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Informe de Laboratorio de Sistemas Digitales

INFORME N°3 REGISTROS I. INTRODUCCIÓN: En este 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 a desarrollar 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 ), registros de almacenamiento, registro universal; utilizando dispositivos integrados TTL y CMOS. Adquirir destreza para el montaje y cableado de circuitos digitales en el protoboard.y/o en circuito impreso. Que el estudiante aprenda 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. 2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

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). 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 salidas.

III.MARCO TEÓRICO:

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Los registros son circuitos secuenciales conectados por una serie de biestables conectados en cascada. Tienen diversas aplicaciones prácticas como: 

Transmitir y recibir datos en serie y en paralelo.



Conversión de datos en formato serie y paralelo y viceversa.



Almacenamiento de información (memoria).

Los registros se clasifican en: 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. Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para cálculos aritméticos.

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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. LISTADO DE MATERIALES: Circuitos Integrados IC 555, TTL: 74LS76, 74LS74, CMOS: CD 4047B Protoboard y pulsador Cables de conexión Manuales técnicos. Resistencias de diversos valores (100K, 120 K) Diodos LED´s. Condensadores de diversos valores: 0.1 uF, 4.7uF, 10uF.

V. 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. (Sugerencia Usar IC 74LS74)

Para ingresar el dato 1011 Preset en 1, D en 1, Dar un clock(ingresa 1), para ingresar cero d=0 dar otro clock, para ingresar uno dar otro clock y para ingresar otro 1 d=1 y dar otro clock, la salida es 1011. TABLA DE ESTADOS: TIEMPO:

DIAGRAMA DE

Informe de Laboratorio de Sistemas Digitales Nro. de Pulso CLK 1 2 3 4 5 6 7

Q (D2) 0 0 0 1 0 1 1

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. (Sugerencia: Usar IC 74LS74)

TABLA DE ESTADOS:

DIAGRAMA DE TIEMPO:

Nro de Q0 Q1 Q2 Q3 Pulso (D3 (D4 (D5 (D2 CLK ) ) ) ) 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 1 0 1 0 4 1 1 0 1 5 X 1 1 0 6 X X 1 1 7 X X X 1 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.(Sugerencia Usar IC 74LS75)

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D1

U2 2

0 0 0 0

D0

3

D2

7

D3

13 4

1

Q0 Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3

D1

6

16 1 15 14 10 11 9 8

D2 D3 D4

E0/1 E2/3 74LS75

Cuando al enable del circuito esta en 1 habilita a todas las entradas y al ingresar los datos en cualquiera de ellas de observa que en la salida el mismo valor ingresado como se puede observar en la tabla mostrada. Esto ocurre en cualquiera de las de los latch tipo D del circuito mostrado en las entradas D1, D2, D3, D4 y sus salidas respectivas Q1, Q2, Q3, Q4. Cuando el enable esta en 0 queda registrada el numero y cualquier otra acción no altera nada. TABLA DE ESTADOS ENTRADAS

DIAGRAMA DE ESTADOS:

SALIDAS

D

ENABLE

Q

´ Q

0

1

0

1

1

1

1

0

X

O

Q0

Q´ 0

4. Implementar el registro de almacenamiento síncrono de 4 bits mostrado en la figura 13, analice su funcionamiento.

74LS74

0

Q

6 74LS74

0

5

2 3

CLK Q

6 74LS74

0

U4:A

4

U3:A Q

D

S

3

CLK

D

Q

R

2

S

S

5

4

U2:A Q

D4

Q

5

CLK

1

6

D3

R

Q

D

R

2 3

1

0

5

1

Q

CLK R

3

D

4

U1:A

4 2

S

U1:A(CLK)

D2

1

D1

6 74LS74

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

Las entradas y las salidas se encuentran en paralelo inmediatamente después de introducir simultáneamente todos los bits de datos, estos aparecen en paralelo en las salidas. Este circuito es un registro de almacenamiento síncrono debido a que siempre que exista una señal de reloj la entrada pasara a la salida en caso contrario la salida permanecerá en estado de memoria y no será afectado por la entrada.



TABLA DE ESTADOS:

DIAGRAMA DE ESTADOS:

VI. CUESTIONARIO: 1. De los manuales técnicos obtener los IC TTL y CMOS que realizan la función de registro. a) Registro de almacenamiento (7475 y 7477)

b) Registro entrada serie/salida paralelo (74164 CMOS)

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c) Registro entrada paralelo salida/serie (7494)

d) Registro universal 7495

e) Registro universal 74194:

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2. Describa circuitos de aplicación de los registros desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable.

de

 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).

VII. CONCLUSIONES:  

Pueden crearse sistemas de registro a través de circuitos secuenciales. Los sistemas de registro dependen de una señal de reloj o habilitadora.



Todos los tipos de sistemas de registro tienen un comportamiento que varía en el tiempo.

VIII. BIBLIOGRAFIA: Alan Marcovitz B. Diseño Digital. 2ª edición Editorial Mc Graw Hill. Enrique Mandado. Sistemas Electrónicos Digitales. 7ª Edición. Biblioteca UDB. Morris Mano. Diseño Digital. 1ª Edición. Editorial Prentice Hall. Biblioteca UDB. John F. Wakerly. Diseño Digital, principios y prácticas. Editorial Prentice Hall. Louis Nashelsky. Fundamentos de tecnología digital. 1ª Edición. Noriega Editores, Limusa.  Ronald J. Tocci. Sistemas digitales, principios y aplicaciones. Biblioteca UDB.     

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