noo? a. Entonces, luego del desarrollo anterior les propongo diseñar el circuito para realizar las siguientes
operaciones, usando la misma filosofía explicada para el diseño anterior, OK?..: NOTAS PARA LA SOLUCIÓN:
Se dan cuenta que ahora necesitarán ____ variables para realizar todo el control, verdad?..
Que ahora para controlar las ____ operaciones necesitarán un Mux de _____
Que ahora solo se les pide “rotación” y no “desplazamiento”
OPERACIONES
Cargar dato de 4 bits
Rotar datos a la derecha
Rotar datos a la izquierda
Cargar nuevo dato
Rotar datos a la izquierda
Rotar datos a la derecha
Poner todas las salidas a “1”
Poner todas las salidas a “0”
1X06
1Y7
1X15
1X24
1X33
2X010
2Y9
2X111
2X212
2X313
A14
B2
1E1
2E15
U1
74LS153
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1
U2:A
74LS74
D12
Q9
CLK11
Q8
S10
R13
U2:B
74LS74
D2
Q5
CLK3
Q6
S4
R1
U3:A
74LS74
D12
Q9
CLK11
Q8
S10
R13
U3:B
74LS74
1X06
1Y7
1X15
1X24
1X33
2X010
2Y9
2X111
2X212
2X313
A14
B2
1E1
2E15
U4
74LS153
1
0
0
1
U5:A(A)
1
1
?
?
1
1
0
?
?
IN SHR
IN SHL
CARGA DE DATOS
CONTROL
OUT SHR
OUT SHL
RESET O CLEAR
SET O PRESET
A
B C
D
REGISTRO ESPECIAL DE 4 BITS
A = MSB
D = LSB
QD
QD
QA
QA
1
2
374LS08
1CONTROL CLOCK
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ INGENIERÍA BIOMÉDICA ELECTRÓNICA DIGITAL I
DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero
C. USANDO COMPARADORES 74LS85 DISEÑAR UN SISTEMA DE CONTROL DE MODO QUE SI SE TIENE UN DATO DE ENTRADA IGUAL A 8, SE ACTIVE UNA LAMPARA QUE FUNCIONA A 220 VAC 60 HZ, Y CUANDO LA ENTRADA ES MENOR O IGUAL QUE 6 UN “CARRITO” DE JUGUETE AVANCE HACIA DELANTE, Y SI EL DATO ES MAYOR O IGUAL QUE 10 EL “CARRITO” RETROCEDA, ENTRE 7 Y NUEVE EL CARRITO ESTARÁ DETENIDO. S O L U C I Ó N
A0
10
A1
12
A2
13
A3
15
B0
9B
111
B2
14
B3
1A
<B
2Q
A<
B7
A=
B3
QA
=B
6A
>B
4Q
A>
B5
U174LS85
A0
10
A1
12
A2
13
A3
15
B0
9B
111
B2
14
B3
1A
<B
2Q
A<
B7
A=
B3
QA
=B
6A
>B
4Q
A>
B5
U274LS85
A0
10
A1
12
A2
13
A3
15
B0
9B
111
B2
14
B3
1A
<B
2Q
A<
B7
A=
B3
QA
=B
6A
>B
4Q
A>
B5
U374LS85
0101 0110 0001
IN12
OUT13
OUT26
OUT311
OUT414
IN27
IN310
IN415
EN11
EN29
VS
8
VSS
16
GND GND
U4
L293D
1
U4(VSS)
R1
1k
Q12N3904
RL112V
220V 60Hz
L1220V
D11N4001
B1
12V8610
ENTRADA DE DATOS MANUAL
ENABLE
MOTORES DE RUEDAS DELANTERAS
D015
Q03
D11
Q12
D210
Q26
D39
Q37
UP5
TCU12
DN4
TCD13
PL11
MR14
U5
74LS193
1
2
3
U6:A
74LS08U6:A(B)
1
1
0
1 2
3
4 5
6
9 10
8
12
13
11
0 0 0 0
ENTRADA DE DATOS AUTOMATICA
CONTROL RELOJ