UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DE LIMA SUR

Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

CIRCUITOS DIGITALES SECUENCIALES:

REGISTROS

Integrantes:

ING. ORLANDO ORTEGA GALICIO

2014

I. INTRODUCCION

En este laboratorio se desarrolla el análisis funcional de los circuitos secuenciales desarrollados con los biestables (latch y flip flop); que permite realizar funciones diversas con la información digital (desplazamiento, conversiones serie-paralelo paralelo-serie; almacenamiento, etc.)

II. OBJETIVOS

Objetivos generales

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

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

- Que es estudiante aprenda a utilizar los principios básicos para el análisis de circuitos digitales secuenciales mediante simuladores y que tenga la capacidad de realizar la detección de fallos, corregirlos y comprobar su buen funcionamiento.

Objetivos específicos

- 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.

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

III. MARCO TEORICO

Registro de almacenamiento.

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.

Registro de desplazamiento.

Es todo un circuito que transforma un dato en formato serie a formato paralelo o viceversa donde todas las operaciones son sincronizadas por una señal de reloj externa.

Registro serie-paralelo

Es aquel que convierte un string (cadena) de datos binario en formato serie a un formato paralelo donde dichos datos se encuentran sincronizados con una señal de reloj externa.

Un uso es en la parte de recepción de un modem de comunicaiones donde la señal recibida es un tren de bits los cuales deben ser pasados en un formato paralelo a fin de poder ser procesados convenientemente por un microprocesador el cual solo trabaja con señales binaria en formato paralelo.

Registro paralelo-serie

Es aquel que convierte un string (cadena) de datos binario en formato paralelo a un formato serie donde dichos datos se encuentran sincronizados con una señal de reloj externa.

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.

Registro 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.

Registro 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).

IV. PARA EL INFORME

1) 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) están conformados por un conjunto de flip flop, generalmente de tipo D, conectados en cascada. Son muy importantes para almacenar y desplazar datos dentro de un sistema digital.

1. Registros con entrada serie y salida serie (SISO)

2. Registros con entrada serie y salida paralelo (SIPO)

3. Registros con entrada paralelo y salida serie (PISO)

4. Registro de entrada y salida en paralelo (PIPO)

2)

Aplicaciones Además de la conversión serie-paralelo y paralelo-serie, los registros de desplazamiento tienen otras aplicaciones típicas:

- Generador pseudoaleatorio. Se construye con un registro de desplazamiento, realimentando a la entrada una combinación de varias salidas, normalmente un or exclusivo entre ellas.

- Multiplicador serie. Se realiza la multiplicación mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384.

- Registro de aproximaciones sucesivas. Se usa en conversores A/D. Se van calculando los bits sucesivamente, empezando por el más significativo. Mediante un conversor DAC se compara la entrada analógica con los resultados parciales, generando el siguiente bit.

- Retardo. Se pueden utilizar para retardar un bit un número entero de ciclos de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en cascada, tantos como ciclos de reloj deseemos retardar los bits).

3)

Este registro tiene 10 entradas y 4 salidas; estas ultimas están conectadas a la salidas normales (Q) de cada flip flop en el circuito integrado. 

Registro de TTL

 Registro de desplazamiento TTL 74194

Observar que las 4 entradas del registro 74194 (A, B, C, D) son las entradas de carga en paralelo las 2 entradas siguientes introducen los datos en el registro en forma serie (o sea, cada vez un bit), estas son: entrada serie de desplazamiento a la derecha (DCR). esta introduce los bits por la posición A (QA) (es decir, el visualizador A ) de esta forma el registro se ha desplazado hacia la derecha.

La entrada serie de desplazamiento a la izquierda (DCL) introduce los bits por la posición D (QD) (es decir visualizador D) y así el registro se desplaza hacia la izquierda Las entradas del reloj (CLK) dispara los 4 flip-flops durante las transición L a H (bajo a alto) del pulso de reloj. Cuando la entrada de borrado (CLR) la activamos con un nivel BAJO automáticamente ponemos todos los flip-flops a cero.

Los controles de modo a través de una red de puertas le indican al registro que desplace a la izquierda, a la derecha, que cargue en paralelo, o no haga nada (mantenimiento). Como todos los CI’s TTL el 74194 tiene sus conexiones de alimentación +5V y GND, pero habitualmente esta no se indican en el símbolo lógico.

Los modos de operación del registro de desplazamiento son: reset, mantenimiento, desplazamiento a la izquierda, desplazamiento a la derecha, y carga en paralelo. En los registros de desplazamiento la forma de identificar las entradas y las salidas varían de un fabricante a otro. 

Registro de desplazamiento cmos

Los fabricantes de circuitos integrados disponen de gran variedad de registros de desplazamiento CMOS.

El que estudiaremos a continuación es el CI 74HC164 es un registro de desplazamiento de 8 bits entrada serie salida paralelo. El diagrama en bloques para el registro de desplazamiento CMOS 74HC164 se muestra en la figura xx, este CI viene encapsulado en forma de DIP de 14 patillas, opera con una fuente de alimentación de +5V DC y opera disparado con flanco y solo permite la entrada de datos serie. 

 Registro de desplazamiento CMOS 74HC164

El CI CMOS 74HC164 es un registro de desplazamiento disparado por flanco, que solo permite la entrada de datos en serie. Que proceden de cada uno de los 8 flip-flops internos y, por cada flip-flop hay disponible una salida (Q0 a Q7).

Los datos se introducen bit a bit (serie) a través de cada una de las 2 entradas de datos (Dsa y Dsb) Estas 2 entradas pueden realizar la operación AND. Esto significa que una entrada puede utilizarse como entrada de habilitación de datos activa en un nivel ALTO, mientras que el dato serie se introduce por la segunda entrada de dato.

Si no se necesita la habilitación de entrada de datos, ambas entradas de datos (DSa y DSb) se unen y se utilizan como única entrada de datos serie. La entrada del reloj (CP) desplaza una posición a la derecha desde (Q0 a Q7) en la transición de nivel L a H (BAJO a ALTO). La entrada de reset maestro (MR) en el 74CH164 es una entrada activa en nivel BAJO que reinicializa los 8 flip-flops y pone las salidas a cero, esta es una entrada asíncrona, que elimina las demás entradas. Los fabricantes producen diversos registros de desplazamiento CMOS.

Si se conectan registros de desplazamiento que contengan flip-flop D, se pueden utilizar los CI 4076 y 40174. El CI 4014 es un registro de desplazamiento estático de 8 etapas es un dispositivo de entrada serie salida paralelo.

El 4031 es un registro de desplazamiento estático de 64 etapas. El registro de desplazamiento de 4 bits 4035 es una unidad de desplazamiento entrada serie salida paralelo. El registro de desplazamiento estático de 8 bits 4034 es una unidad universal de entrada/salida serie/paralelo bidireccional de 3 estados, con la que se puede entrar y salir a las líneas del bus.

4) Los registros de desplazamiento son circuitos donde la información de entrada se va desplazando en las salidas cuando se les aplica una señal de reloj externa y registros de almacenamiento son registros que almacenan información por medio de memoria, generalmente biestables o flip-flops.

5)

74ls74

Este circuito integrado contiene dos flip flop, Latch o basculas tipo D activadas por

flanco positivo.

El funcionamiento del circuito para que tengamos el valor de la entrada “D” en la

salida Q se hará cuando tengamos un flanco positivo en la señal de reloj “T”. El

terminal “S” (Set) si la colocamos a nivel bajo nos pondrá la salida “Q” a nivel “1″ y

el terminal “R” al ponerlo a nievel bajo pasa la salida “Q” a estar a nivel “0″.Las

salidas son Totem Pole.Estos circuitos son muy usados en prácticas de

electrónica, en el vÍdeo se recrea un montaje con un oscilador LM555 y un 7474

como elemento básico de memoria o almacenamiento de información binaria (bit

“1″ ó “0″). Mediante unos LEDS veremos la evolución de las salidas para las

distintas combinaciones que se irán introduciendo en las entradas.

 

El * indica que este estado no

es estable.

la de la verdad del 7474

INPUT tn+1 OUTPUT tn+1

S R D Q Q

H L H L H

L H X H L

L L X * *

H H H H L

H H L L H

V. LISTADO DE MATERIALES

- Circuitos integrados IC 555, 74ls75 74ls7- Protoboard y pulsador- Cales de conexión- Manuales técnicos- Resistencias de diversos valores- Diodos leds- Condensador de diversos valores

VI. IMPLEMENTACION

1) Implementar el registro SISO mostrado en la figura. Analice su funcionamiento desarrolle la tabla de estados y construir el diagrama de estados; considerando el dato DATA:1011, usar 74ls74

2) Implementar el registro SIPO de la figura, analice su funcionamiento desarrolle su tabla de estados y graficar su diagrama de tiempo, considerando el dato 1101.

3) Implementar el registro de almacenamiento asíncrono de 4 bits mostrado en la figura, analice su funcionamiento entregando datos de 4 bits, comprobando su transferencia a las salidas del registro 74ls75.

4) Implementar el registro de almacenamiento síncrono de 4 bits mostrado en la figura, analice su funcionamiento.

5) Implementar el registro universal 74ls194 verificando el funcionamiento.

6) Analizar el funcionamiento de 74ls259, como registro direccionable compruebe su tabla de verdad y diagrama de tiempo.

VII. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

VIII. BIBLIOGRAFIA- Alan Marcovitz Diseño digital 2da edición.- Enrique Mandado Sistemas electrónico digitales 7ma edición.- Morris Mano Diseño digital 1era edición.- John F. Wakerly Diseño digital.- Ronald J. Tocci Sistemas digitales principios y aplicaciones.