DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁ SICAS E INGENIERÍAS INGENIERÍA EN TELEMÁ TICA

Transcripción

1 EPARTAMENTO E CIENCIAS BÁ SICAS E INGENIERÍAS INGENIERÍA EN TELEMÁ TICA NOMBRE E LA ASIGNATURA CLAVE ASIGNATURA MAYO 2011 PLAN E ESTUIO ELECTRONICA IGITAL IT IT PRACTICA No. LABORATORIO E NOMBRE E LA PRACTICA URACIÓN 9 LABORATORIO E ELECTRONICA Registros y Contadores 2HRS 1. INTROUCCIÓN Registros de Almacenamiento Los registros son circuitos de almacenamiento o desplazamiento formados por Flip Flops conectados mediante un reloj común. Un registro simple puede estar formado por biestables del tipo que reciben un grupo de bits de forma paralela y se almacenan mientras no se presenten cambios en los bits de entrada y una señal de carga esté habilitada. La figura 1 muestra mediante diagramas de bloques el registro descrito previamente, note que la señal de carga está unida a la señal del reloj mediante una compuerta AN que permite bloquear los cambios en los flip flops si la señal de carga no está habilitada. Registros de esplazamiento Figura 1. Registro de 4 bits con línea de carga Este tipo de registros desplaza el conjunto de bits presentes en sus salidas hacia la izquierda o derecha, el sentido de este desplazamiento depende de la interconexión entre los flip flops, cuando los bits se desplazan más allá del último flip flop estos se pierden a menos que exista una retroalimentación hacia el primer flip flop para hacer circular cíclicamente los datos. La figura 2 representa un registro de desplazamiento de 4 bits cíclico.

2 A0 A1 A2 A3 ey = Space RE RE RE RE ey = L XFG1 Contadores Síncronos Figura 2. Registro de desplazamiento a la derecha de 4 bits con retroalimentación Este tipo de contadores tiene como principal característica que la señal de reloj es común a todos los flip flops. El procedimiento para diseñar un contador de 3 bits con flip flops T se enuncia a continuación: i) ibujar el diagrama de estados Figura 3. iagrama de estados para un contador binario de 3 bits ii) Crear la tabla de estados, en ella se colocan en tuplas las transiciones del diagrama de estados (Tabla 1). Se pueden distinguir

3 C Estado siguiente + B + A Tabla 1. Tabla de estados para el contador binario de 3 bits iii) Se agrega una tercera sección a la tabla de estados para asociar los estados que deben tener los flip flops T. El valor del flip flop T i, donde i = {A, B, C}, para una tupla específica depende si existe una diferencia entre el estado actual i y el estado siguiente i + de esa tupla, si estos valores difieren entonces T i es 1 lógico y 0 en otro caso. Estado siguiente Entrada de los F F s C + B + A + TC TB TA Tabla 2. Tabla de estados extendida con la entrada de los flip flops iv) ado que cada columna de Ti es una función binaria el paso siguiente es hacer una reducción por mapas de arnaugh para cada función utilizando exclusivamente la sección del estado actual y la columna Ti como se muestra en la tabla 3.

4 Entrada de los F F s TC TB TA a) Entradas comunes para obtener las funciones b) Por cada T se realiza una simplificación de funciones Tabla 3. Tabla final para aplicar simplificación de funciones v) La reducción de arnaugh resultante es T A =1, T B = A y T C =AB y resta sólo expresarlo en diagramas de bloques como la figura 4. J1 ey = Space C B A T RE T RE T RE T_FF T_FF T_FF XFG1 Figura 4. iagrama de bloques para un contador binario de 3 bits con flip flops T Si el diseño del contador se redefine para utilizar flip flops J en lugar de T entonces tenemos que modificar algunas partes del procedimiento previo, a continuación se enuncian los pasos necesarios. i) ibujar el diagrama de estados (ver figura 3) ii) Obtener la tabla de estados a partir de su diagrama correspondiente (Tabla 1) iii) Consultar la tabla de excitación del flip flop J para tener presentes sus cambios (Tabla 5), la tabla de excitación se obtiene a partir de la tabla de verdad de los flip flops J (Tabla 4)

5 J n+1 comentarios 0 0 n Sin cambio restablece establece 1 1 n complementa Tabla 4. Tabla de verdad para flip flops J Transición Estado presente Siguiente estado en la salida n n+1 J X X X X 0 Tabla 5. Tabla de excitación para los flip flops J iv) Formar la tabla de transiciones con las entradas para los flip flops J tal y como se muestra en la tabla 6 Estado siguiente C + B + A + Entradas de los F F s J J C C J B B J A A X 0 X 1 X X 1 X X X X 0 1 X X X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 1 X X X 0 X 0 1 X X 1 X 1 X 1 Tabla 6. Tabla de estados ampliada con las funciones de entrada a los flip flops J

6 v) Reducir por mapas de arnaugh para las 6 funciones de entradas de los flip flops J que dan por resultado J C = C = BA J B = B =A J A = A =1 vi) iseñar el diagrama de bloques tal como se ilustra en la figura 5 J1 J RE U1 J J_FF RE U2 J J_FF RE U3 ey = Space J_FF XFG1 Figura 5. iagrama de bloques para el contador de 3 bits utilizando flip flops J vii) Implementar el circuito 2. OBJETIVO Usar los flip flops como elementos fundamentales para la construcción de registros y contadores 3. PROCEIMIENTO (ESCRIPCIÓ N) 1.- iseñe un contador Gray de 3 bits bajo los siguientes requerimientos a) ibuje el diagrama de estados b) Escriba su tabla de estados c) Utilice Flip Flops T para definir el diseño d) Escriba la tabla de excitación de los Flip Flops J e) Utilice Flip Flops J para redefinir el diseño 2.- Simule e implemente los incisos c) y e) del problema Implemente el registro de corrimiento de 4 bits tal como se describe en la figura 2

7 EUIPO NECESARIO Y MATERIAL E APOYO Simulador Multisim 8 o superior 1 CI flip flop cuádruple 1 CI flip flop J cuádruple Compuertas combinacionales básicas RECOMENACIONES Ponga mucha atención en el manejo de los pulsos de reloj y las configuraciones que puedan causar estados inestables de los circuitos 4. MOALIA E ENTREGA Se deberá entregar un reporte de la práctica realizada por equipos. Los equipos se constituirán con un máximo de tres integrantes. El contenido del reporte y la fecha de entrega del mismo serán especificados por el docente. Además, deberán entregar los circuitos solicitados funcionando en las protoboards, para ser evaluados de manera individual por el docente mediante preguntas intercaladas. 5. RESULTAOS Y CONCLUSIONES 6. ANEXOS 7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS UTILIZAAS Tocci, Widmer. Sistemas digitales: Principios y aplicaciones, 8 a ed.,pearson Prentice Hall. Thomas L. Floyd. Fundamentos de sistemas digitales, 9ª ed., Pearson Prentice Hall. M. Morris Mano. iseño igital,3ª ed., Pearson Prentice Hall. Charles H. Roth, Jr. Fundamentos de diseño lógico, 5ª ed., Thomson.