Universidad Nacional del Callao
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICAE.A.P. de
Ingeniera Electrnica
Curso: SISTEMAS DIGITALES
Tema: PREINFORME LABORATORIO 3 SISTEMAS DIGITALESREGISTROS
Profesor: Dario Utrilla
Acevedo Alumno: Alumno: VIZARRES VALENTIN ERICK
Abril del 2015
INFORME PREVIO DE REGISTRO
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
PREINFORME LABORATORIO 3 SISTEMAS DIGITALESREGISTROS
1. Describir el concepto de registro, analice su funcionamiento
y mencione los tipos caractersticos de los registros y analizar
cada uno de ellos (Los circuitos y sus caractersticas, tablas de
estados y diagramas de tiempo).
Un registro es un grupo de celdas de almacenamiento binario
adecuadas para mantener informacin binaria. Un grupo de flip flop
constituye un registro, ya que cada flip flop es una celda binaria
capaz de almacenar un bit de informacin. Un registro de n-bit tiene
un grupo de n flip flop y es capaz de almacenar cualquier
informacin binaria que contenga n bits. Adems de los flip flop, un
registro puede tener compuertas combinacionales que realicen
ciertas tareas de procesamiento de datos. En su definicin ms
amplia, un registro consta de un grupo de flip flop y compuertas
que efectan una transicin. Los flip flop mantiene la informacin
binaria y las compuertas controlan cuando y como se transfiere
informacin nueva al registro.Estn disponibles varios registros en
la forma de circuito integrado (chip). El registro ms sencillo
consta de flip flop solos sin ninguna compuertaexterna.
Figura 1
Tipos de registros de desplazamientoDependiendo del tipo de
entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican
como: Serie-Serie: solo la entrada del primer flip flop y la salida
del ltimo son accesibles externamente. Se emplean como lneas de
retardo digitales y en tareas de sincronizacin.En cada pulso de
reloj, se transfiere un bit de izquierda a derecha. Si asumimos un
dato que sea por ejemplo 1001, el bit menossignificativo del dato
debe ser desplazado a travs del registro desdeFF 0 hasta
FF 3 .REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Figura 2 Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos
los flip flops, pero solo la salida del ltimo. Normalmente tambin
existe una entrada serie que solo altera el contenido del primer
flip flop,pudiendo funcionar como los del grupo anterior.D3 ,
D2 , D1
y D0
son las entradas en paralelo, donde
D3 es el bitms significativo y
D0 el menos significativo. Para escribir los datos,la lnea de
control WRITE/SHIFT se coloca en bajo (0 voltios) y la DATA se
introduce con un pulso de reloj. La DATA se desplaza cuando la lnea
de control se coloca en alto (5 voltios). El registro realiza un
desplazamiento hacia la derecha cuando se aplica el pulsode
reloj.
Figura 3
Serie-Paralelo: son accesibles las salidas de todos los flip
flops, pero la entrada del primero. Este tipo y el anterior se
emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa.En la
figura 4 se puede ver que el nmero 1001 es desplazado hacialas
salidas Q del registro.REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Figura 4
Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son
accesibles. Se usan para clculos aritmticos.Las entradas paralelas
se indican como D ( D3 ,
D2 ,
D1 y D0 ) y lassalidas paralelas como Q ( Q3 ,
Q2 , Q1
y Q0 ). Una vez que se aplicael pulso de reloj, toda la data
aplicada en las entradas D, aparece simultneamente en la
correspondiente salida Q.
Figura 5
2. Describir las caractersticas especficas de los registros: de
desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable y sus
aplicaciones.
Registro de desplazamiento: es un circuito digital secuencial
consistente en una serie de biestables, generalmente de tipo D,
conectados en cascada que bascula de forma sincrnica con la misma
seal del reloj. Segn las conexiones entre los biestables, se tiene
un desplazamiento a la izquierda de un conjunto de bits,
multiplicado 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, adems de
bidireccionales permiten la carga en paralelo.REGISTROS LAB.
SISTEMAS DIGITALES
AplicacionesAdems de la conversin serie-paralelo y
paralelo-serie, los registros de desplazamiento tienen otras
aplicaciones tpicas: Generador pseudoaleatorio: se construye con un
registro dedesplazamiento, realimentando a la entrada una
combinacin de varias salidas, normalmente un OR exclusivo entre
ellas.Multiplicador serie: se realiza la multiplicacin 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 ms
significativo. Mediante un conversor se compara la entrada analgica
con los resultados parciales, generando el siguiente bit.Retardo:
se pueden utilizar para retardar un bit, un numero entero de ciclos
de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en
cascada, tantos como ciclos de reloj que deseemos retardar los
bits).
Registro universal: se trata de un circuito integrado que
dispone de un registro de desplazamiento, que permite carga serie,
carga paralela, desplazamiento a izquierda y a derecha, mediante el
uso de unas seales de control. Para seleccionar el modo de
funcionamiento, dispone de dos lneas de control que van conectadas
a un multiplexor, estas lneas de control seleccionan la forma de
conectar los biestables y as funcionar de una forma u otra. La
siguiente figura muestra el bloque funcional de un
registrouniversal de 3 bits.
Figura 6REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
AplicacionesSe utilizan donde se necesiten un almacenamiento
temporal de informacin, por ejemplo, conectados a las salidas de
circuitos combinacionales aritmticos para recoger el resultado de
una operacin, para almacenar operaciones intermedias o proporcionar
informacin estable a un sistema de representacin por display. Los
distintos registros comparten lneas comunes llamadas buses tanto
para recoger la informacin del bus como para volcar la informacin
al bus, pero no todos los registros a la vez, sino uno y despus
otro. Mientras un registro vuelca su informacin al bus, otros
registros conectados al mismo bus permanecen en estado de alta
impedancia. Tambin se suele utilizar para almacenar datos y
direcciones en las operaciones de escritura y lectura de las
memorias por parte de los microprocesadores.
Registros de corrimiento bidireccionales: este tipo de registro
tiene la opcin de elegir la direccin en que se transmiten los
datos. Estos registros tienen una seal de control que permite
seleccionar e sentido de desplazamiento de los datos. En la figura
se observa elcircuito lgico de un registro bidireccional de 4
bits.
Figura 7
Para propsitos de entender el funcionamiento de este registro se
ha dispuesto de forma vertical, para mostrar cmo se desplazan
losdaos. Cuando la entrada
ABA / ARR '
se encuentra en 1 lgico, losdatos se desplazan hacia abajo y
cuando esta es 0 lgico los datos se desplazan hacia
arriba.REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Cuando la seal de control
ABA / ARR ' es 1, las compuertasmarcadas con A se activan,
permitiendo que el dato de cualquier flip flop pase al flip flop
inferior inmediatamente despus de que ocurra una transicin positiva
en la seal de reloj, de esta forma la informacin se desplaza por
las lnea marcadas en azul que se observan en la figura.Cuando la
seal de control
ABA / ARR ' es 0, las compuertasmarcadas con B se activan y el
dato de cualquier flip flop se pasa al flip flop superior
inmediatamente. Las lneas marcadas en rojo en la figura indican el
canal de transmisin de los datos de un flip flop a otro para esta
condicin. Note que la compuertas marcadas comoA y B se activan de
forma complementaria, es decir, mientras se activan aquellas
marcadas como A , las marcadas como B se encuentran inactivas y
viceversa.
3. De los manuales tcnicos obtener los IC TTL y CMOS que cumplen
con las funciones de registros: de desplazamiento, almacenamiento,
universal, direccionable, analice brevemente su tabla de verdad,
diagrama de tiempo y funcionamiento.
Registros de almacenamiento con biestables por latch (7475 y
7477)
Figura 8REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Registro entrada serie/salida paralelo (74164 CMOS): es un
registro de desplazamiento de 8 bits entrada serie salida paralelo.
Este CIviene encapsulado en forma de DIP de 14 patillas, opera con
unafuente de alimentacin de
5V DC y opera disparado con flanco ysolo permite la entrada de
datos serie.
Figura 9
Registro entrada paralelo/ salida serie (7494)
Figura 10REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Registro universal (7495)
Figura 11
Registro universal (74194)
Figura 12REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
4. Cul es la diferencia entre un registro de desplazamiento y un
registro de almacenamiento; as como la diferencia entre un registro
universal y un registro direccionable? Muestre circuitos prcticos
para explicarlos.
La diferencia entre un registro de almacenamiento y
desplazamiento radica en la conexin de las entradas y salidas y de
los flip flops que los componen. En el registro de almacenamiento
las entradas y salidas asncronas son independientes para cada flip
flop mientras que en el dedesplazamiento estn conectadas entre s en
serie o cascada.
Fig.13 Registro de desplazamiento
Fig.14 Registro de almacenamiento
La diferencia entre un registro universal y un registro
direccional es que el primero se puede modificar para que se
funcione como cualquier tipo deREGISTROS LAB. SISTEMAS
DIGITALES
registro de desplazamiento, como carga paralela o como memoria y
el segundo solo sirve para modificar el desplazamiento de los
datos.
5. Analice el funcionamiento de los ICs: 74LS75, 7491, 74164,
74LS165,74194, 74273, 74373, 74374, 74377; investigar sus
caractersticas, especificaciones tcnicas. Analice circuitos
prcticos con registros.
74LS75: es un circuito integrado compuesto por 4 latch tipo D,
su funcionamiento es el de un registro de 4 bits del tipo asncrono
pues se activa con un enable y muestra los datos de entrada y
salida. Existe otro circuito integrado CMOS 4042 que tiene
igualmentecuatro cerrojos tipo D.
Fig.15 IC 74LS75
7491: es un circuito integrado que funciona como registro de
desplazamiento de 8 bits. Cuenta con 14 pines, siendo del tipo
SISO. Se halla en la gama de los TTL y se compone por 8 flip flops
del tipoSR.
Fig.16 IC 7491REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
74164: es un circuito integrado cuyo funcionamiento radica en su
uso como registro que procesa 8 bits con entrada en paralelo y
salida enserie; se encuentra compuesto por flip flop tipo JK.
Fig.17 IC 74164
74LS165: es un circuito integrado que funciona como un registro
de desplazamiento de 8 bits. Las entradas son del tipo paralelo y
salida serie; tambin admite una entrada opcional serie. Est
compuestopor flip flops de tipo JK.
Fig.18 IC 74165
74194: es un circuito integrado que posee 4 bits entradas de
manera paralela y salida de desplazamiento bidireccional. Cumple la
funcin de registro, conocido como registro universal pues cuenta
con una entrada de desplazamiento izquierdo y a su vez derecho como
lo mencionamos anteriormente (bidireccional).REGISTROS LAB.
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Fig.19 IC 74194
74273: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flop tipo
D.Funciona como un registro paralelo de 8 bits con una entrada de
reloj y una entrada de master reset, esta configuracin hace que sea
ideal para aplicaciones en las computadoras, que opera con o bits
que corresponden a un byte. La frecuencia mxima de operacin de los
circuitos integrados de este tipo de numero normal es de 30 Mhz
conun consumo de 62 mA cada uno.
Fig.20 IC 74273
74373: es un circuito integrado importante ya que es compatible
con circuito de puertas paralelos de los ordenadores y por lo tanto
pueden ser excitados directamente por los niveles de la lgica en un
PC. Funciona como registro que contiene 8 latch con salida tri-
estado (transparente). Se puede utilizar para trabajar con un byte
de longitud, sin problemas. La frecuencia mxima de operacin de
estecircuito es de 50 Mhz con un consumo de 24 mA .REGISTROS LAB.
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Fig.21 IC 74373
74374: es un integrado TTL formado por 8 flip flops tipo D,
contando con 20 pines. La frecuencia mxima de funcionamiento de
este chip es de 50 Mhz con un consumo de energa de 27 mA . Funciona
de la siguiente manera: este CI cuenta con 3 estados para la
activacin de los flip flops que lo conforman, con ello forma un
registro dealmacenamiento con 8 bits, su activacin se da con una
seal dereloj.
Fig.22 IC 74374
74377: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flops tipo
D con habilitador (enable). Son similares a los 74273, poseen un
amplio rango de voltaje operativo de 2V a 6V .