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8/10/2019 Manual Del Curso DE ELECTRONICA
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Circuitos Digitales II
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
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CIRCUITOS DIGITALES I I 3
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
NDICE Pgina
Presentacin 5
Red de contenidos 7
Unidad de aprendizaje 1: Sistema secuencial
1.1 Tema 1 : Introduccin 10
1.1.1. : Sistema secuencial 10
1.1.2. : Diseo de circuitos secuenciales 12
1.2 Tema 2 : Elementos bsicos secuenciales 20
1.2.1. : Latchs 20
1.2.2. : Flip-Flops 22
Unidad de aprendizaje 2: Sistema de almacenamiento temporal
2.1 Tema 3 : Registros 32
2.1.1. : Tipos 32
2.1.2. : Registro en un IC 42
2.2 Tema 4 : Memorias 46
2.2.1. : Tipos 47
2.2.2. : Acceso a las memorias 49
Unidad de aprendizaje 3: Circuitos de temporizacin y cuenta
3.1 Tema 5 : Temporizador o Timer 56
3.1.1. : Disposicin de contactos 57
3.1.2. : Modos de operacin 58
3.1.3. : Aplicaciones 64
3.2 Tema 6 : Circuitos de cuenta 70
3.2.1. : Diseo de circuitos de cuenta 70
3.2.2. : Contador binario de 4 bits 76
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
Unidad de aprendizaje 4: Sistemas de acceso a un canal
4.1 Tema 7 : Multiplexores 88
4.1.1. : Multiplexores de 4 a 1 88
4.1.2.4.1.3.
4.1.4.
::
:
Multiplexores de 8 a 1Circuitos integrados multiplexores
Sistemas de Multiplexacin
9091
93
4.2 Tema 8 : Demultiplexores 96
4.2.1. : Demultiplexores de 1 a 4 96
4.2.2.
4.2.3.
:
:
Demultiplexores de 1 A 8
Circuitos integrados demultiplexores
98
99
Unidad de aprendizaje 5: Sistema de adquisicin de datos
5.1 Tema 9 : Componentes de Adquisicin 104
5.1.1. : Buffer de datos 104
5.1.2. : Latch de datos 107
5.1.3. : Conversores ADC y DAC 108
5.2 Tema 9 : Sistema de adquisicin de datos 118
5.2.1. : El puerto paralelo 1195.2.2. : Diseo de tarjetas de adquisicin de datos 124
Unidad de aprendizaje 6: Microcontroladores PIC
6.1 Tema 10 : Introduccin a los microcontroladores 128
6.1.1. : Microprocesador y Microcontrolador 128
6.1.2. : El PIC16F84 129
6.1.3. : Organizacin de la memoria 1386.2 Tema 11 : Programacin del PIC 152
6.2.1. : Juego de instrucciones 152
6.2.2. : Acceso a los puertos 154
6.2.3. : Desarrollo de programas 161
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CIRCUITOS DIGITALES I I 5
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
PRESENTACIN
El curso de Circuitos Digitales II pertenece a la lnea de los sistemas
digitales, puesto que es una asignatura de especialidad en la carrera de
Electrnica. Permitir al estudiante obtener el conocimiento fundamental de los
componentes electrnicos secuenciales en su conjunto y servir de base para
el desarrollo de la carrera.
El manual para el curso ha sido diseado bajo la modalidad de unidades de
aprendizaje, las que se desarrollan durante semanas determinadas. En cada una
de ellas, hallar los logros, que debe alcanzar al final de la unidad; el tema
tratado, el cual ser ampliamente desarrollado; y los contenidos, que debe
desarrollar, es decir, los subtemas. Por ltimo, encontrar las actividades que
deber desarrollar en cada sesin, que le permitirn reforzar lo aprendido en la
clase.
El curso es netamente prctico: ello quiere decir que es desarrollado en
laboratorios. Asimismo, abarca 6 unidades de aprendizaje con los siguientes
temas: sistema secuencial, sistemas de almacenamiento temporal de
informacin, circuitos de temporizacin y cuenta, sistemas de acceso a un
canal, sistemas de adquisicin de datos y Microcontroladores PIC. Se concluye
el curso con la presentacin de un proyecto aplicativo al diseo electrnico
digital.
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
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CIRCUITOS DIGITALES I I 7
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
RED DE CONTENIDOS
CIRCUITOS DIGITALES II
CIRCUITOS DETEMPORIZACIN
Y CUENTA
Memorias
SISTEMASECUENCIAL
Latchs
SISTEMAS DEALMACENAMIENTO
TEMPORAL
Flip-flops
Registros
Multiplexores
Circuitosecuencial
El Timer
Contadoresbinarios y BCD
SISTEMAS DEACCESO
A UN CANAL
Demultiplexores
SISTEMAS DEADQUISICIN DE DATOS
Buffer yLatchs
ConversoresADC/DAC
Circuitos deadquisicin
MICROCONTROLADORESPIC
Introduccin
El PIC16F84
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CIRCUITOS DIGITALES I I 9
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
SISTEMA SECUENCIAL
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea diferentes tipos de registros y una
memoria bsica aplicando arreglo de puertas lgicas y Flip-Flops.
TEMARIO
Introduccin
Sistema secuencial
Diseo de circuitos secuenciales
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos, mediante software de simulacin, disean circuitos digitales.
bsicos que involucran realimentacin.
Los alumnos implementan, en protoboards, dichos circuitos.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
1
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1.1 INTRODUCCIN
Actualmente, al pasar por cualquier centro
comercial, se aprecian avisos luminosos que
cambian de formato cada cierto tiempo.
Asimismo, observamos tambin relojes
digitales que cambian cada segundo y cada
60 segundos (un minuto) y cada 60 minutos
(una hora), pero cmo lo hacen? Cmo se
logran automatizar estos y otros sistemas
digitales?
El principio se basa en la realimentacin. La
salida de estos sistemas no slo depende de
las entradas sino tambin del estado anterior
de la misma salida, por lo cual es necesaria la
realimentacin en el sistema.
Esta realimentacin de la salida a la entrada sirve como medio generador de una
nueva entrada, la cual produce una nueva salida, que a su vez, genera una nuevaentrada y as sucesivamente, siguiendo una secuencia en un determinado orden.
Para que los circuitos secuenciales puedan generar una secuencia, necesitan que los
gobierne un reloj o circuito temporizador, el cual genera un tren de pulsos a una
frecuencia constante.
1.1.1 SISTEMA SECUENCIAL
Un circuito secuencial es una combinacin de puertas lgicas en un determinado
arreglo, que permite realizar una secuencia de acuerdo a un formato especfico, para
una determinada funcin. Un elemento fundamental de un circuito secuencial es el
Flip-Flop.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 11
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
El circuito secuencial ms simple es el biestable. En efecto, la mayora de los circuitos
de este tipo estn gobernados por un reloj: a estos se les llama sncronos o
sincronizados por cambiar de estado en forma peridica, pero tambin existen los
asncronos que no son controlados por reloj. Los sistemas secuenciales ms
populares son los contadores y los registros de desplazamiento.
El comportamiento de un circuito secuencial se determina mediante las entradas, las
salidas y los estados anteriores. Tanto las salidas como el estado siguiente son
funcin de las entradas y del estado presente. El anlisis de los circuitos secuenciales
consiste en obtener una tabla o un diagrama de las secuencias de tiempo de las
entradas, salidas y estados internos. Tambin es posible escribir expresiones
booleanas que describen el comportamiento de los circuitos secuenciales. Sin
embargo, esas expresiones deben incluir la secuencia de tiempo necesario, ya sea en
forma directa o indirecta.
La mayora de los sistemas secuenciales estn gobernados por seales de reloj: a
stos se los denomina "sncronos" o "sincrnicos", a diferencia de los "asncronos" o
"asincrnicos" que son aquellos que no son controlados por seales de reloj.
Dependiendo de cmo se obtengan las funciones de salida, los sistemas secuenciales
pueden tener dos estructuras denominadas autmata de Moore y autmata de Mealy.
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Mquina de Moore: Las salidas slo dependen del estado interno y de cualquier
entrada sincronizada con el circuito, tal como se observa en la siguiente figura:
Mquina de Mealy. En esta mquina de estados, las salidas se encuentran
determinadas por el estado interno del sistema y por las entradas no sincronizadas
con el circuito. El diagrama de bloques representativo de esta mquina se muestra en
la figura. En ella, se observa que las salidas del sistema son tanto sincrnicas como
asincrnicas.
1.1.2 DISEO DE CIRCUITOS SECUENCIALES
Para el anlisis y diseo de circuitos secuenciales, se requieren herramientas como las
ecuaciones lgicas, los diagramas de estado, las tablas de estado, las tablas de transiciny los mapas de Karnaugh.
1.1.2.1 ECUACIONES LGICAS
Son funciones que definen la relacin existente entre los estados de entrada y los
estados de salida del sistema. Inicialmente, se deben identificar los estados siguientes.
Estos estados corresponden a aquellos que ocurren despus de una transicin de la
seal de reloj aplicada en los flip-flops.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 13
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Dada la siguiente ecuacin: Rn+1= P' M R'n+ P' M Rn+ P' M' Rn
Donde:
Rn+1es la variable de salida en el tiempo siguiente.
Rnes el estado de la variable actual.
My Pson las variables de entrada.
Determinamos que las ecuaciones lgicas en los circuitos secuenciales tienen una
estructura formada por dos clases de estados:
Los estados siguientes, los cuales se agrupan al lado izquierdo de la expresin y
representan las variables dependientes del sistema. El estado de estas variablescambia en el momento que ocurra una transicin de la seal de reloj.
Los estados actuales y entradas del sistema. Agrupados al lado derecho de la
expresin, constituyen las variables independientes, las cuales pueden o no cambiar
en sincrona con el sistema.
Si a esta ecuacin lgica la simplificamos, tendramos:
Rn+1= P' (M + M' Rn), aplicando absorcin se obtiene
Rn+1= P' (M + Rn)aplicando Morgan
Rn+1= [P+ (M+Rn)']'
La siguiente grfica corresponde a la ecuacin lgica simplificada:
De esta, se puede apreciar que la salida Rn, no slo depende de las entradas M y
P, sino tambin, del estado anterior de la misma salida Rn(por la realimentacin).
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1.1.2.2 TABLAS DE ESTADO
Son tablas que contiene la secuencia de los estados de entradas, estados internos y
salidas del sistema, considerando todas las combinaciones.
Con la informacin obtenida de estas tablas, se disean los circuitos lgicos
respectivos, despus de simplificar y reducir la expresin booleana correspondiente.
1.1.2.3 DIAGRAMAS DE ESTADO
Es una representacin grfica que indica la secuencia de los estados que se
presentan en un circuito secuencial, teniendo en cuenta las entradas y salidas.
El diagrama se forma con crculos y lneas. Los crculos contienen los estados del
circuito secuencial y las lneas indican las transiciones entre estos estados. Los
estados separados por un (/), representan la entrada y salida respectiva antes de cada
transicin.
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De acuerdo con diagrama, el estado interno 01 ser el estado siguiente de la
secuencia: si el estado interno actual es 00, la entrada actual es 1y la salida actual es
0.
1.1.2.4 TABLAS DE TRANSICION
Se usan en conjunto con las de estado y representan la tabla de verdad de los flip-
flops con los cuales se desea implementar el circuito secuencial. La tabla contiene los
estados de transicin de salida (actual y siguiente) para cada estado de las entradas.
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Res!e"
En un sistema secuencial, las salidas no slo dependen de sus entradas, sinotambin del estado anterior.
El circuito secuencial permite, sobre la base de la realimentacin, repetir una
determinada salida en forma peridica.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientes pginas:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_secuencialAqu hallar informacin sobre definiciones y sistemas realimentados que generan
una determinada secuencia.
http://www.sec.upm.es/docencia/plan_92/ed/descarga_ED/Tema4-4pph.pdf
Aqu encontrar una vista panormica de los circuitos secuenciales y sus
componentes.
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SISTEMA SECUENCIAL
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea diferentes tipos de registros y una
memoria bsica aplicando arreglo de puertas lgicas y Flip-Flops.
TEMARIO Elementos bsicos secuenciales
Latchs
Flip-Flops
Tipos
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos, mediante software de simulacin, disean un circuito secuencial
empleando Flip Flops.
Los alumnos disean circuitos secuenciales de activacin y desactivacin de
sistemas.
Los alumnos implementan en protoboards dichos circuitos.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
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1.2 ELEMENTOS BSICOS SECUENCIALES
Los elementos bsicos sobre los cuales se sustenta el funcionamiento de todos los
circuitos secuenciales recaen sobre los Latchs y Flip Flop, dos elementos muy simples
en su anlisis y funcin individual, pero, al asociarlos correctamente, podemos crear
sistemas secuenciales bastante complejos.
1.2.1 LATCH
Las puertas lgicas estn formadas por arreglo de transistores bipolares o MOS (metal
oxido complementario). Un LATCH est formado por un arreglo de puertas lgicas
cuya salida no slo depende de las entradas sino del estado anterior.
El LATCH R-S
Es el ms comn que se puede formar con un arreglo
puertas NOR como muestra la figura o con un arreglo de
puertas NAND.
El LATCH tiene una conexin de acoplamiento nter
cruzado de la salida de una compuerta a la entrada de la
otra. Constituye un camino de retroalimentacin; por estarazn, los circuitos se clasifican como circuitos
secuenciales asincrnicos. Cada LATCH tiene dos salidas, Q y /Q y dos entradas S
(set) y R (reset). Las letras R y S son las iniciales de los nombres en ingls de las
entradas (reset y set). /Q es Q negada o el complemento de Q.
Anlisis
Para analizar la operacin del circuito de la figura anterior, se debe recordar que la
salida de una compuerta NOR es 0 si cualquier entrada es 1 y que la salida es 1,
solamente cuando todas las entradas sean 0. Como punto de partida, asmase que la
entrada de puesta a uno (set) es 1 y que la entrada de puesta a 0 (reset) sea 0. Como
la compuerta 2 tiene una entrada de 1, su salida /Q debe ser 0, lo cual coloca ambas
entradas de la compuerta 1 a 0 para tener la salida Q como 1. Cuando la entrada de
puesta a uno (set) vuelva a 0, las salidas permanecern iguales ya que la salida Q
permanece como 1, dejando una entrada de la compuerta 2 en 1. Esto causa que la
salida /Q permanezca en 0, lo cual coloca ambas entradas de la compuerta nmero 1
en 0 y as la salida Q es 1.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 21
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De la misma manera, es posible demostrar que un 1 en la entrada de puesta a cero
(reset) cambia la salida Q a 0 y /Q a 1. Cuando se aplica un 1 a ambas entradas de
puesta a uno y puesta a cero ambas salidas Q y /Q van a 0. Esta condicin viola el
hecho de que las salidas Q y /Q son complementos entre s. En operacin normal,
esta condicin debe evitarse; para ello, es necesario asegurarse, de que no se aplica
un 1 a ambas entradas simultneamente.
Un LATCH tiene dos entradas tiles. Cuando Q = 1 y /Q = 0 estar en el estado de
puesta a uno (o estado 1). Cuando Q = 0 y /Q = 1 estar en el estado de puesta a cero
(o estado 0). Las salidas Q y /Q son complementos entre s y se les trata como salidas
normales y de complemento respectivamente. El estado binario de un LATCH se toma
como el valor de su salida normal. Bajo operacin normal, ambas entradas
permanecen en 0 a no ser que el estado del LATCH haya cambiado. La aplicacin de
un 1 momentneo a la entrada de puesta a uno causar que el LATCH vaya a ese
estado. La entrada de puesta en uno debe volver a cero antes de que se aplique un
uno a la entrada de puesta a cero. Un 1 momentneo aplicado a la entrada de puesta
a cero causar que el LATCH vaya al estado de borrado (o puesta a cero).
Cuando ambas entradas son inicialmente cero y se aplica un 1 a la entrada de puesta
a uno o se aplica un 1 a la entrada de puesta a cero mientras que el LATCH est
borrado, quedarn las salidas sin cambio. Cuando se aplica un 1 a ambas entradas de
puesta a uno y puesta a cero, ambas salidas irn a cero. Este estado es indefinido y
se evita normalmente. Si ambas salidas van a 0, el estado del LATCH es
indeterminado y depende de aquella entrada que permanezca por mayor tiempo en 1
antes de hacer la transicin a cero.
Tabla de verdad que lo representa
R S Qt+1
0 0 Qt
0 1 1
1 0 0
1 1 No usar
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
LATCH con compuertas NANDS
El circuito bsico NAND opera con ambas entradas
normalmente en 1 a no ser que el estado del flip-flop
tenga que cambiarse. La aplicacin de un 0
momentneo a la entrada de puesta a uno, causar
que Q vaya a 1 y Q vaya a 0, llevando el flip-flop al
estado de puesta a uno. Despus que la entrada de
puesta a uno vuelva a 1, un 0 momentneo en la
entrada de puesta a cero causar la transicin al estado de borrado (clear). Cuando
ambas entradas vayan a 0, ambas salidas irn a 1. Esta condicin se evita en la
operacin normal de un flip-flop.
1.2.2 FLIP FLOP O BIESTABLE
Est formado por un conjunto de LATCHS. Tiene una seal de control que permite
modificar y mantener en un estado determinado o en el contrario durante un tiempo
indefinido. Esta caracterstica es ampliamente utilizada en electrnica digital para
memorizar informacin. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas.
Dependiendo del tipo de dichas entradas, los biestables se dividen en:
Asncronos: slo tienen entradas de control. El ms empleado es el Biestable
RS.
Sncronos: adems de las entradas de control, posee una entrada de
sincronismo o de reloj. Si las entradas de control dependen de la de
sincronismo se denominan sncronas y en caso contrario asncronas.
Por lo general, las entradas de control asncronas prevalecen sobre las sncronas. La
entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (desubida o de bajada). Dentro de los biestables sncronos activados por nivel, estn los
tipos RS y D, y dentro de los activos por flancos los tipos JK, T y D.
Adems de los parmetros caractersticos de la familia lgica a la que pertenecen,
como son niveles lgicos, fan-out., etc. cabe destacar una serie de parmetros, ms o
menos normalizados, relativos a la temporizacin de las diferentes seales que
intervienen en la conmutacin de los flip-flops. Entre ellos, hay que destacar los
siguientes:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 23
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Tiempo de establecimiento (SET UP TIME). Es el tiempo anterior al flanco activo de
toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.
Tiempo de mantenimiento (HOLD TIME). Es el tiempo posterior al flanco activo de
toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.
Frecuencia mxima de reloj. Es la frecuencia mxima admisible de la seal de reloj
que garantiza el fabricante.
Duracin del tiempo alto de reloj. Es el tiempo mnimo que debe durar la parte alta
del impulso de reloj.
Duracin del tiempo bajo de reloj. Es el tiempo mnimo que debe durar la parte baja
del impulso de reloj.
Tiempo bajo de PRESET Y CLEAR. Es el tiempo mnimo en que debe activarse las
entradas asncronas para garantizar su funcionamiento.
Tiempo de retardo o propagacin. Es el tiempo que transcurre desde el flanco activo
del reloj que produce la conmutacin y el momento en que sta tiene lugar.
Un FLIP FLOP puede ser activado por nivel o maestro-esclavo.El activado por nivel se
caracteriza por obedecer niveles de voltaje es decir 0 o 1. En cambio, un maestro-
esclavo est formado por 2 FLIP FLOPs de nivel y uno depende del otro. Un circuito
flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (siempre y cuando se le
est suministrando energa al circuito) hasta que se cambie por una seal de entrada
para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es el
nmero de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas afecten el estadobinario de salida.
1.2.2.1 TIPOS
Existen varios tipos de Biestables los cuales se caracterizan por su forma de trabajo
para una aplicacin determinada y por su tabla de verdad.
La clasificacin es la siguiente:
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1.2.2.1.1 FLIP FLOP RS
Biestable, que se caracteriza por tener 01 estado prohibido. Se puede implementar
con NANDS o NORS. RESET significa que la salida Q se pone a 0 y SET significa que
la salida Q se pone a 1.
La gran diferencia entre LATCH y FLIP FLOP es que el LATCH cambia de estado de
acuerdo con sus variables de entrada, mientras que el FLIP FLOP cambia de estado
de acuerdo con seales de control gobernadas externamente.
Circuito flip-flop bsico con compuertas NOR o NAND
El modo de trabajo es similar al LATCH con la diferencia que tienen seales de
habilitacin que permiten presentar o limpiar una determinada informacin en cualquier
momento.
Flip-flop RS temporizado
El flip-flop bsico por si solo es un circuito secuencial asincrnico. Agregando
compuertas a las entradas del circuito bsico, puede hacerse que el flip-flop responda
a los niveles de entrada durante la ocurrencia del reloj. El flip-flop RS temporizado
mostrado en la siguiente figura consiste en un flip-flop bsico formado por compuertas
NANDS. Las salidas de las dos compuertas NANDS permanecen en uno, mientras el
pulso del reloj (abreviado en ingls Ck) sea 0, independientemente de los valores de
entrada S y R se permite llegar al flip-flop bsico.
El estado de puesta a uno (Q=1) se logra con S=1, R=0, y Ck=1. Para cambiar alestado de puesta a cero (Q=0) las entradas deben ser S=0, R=1 y Ck = 1. Con S=1,
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R=1 y CK=1, la ocurrencia de los pulsos de reloj causar que ambas salidas vayan
momentneamente a 1. El estado del flip-flop ser indeterminado, es decir, podra
resultar cualquier estado, dependiendo de si la entrada de puesta a uno o la de puesta
a cero del flip flop bsico permanezca el mayor tiempo, antes de la transicin a 0 al
final del pulso.
El flip flop RS sincronizado o temporizado tiene tres entradas: S, R
y Ck. La entrada Ck se reconoce fcilmente por un pequeo
tringulo. El tringulo es un smbolo para el indicador dinmico y
denota el hecho de que el flip-flop responde a una transicin del
reloj de entrada o flanco de subida de una seal de un nivel bajo (o
binario) a un nivel alto (1 binario). Las salidas del flip-flop se marcan con Q y /Q dentro
del recuadro.
El RS sncrono se caracteriza por manejar un reloj que de acuerdo a un valor 0 0 1
permitir guardar o no un determinado dato. Este F/F RS se emplea de esta manera
para poder guardar informacin sin intervenir en el dato; por esta razn, se le conoce
como el F/F RS sincronizado.
CK R S Qt+1
0 X X Qt
1 0 0 Qt
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 No usar
1.2.2.1.2 FLIP FLOP D
El flip-flop D es una modificacin del flip-flop RS sincronizado, al cual se le ha
agregado un inversor. La entrada D va directamente a la entrada S y su complemento
se aplica a la entrada R a travs del inversor. Mientras que el pulso de reloj de entrada
sea un 0, no se produce ningn cambio en el flip flop. La entrada D se comprueba
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durante la ocurrencia del pulso de reloj. Si es 1, la salida del flip-flop cambia al estado
de puesta a uno (a no ser que ya est en ese estado). Cuando D est en 0, la salida
del flip-flop cambia al estado de borrado o cero.
De tal manera que nunca R y S son iguales, pues el inversor se
encarga de que no lo sean por lo tanto en vez de tener dos
entradas R y S se tiene solo una y se llama D. Este flip flop tipo D
se emplea mucho en circuitos donde es necesario retener un BIT.
Ello es el principio bsico de la memoria. En general, se representa
el flip-flop D con el smbolo mostrado a la derecha.
A continuacin, se muestra su tabla de verdad:
Actualmente, los Flip flops tipo D vienen con 2 seales ms
PRESET y el CLEAR. El PRESET permite preestablecer el estado
de su salida o CLEAR borrar el estado de su salida.
Efectivamente, se debe TENER CUIDADO DE PONER Pr o Cr
ambos a cero. Si no se utilizan, ambos deben fijarse a uno.
CK D Qt+1
0 X Qt
1 0 0
1 1 1
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1.2.2.1.3 FLIP FLOP JK
Tiene 2 entradas y ningn estado prohibido. Su diseo circuital es el siguiente:
Su tabla de verdad es la siguiente:
CK J K Qt+1
0 X X Qt
1 0 0 Qt
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 Qt
En este caso, si se activa J, la salida se pone en nivel alto, es decir, 1; si se activa k, la
salida se pone en nivel bajo, es decir, 0. En cambio, si no se activan ninguna de las
entradas, el biestable permanece en el estado que posea tras la ltima operacin de
borrado o grabado. Por otro lado, si se activan las 2 entradas la salida adquirir el
estado contrario al que tena previamente.
Su ecuacin caracterstica es:
A continuacin se muestra el flip/flop JK en su modo nativo:
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Flip Flop JK activado por flancos
Junto con las entradas J y K, existe una entrada C de sincronismo o de reloj cuya
funcin es la de permitir el cambio de estado cuando se produce un flanco de subida o
de bajada, segn sea el caso. De acuerdo con la tabla de verdad, cuando las entradas
J y K estn a nivel lgico 1, a cada flanco activo en la entrada de reloj, la salida del
biestable cambia de estado.
De acuerdo con la tabla de verdad del
Flip Flop JK, cuando las entradas J y K
estn a nivel lgico 1, a cada flanco
activo en la entrada de reloj, la salida del
biestable cambia de estado. En el
siguiente ejemplo, se asume que se
tiene un flip flop con 2 entradas 1J y 1K
maneja un reloj de entrada C1. Note que el reloj en la figura (a) se activa con 1 y en la
figura (b) se activa con 0.
En (a) se activa la salida por flancos de subida, en (b) se activa la salida con flancos
de bajada.
Flip Flop JK maestro esclavo con cierre de datos
Las entradas se activan durante el flanco de subida del reloj, mientras que la salida se
activa con el flanco de bajada del mismo pulso. Cualquier cambio que se produzca en
las entradas durante el tiempo en que el reloj se encuentre a nivel alto, no produce
ningn cambio en la salida.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 29
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1.2.2.2.3 FLIP FLOP T
Se define en base a un JK.Este flip flop tiene una sola entrada; asimismo, tiene slo
dos condiciones: cuando T = 0 (J=K=0), una transicin de reloj no cambia el estado del
flip-flop, es decir, mantiene su estado. Cuando T = 1 (J=K=1), una transicin de reloj
complementa el estado del flip-flop, es decir, su estado anterior se complementa.
A continuacin, se muestra su smbolo y su tabla de verdad:
CK T Qt+1
0 X Qt
1 0 Qt
1 1Qt
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
Res!e"
Los Flip flops representan los elementos fundamentales sobre los que se sustenta
el funcionamiento de los dems circuitos secuenciales. Es importante tomar en
cuenta que los flip flops necesitan de una orden externa (control) para poder
procesar una determinada informacin.
Existen varios tipos de flip flops que pueden representar diversas secuencias de
salida, tenemos los flip flops tipo R-S, tipo D, tipo J-K y T. Los tipo D comnmente
se aplican en sistemas de almacenamiento de informacin, mientras que los J-K y
T en sistemas de cuenta.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientes
pginas:
http://www.electronica2000.com/digital/cirlogse.htm
Aqu encontrars informacin sobre cmo se generan los latchs y flip flops.
Tambin, hallar informacin sobre definiciones y sistemas realimentados que
generan una determinada secuencia.
http://www.monografias.com/trabajos14/flipflop/flipflop.shtml
Aqu podr analizar la funcin de los diferentes tipos de flip flop que existen.
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SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea diferentes tipos de registros y una
memoria bsica, aplicando arreglo de puertas lgicas y Flip-Flops.
TEMARIO Registros
Tipos
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos mediante software de simulacin implementan registros PIPO,
PISO, SIPO y SISO utilizando flip-flops y puertas lgicas.
Los alumnos implementan en protoboard dichos circuitos.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
2
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2.1 REGISTROS
Son sistemas digitales de almacenamiento temporal de informacin; asimismo, se
estructuran asociando flip flops, ya que un flip flop es una celda binaria capaz dealmacenar un bit de informacin y 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-flops, 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 mantienen la informacin binaria y las compuertas controlan cuando y como se
transfiere informacin nueva al registro.
En un registro, es necesario que todos los flip flops que lo conforman estn
gobernados por un mismo reloj de control, de tal manera que, cuando se da la orden
de grabar, se retenga el nmero de bits deseado.
Estn disponibles varios registros en la forma de circuito integrado (chip). El registro
ms sencillo consta de flip-flop solos sin ninguna compuerta externa.
Algunas de sus aplicaciones se listan a continuacin:
Transmitir y recibir datos en serie paralelo y viceversa.
Conversin de datos serie paralelo y viceversa.
Almacenamiento de informacin (memoria)
Puertos de salida de los microcontroladores.
Secuenciadores de luces y avisos publicitarios.
Multiplicadores y divisores de frecuencia.
2.1.1 TIPOS Y APLICACIONES
Existen varios tipos de registros que realizan diferentes funciones de acuerdo a una
determinada necesidad; por ejemplo, los de almacenamiento temporal, de
desplazamiento y de desplazamiento bidireccional.
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2.1.1.1 REGISTROS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
Est construido con flip-flop tipo D
y una entrada comn de pulsos de
reloj. La entrada de pulsos de reloj,
CK, habilita todos los flip-flop de
modo que la informacin presente
disponible en las entradas puede
transferirse al registro. Las salidas
pueden muestrearse para obtener
la informacin almacenada en ese momento en el registro.
El registro es un dispositivo para almacenar informacin y guardarla
momentneamente. Esto se realiza aplicando un pulso de reloj. Si el registro estuviera
conectado al reloj principal, estara cambiando constantemente en cada bajada.
La informacin presentada en una entrada de informacin D se transfiere a la salida Q
cuando el pulso de habilitacin CK es activado con su nivel respectivo y la salida Q
sigue los datos de entrada en tanto la seal CK permanezca activada. Cuando CK se
desactiva, la informacin que estaba presente en la entrada de informacin
precisamente antes de la transicin se retiene en la salida Q. En otras palabras, los
flip-flop son sensitivos a la duracin del pulso y el registro se habilita mientras CP = 1.
Hay varias mejoras que pueden realizarse a este diseo. Muchos registros vienen con
seales asincrnicas de set y clear, tal como se muestra en el siguiente circuito:
Como se muestra, un voltaje bajo (0 voltios) en la seal de set, pondr las salidas en
1. Un voltaje bajo en la seal de clear pondr el valor de las salidas en 0.
Aplicacin
Los registros tipo D se emplean para almacenamiento momentneo de informacincomo es el caso de los registros que maneja el microprocesador, para procesar sus
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operaciones aritmticas o lgicas. Esta informacin se almacena momentneamente y
se altera constantemente, de acuerdo con los pulsos de reloj del circuito de
sincronismo del sistema. En este caso, el tamao y nmero de los registros vara de
acuerdo con el tipo de procesador que se tiene.
Por otro lado, se emplean registros tipo D para disear memorias de gran capacidad
de almacenamiento. En este caso, todos los registros tienen el mismo tamao y son
por miles o millares, se ubica un registro determinado por el bus de direcciones, estetipo de almacenamiento tambin es temporal. Es decir, la informacin almacenada se
pierde cuando se retira la polarizacin o se apaga el equipo.
2.1.1.2 REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO
Son un conjunto de flip-flop conectados en cascada, con la salida de un flip-flop
conectada a la entrada del siguiente flip-flop. Todos reciben un pulso comn de reloj
que causa el corrimiento de una etapa a la siguiente. Comnmente, se emplean los flip
flops tipo D, pero pueden construirse tambin en base a flip/flops tipo JK.
2.1.1.2.1 Registro de desplazamiento entrada serial y salida serial (SISO)
Puede implementarse con flip/flops tipo D. Funciona de la siguiente manera: se aplica
datos a la entrada en forma secuencial al primer flip/flop (en este caso al que est a la
izquierda, ver grfico). Con cada pulso de reloj, se transmite la seal, en este caso, de
izquierda a derecha. Los datos son extrados en forma serial.
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La salida serial puede realimentarse para obtener un ciclo repetitivo de la siguiente
manera:
Los circuitos de desplazamiento se basan en una determinada secuencia gobernada
por un reloj como se muestra en la siguiente figura, donde por cada pulso de reloj en elflanco de subida el bit se desplaza en forma serial de un registro a otro en forma
consecutiva y serialmente.
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Aplicacin
Este tipo de registros se pueden emplear para sistemas de control, circuitos de
refresco, sistemas de temporizacin, divisor de frecuencias etc. Por ejemplo, un
circuito de refresco es un tren de pulsos necesario para impedir que la informacin enun determinado tipo de memoria se pierda (memoria dinmica).
2.1.1.2.2 Registro de desplazamiento entrada serial y salida paralela (SIPO)
En este caso, se puede obtener la salida en forma paralela de acuerdo a lo mostrado
en la figura. La diferencia del circuito anterior se basa solo en la forma de mostrar los
datos de salida.
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Aplicacin
Se emplea este tipo de arreglo por ejemplo, para leer una informacin de un puerto
serial, sistema de adquisicin de datos, etc. Es importante tomar en cuenta que este
tipo de procesamiento es til en aquellos sistemas donde es necesario convertir una
informacin serie paralelo, por ejemplo, en el caso de lectura de un puerto.
Normalmente, la comunicacin de informacin a nivel distante o remoto es serial, pero
una vez que la informacin ha llegado a su destino es necesario convertirla a paralela,
porque los sistemas digitales internamente procesan la informacin en grupo de bits
(bytes) este tipo de registros permiten realizar dicha operacin.
Un ejemplo de este tipo de arreglo es el siguiente:
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En ste, la entrada es serial y la salida es paralela. Note que el flip flop JK se encarga
de habilitar al generador de reloj que es el control del arreglo serie paralelo. El
segundo arreglo, serie paralelo es controlado por un divisor de frecuencias para dar el
retardo de tiempos que se requiera.
2.1.1.2.3 Registro de desplazamiento entrada paralela y salida serial (PISO)
En este caso, con un arreglo de puertas lgicas se pueden recibir los datos en paralelo
y, de acuerdo con las seales de control, se va a lograr el desplazamiento en forma
serial. No olvidar que se tiene una sola salida.
Aplicacin
Normalmente este tipo de arreglo se emplea en avisos luminosos o en transferencia
de informacin (adquisicin de datos). En este caso, la informacin se recibe en
paralelo y se transfiere en forma serial para manejo de mouse o cualquier perifrico
serial que lo necesite.
Como se sabe, la computadora, por ejemplo, procesa la informacin internamente en
forma paralela, de ello proviene la definicin de bus de datos (grupo de seales que
viajan a la vez), pero los perifricos que emplea no necesariamente son paralelos, por
ejemplo, una impresora serial. En ese caso, es necesaria esa conversin de paralelo aserie que este arreglo de registros puede conseguir.
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Por ejemplo,
en el siguiente
arreglo, se
observa que el
sistema de
datos puede
transferirse de
serie a
paralelo o de
paralelo a serie segn se desee. El UART (Universal Sncrono Asncrono Receptor
Transmisor) es el integrado programable que se encarga de ello.
Diagrama de bloques de una entrada/salida serie paralelo
2.1.1.2.4 Registro de desplazamiento entrada paralela y salida paralela (PIPO)
Los datos ingresan en forma paralela y las salidas se toman de la misma forma. Todo
est en funcin de la seal de reloj del sistema.
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Aplicacin
Este tipo de arreglos es muy usado para retener datos que posteriormente se van a
procesar. Tal es el caso de los registros de un microprocesador que almacenan
informacin momentneamente para poder comparar, sumar o tomar alguna decisin
de acuerdo a determinadas informaciones.
2.1.1.2.5 Registro de desplazamiento bidireccional
Hasta el momento, se han realizado desplazamientos de datos en un solo sentido de
izquierda a derecha, pero podran realizarse desplazamientos de izquierda a derecha y
de derecha a izquierda; para ello, se tendra que realizar el proceso inverso al
realizado en los ejemplos anteriores y ambos ser manejados por un control maestro.
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Aplicacin
Este tipo de configuracin es empleado para transferir datos en una comunicacin, ya
sea serial o paralela en el caso de las computadoras, como ya se ha mencionado. La
comunicacin es serial internamente; por lo tanto, se debe transferir la data de
perifrico a memoria o viceversa por medio de este tipo de arreglos. No olvidarse que
el bus de datos es bidireccional.
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2.1.2 Registro en un IC
Existen varios circuitos integrados que internamente son registros con lgica TTL y
CMOS.
2.1.2.1 IC 74373
Contiene 8 Latchs tipo D tri-state
D0...D7: Entrada paralelo
Q0...Q7: Salida paralelo
LE: Latch Enable
OE: Output Enable
Este circuito integrado tiene 8 LATCHs tipo D y 3 estados de salida 1 lgico, 0 lgico y
alta impedancia. Integrado muy usado para direccionar datos, forma parte del
hardware necesario para controlar el bus de direcciones en un computador por
ejemplo.
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2.1.2.2 IC 74374
Contiene 8 flip/flops tipo D con salida tri-state sensible a los flancos de subida.
Este circuito integrado tiene una funcin parecida al IC 373, pero maneja una seal de
reloj que permite el control en una determinada secuencia.
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Res!e"
Los registros son dispositivos de almacenamiento temporal que permiten guardar
informacin momentneamente.
Existen de cuatro tipos PIPO de entrada paralela y salida paralela, PISO de
entrada paralela y salida serie, SIPO de entrada serie y salida paralela y SISO de
entrada serie y salida serie.
Cada vez que se aplica un pulso de reloj en los registros, estos ingresan lainformacin y la desplazan a travs de un corrimiento en cascada.
Un registro comn pierde su informacin almacenada tras recibir varios impulsos
de reloj. Para evitar esta prdida de informacin, se adaptan circuitos de
realimentacin consiguiendo reingresar el ltimo bit del registro como entrada de
datos.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientespginas:
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/060401.htm
Aqu encontrar las diferentes formas de formar registros con flip flops.
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SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea diferentes tipos de registros y una
memoria bsica aplicando arreglo de puertas lgicas y Flip-Flops.
TEMARIO
Memorias
Tipos
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos mediante software de simulacin implementan circuitos de
lectura y escritura de datos empleando memorias RAM.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
2
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2.2 MEMORIAS
Son dispositivos de almacenamiento de informacin que pueden ser voltiles o no. Se
llama memoria voltil a aquella memoria que pierde la informacin cuando se retira la
polarizacin al integrado. Ejemplos: memoria RAM, cach, etc.
Memoria no voltil es aquella que no pierde la informacin incluso si se retira la
polarizacin del integrado. Es de suponer que en este tipo de memorias se almacena
informacin importante. Un ejemplo de este tipo son las memorias flash que
actualmente se emplean para almacenar el programa vital BIOS de los sistemas y que
se puede actualizar por software en forma sencilla.
Una memoria contiene millones de registros y normalmente almacenan programas,
datos e incluso direcciones que posteriormente se van a usar para el proceso de
determinada informacin. Las memorias constan de un bus de datos, de un bus de
direcciones y de un bus de control. Normalmente, una memoria tiene un arreglo
matricial, es decir, el bus de direcciones definen filas y columnas para poder acceder
a una celda como se puede apreciar
en la siguiente figura.
En este ejemplo, las columnas estn
representadas por las X1, X2, X3 y las
filas por las Y1, Y2, Y3, Y4, Y5. La
seal de control indica el momento en
que se desea leer o escribir un dato en
la celda definida por el bus de
direcciones (fila y columna
determinada).
Las memorias se diferencian de los registros porque tienen mayor capacidad de
almacenamiento. Una memoria es un conjunto de muchos registros.
Las memorias cumplen un rol importante en todo sistema inteligente, pues en estas se
almacenan programas que pueden procesar informacin, tomar decisiones, predecir
acciones e incluso hacer un muestreo de la informacin aunque este incompleta.
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2.2.1 TIPOS DE MEMORIAS
Estas pueden ser voltiles o no voltiles.
2.2.1.1 Memorias voltiles
Las memorias voltiles se implementan, generalmente, asociando registros y estos, a
su vez, son creados empleando flip flops tipo D. El tamao de la memoria depender
de la cantidad de registros que esta contenga.
Cada registro es accesado individualmente en la memoria, ya sea para leer o escribir
algn dato sobre este. Por esto, las memorias disponen de lneas de direccionamiento
que permiten seleccionar entre sus diferentes registros. Estas lneas son conocidas
comnmente como bus de direccin.
Las memorias estticasson un tipo de memorias voltiles y se caracterizan por ser
rpidas. Estas, comnmente, son las llamadas memorias Cache en un computador.
Las memorias dinmicasson tambin voltiles pero se diferencias de las estticas
en que son ms fciles de fabricar, no cuestan mucho y no emplean mucho hardware
en su construccin. Este tipo de memorias se emplean mucho en el almacenamientode programas o aplicativos que se van posteriormente a modificar y son tambin las
llamadas memorias principales en un computador.
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2.2.1.2 Memorias no voltiles
Existen otro tipo de memorias no son voltiles es decir que mantienen la informacin
incluso si no hay energa que los alimente. Este tipo de memorias almacenan
informacin vital de un sistema y; por lo tanto, su informacin no debe perderse por
ningn motivo.
Las primeras memorias de este tipo fueron las ROM,memorias de solo lectura.
Luego vino la PROM (Rom programable), memoria que vena de fbrica sin
informacin, pero que se poda programar por hardware 1 sola vez convirtindose
luego en ROM.
Posteriormente se disea la EPROM, memoria que se puede grabar por medio
elctrico y borrar por exposicin a luz ultravioleta. Es decir, si te equivocabas en la
programacin, podas borrar la memoria exponiendo a esta memoria a rayos
ultravioletas. Es por eso que tienen una ventana en su centro para poder borrar la
informacin.
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La memoria EEPROM,memoria elctricamente grabable y elctricamente borrable, es
decir la informacin se puede grabar o borrar por medios elctricos, pero para eso se
necesita de cierto tipo de hardware que, en forma convencional, no se podra realizar.
Actualmente, el tipo de memorias que se emplean es la memoria FLASH que se
puede actualizar por software.
2.2.2 Acceso a las memorias
.El acceso a las memorias se realiza a travs de tres buses de comunicacin, llamados
bus de direcciones, bus de datos y bus de control.
El bus de Direcciones
Es el conjunto de lneas que permiten seleccionar a uno de los tantos registros
contenidos en la memoria para su posterior manipulacin (leer o escribir algn dato
sobre este).
El bus de datos
Es un conjunto de lneas que transportan la informacin que se lee o escribe en la
memoria para luego procesarla de acuerdo a un determinado fin. Generalmente, se
almacenan programas que posteriormente van a ser procesados de acuerdo a una
determinada condicin.
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Bus de control
Es el conjunto de lneas que transportan seales que permiten habilitar la memoria en
el momento deseado para leer o escribir sobre esta.
Se puede sintetizar todo lo explicado en el siguiente grfico:
La memoria est caracterizada por dos propiedades fundamentales:
Capacidad de memoria
Tiempo de acceso
La capacidad de memoria o capacidad de almacenamiento viene definida por el
nmero de bits de almacenamiento existente y el nmero de la longitud de palabras, la
capacidad de la memoria se indica en
Kbytes. En un sistema, la capacidad
puede ampliarse indefinidamente, sin que
tengan que cambiarse las unidades de
E/S. El lmite de la memoria est limitado
por la capacidad de direccionamiento del
procesador que la administra
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Velocidad de acceso es el tiempo que se necesita para localizar y leer una
informacin almacenada; el tiempo de acceso es una caracterstica importante para
determinar la velocidad de resolucin de un sistema, entindase por velocidad de
resolucin al tiempo que toma un sistema en procesar su informacin.
Conociendo el tiempo de acceso, se
puede predecir el tiempo necesario
para procesar una informacin. Si
algunas celdas de memoria se
alcanzan ms rpidamente que otras,
se suele tomar el valor promedio de
todas ellas. Se dice entonces el tiempo
de acceso promedio.
Existen varias tcnicas para mejorar la
velocidad de acceso, por ejemplo, el
modo de paginacin rpido, que
consiste en lo siguiente. Normalmente,
para acceder a una celda se necesitan 02 pulsos de reloj: uno para determinar la fila y
otro para determinar la columna. Una vez definido estos 02 parmetros, se puede leer
o escribir sobre la celda.
Con la tcnica de paginacin rpida, solo se necesitan de estos 02 pulsos al inicio,
pues las siguientes ubicaciones se determinan variando solamente la fila o la columna;
por lo tanto, se ahorra un pulso de reloj para la ubicacin. Es decir, la velocidad de
acceso es mucho mayor.
Escritura en una memoriaEn principio, se escribe en un ciclo de bus que equivale a 04 pulsos de reloj T1, T2, T3
y T4. Luego, empieza, con la seal ALE, la habilitacin del bus de direccin en T1, en
efecto, aparece el bus de direccin vlido en T1. Para escribir en una memoria, se
tiene que dar la orden de WR por el bus de control periodo T2 y T3. Esta orden es de
valor bajo a 0 lgico. La seal de lectura o escritura a perifrico est deshabilitada en
todos los periodos. Los datos a escribir aparecen en el periodo T2 y T3. Finalmente, el
periodo T4 es para desactivar todas las seales de control y prepararse para el
siguiente ciclo de bus.
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Lectura en una memoria
En principio, se lee en un ciclo de bus que equivale a 04 pulsos de reloj T1, T2, T3 y
T4. Luego, empieza, con la seal ALE, la habilitacin del bus de direccin en T1,
obviamente, aparece el bus de direccin vlido en T1. Para leer en una memoria, se
tiene que dar la orden de RD por el bus de control periodo T2 y T3. Esta orden es de
valor bajo a 0 lgico; la seal de lectura o escritura a perifrico est deshabilitada en
todos los periodos y aparece la informacin por el bus de datos en T3, por lo cual se
da tiempo a la memoria para acceder a los datos. El periodo T4 es para desactivar
todas las seales de control, y prepararse para el siguiente ciclo de bus.
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Res!e"
Las memorias son dispositivos que almacenan informacin binaria. Existen
bsicamente de dos tipos: las voltiles y no voltiles. Las primeras se caracterizan
por perder su informacin apenas se les quita la energa; en cambio, las segundas
no la pierden an si estn sin energa por aos.
En el grupo de las voltiles, la memoria representativa es la RAM, en sus
versiones esttica y dinmica; y, en el grupo de las no voltiles, se tienen la ROM
como la ms representativa y sus variaciones PROM, EPROM, EEPROM y en laactualidad las FLASH.
Para escribir en la memoria, de debe fijar en las lneas de datos el dato que
deseamos escribir, fijar en las lneas de direccin la ubicacin de la celda o registro
que almacenar dicha informacin, y, finalmente, dar la orden de escritura a travs
de la lnea WR.
Para leer de una memoria, basta con fijar en las lneas de direccin la ubicacinde la celda o registro que deseamos leer, y dar la orden de lectura a travs de la
lnea RD.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientes
pginas:
http://www.uib.es/depart/dfs/GTE/education/industrial/sis_ele_digitals/Problemes/
Hoja5.pdf
Aqu hallar ejercicios sobre memorias.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 55
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CIRCUITOS DE TEMPORIZACIN Y CUENTA
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea circuitos de temporizacin y
generadores de reloj aplicando el Timer LM555. Adems, disea sistemas de
cuenta aplicando contadores binarios (7493), contadores BCD (7490) y
contadores ascendentes descendentes programables (74193).
TEMARIO
Temporizador o Timer
Disposicin de contactos
Modos de operacin
Aplicaciones
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos, mediante software de simulacin, implementan circuitos de
temporizacin astables y monoestables.
Los alumnos implementan en protoboards dichos circuitos.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
3
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
3.1 TEMPORIZADOR O TIMER
El temporizador 555 fue introducido al mercado en el ao 1971, por la empresa
Signetics Corporation con el nombre SE555 / NE555. Este integrado fue llamado
"The IC Time Machine" (el Circuito integrado mquina del tiempo"), que en esos
momentos era el nico integrado de su tipo disponible. En la actualidad, existen otros
proveedores de este circuito integrado, como la empresa On Semiconductor con el
MC1455.
Este Circuito Integrado (C.I.) es para los experimentadores y aficionados un dispositivo
barato con el cual pueden hacer muchos proyectos. Es tan verstil que se puede
incluso utilizar para modular una seal en frecuencia y lograr lo que se conoce como
una seal de frecuencia modulada (F.M.)
Est constituido por una combinacin de comparadores lineales, Flip-Flops (bsculas
digitales), transistor de descarga y excitador de salida.
Los voltajes de referencia de los
comparadores se establecen en
2/3 V para el primer comparador
C1 y en 1/3 V para el segundo
comparador C2, por medio del
divisor de voltaje compuesto por
3 resistores iguales R.
En estos das, se fabrica una
versin CMOS del 555 original,
como el National
Semiconductor LMC555, que
es muy popular. Pero la versin
original sigue producindose con
mejoras y algunas variaciones a
sus circuitos internos.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 57
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
El temporizador 555 es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj
(base de tiempo) para el resto del circuito.
3.1.1 DISPOSICIN DE CONTACTOS
El timer 555 tiene 8 contactos y se describen a continuacin:
1 - Tierrao masa
2 - Disparo:Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el
555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin
va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentacin.
Este pulso debe ser de corta duracin, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la
salida se quedar en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.
3 - Salida:Aqu veremos el resultado de la operacin del temporizador 555, ya sea
que est conectado como monostable, astable u otro.
Cuando la salida es alta, el voltaje de salida es el voltaje de aplicacin (Vcc) menos
1.7 Voltios.
4 - Reset:Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la salida a nivel bajo.
Si por algn motivo esta patilla no se utiliza, hay que conectarla a Vcc para evitar que
el 555 se resetee".
5 - Control de voltaje: Cuando el temporizador 555 se utiliza en el modo de
controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en laprctica como Vcc-1 voltio) hasta casi 0V (en la prctica aprox. 2 Voltios). As es
posible modificar los tiempos en que la salida est en alto o en bajo independiente del
diseo (establecido por las resistencias y condensadores conectados externamente al
555).
El voltaje aplicado a este contacto puede variar entre un 45% y un 90 % de Vcc en la
configuracin monostable.
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Cuando se utiliza la configuracin astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios
hasta Vcc. Modificando el voltaje causar que la frecuencia original del astable sea
modulada en frecuencia (FM).
Si no se utiliza, se recomienda poner un condensador de 0.01uF para evitar las
interferencias.
6 - Umbral:Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para
poner la salida a nivel bajo.
7 - Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo
utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
8 - V+: Tambin llamado Vcc, es el contacto donde se conecta el voltaje de
alimentacin que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (mximo). Hay versiones militares
de este integrado que llegan hasta 18 Voltios.
3.1.2 MODOS DE OPERACIN
El timer 555 puede operar en dos modos: como monostable y astable.
3.1.2.1 EL 555 COMO MONOESTABLE
En esta configuracin, el Timer entrega a su salida
un solo pulso de un ancho establecido por el
diseador (tiempo de duracin).
Para que el pulso alto se genere, es necesarioaplicar al Timer un pulso bajo instantneo. A este
pulso se le conoce como pulso de disparo.
La frmula para calcular el tiempo de duracin (tiempo que la salida permanece en
nivel alto) es:
T = 1.1 x R1 x C1(en segundos)
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El tiempo generado es en segundos, para lo cual el valor de la resistencia debe
expresarse en ohmios y el condensador en faradios.
3.1.2.1.1 ESQUEMA DE CONEXIN
El siguiente circuito muestra las conexiones a realizar para obtener este modo de
operacin:
EJERCICIOS
1- Para el siguiente circuito, cunto tardara el pulso de salida en nivel alto cada
vez que se aplique un pulso de disparo?
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Aplicando la frmula:
T = 1.1 x (10K) x (1000uF)
Recordemos expresar la resistencia en ohmios y el condensador en faradios:
T = 1.1 x 10x103x 1000 x 10
-6= 1.1x 10
4x 10
3x 10
-6= 1.1x10
7x 10
-6= 1.1 x 10
T = 11 segundos
2- Realice el procedimiento para calcular el tiempo en nivel alto de la salida en el
siguiente circuito:
T =
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CIRCUITOS DIGITALES I I 61
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3- Si se quiere que el pulso dure 1 minuto y se utiliza C1=1000uF, qu valor de
resistencia se debe utilizar?
4- Si desea obtener 5 minutos de duracin, qu valores de resistencia y condensador
utilizara?
3.1.2.2 EL 555 COMO ASTABLE
En esta configuracin, el temporizador 555 se caracteriza por generar una salida con
forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el
diseador del circuito.
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La seal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2.
Los tiempos de duracin dependen de los valores de los resistores R1 y R2 y del
capacitor C1 empleados en el circuito.
T1 = 0.7(R1+R2) x C1
T2 = 0.7 x R2 x C1
Y la frecuencia con que la seal de salida oscila est dada por:
f = 1.44 / (R1 + 2 x R2) x C1
y el perodo es simplemente:
T = 1 / f
Pero, si se desea calcular el periodo de modo directo, sera:
T = 0.7(R1+2R2) x C1
3.1.2.2.1 ESQUEMA DE CONEXIN
El siguiente circuito muestra las conexiones a realizar para obtener este modo de
operacin:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 63
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EJERCICIOS
1- Si se tiene un timer en la configuracin astable y los valores empleados son: R1=2k,
R2=9k y C1=10uF. Hallar el periodo y la frecuencia de la seal.
Solucin:
Clculo del periodo:
T = 0.7 (2000 + 2 x 9000) 10 x10-6
T = 0.7 (20000) 10 x 10-6
T = 0.7 (20) x 103x 10
-6
T = 14ms
Clculo de la frecuencia:
F = 1/T = 1/14ms F = 1/T = (1/14) Khz = (1/14) x1000Hz
F = 71,42Hz
2- Si se dispone de un condensador de 10nF y una resistencia de 1K para R2,
calcule el valor de la resistencia R1, si se desea generar una onda cuadrada que
pueda ser empleada como portadora en la comunicacin infrarroja (38KHz).
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3.1.3 APLICACIONES
A continuacin, listamos algunas aplicaciones del timer 555:
3.1.3.1 DETECTOR DE HUMEDAD
El detector de humedad es uno de los circuitos de mayor aplicacin en el automatismo
electrnico. Tiene mucha utilidad en el sector agropecuario; adems, nos sirve en
nuestros experimentos caseros para varias aplicaciones como detector de mentiras y
similares.
Principio de funcionamiento
Creamos un oscilador con el LM555. Abrimos la lnea que conduce entre el pin 7 y 6
que est conectada al pin de disparo. Al quedar en el aire, la lnea ve una alta
resistencia, la cual es la del aire y por tanto quedar encendido un led al azar.
Bajamos esta resistencia con un material hmedo, el cual tendr en paralelo la
resistencia del aire con la del material hmedo. Este material puede ser arena, la piel,
o el que se nos ocurra.
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Al ocurrir esta disminucin en la resistencia, se logra poner a oscilar el LM555 y se
puede visualizar en los diodos led verde y rojo. La velocidad de oscilacin ser
proporcional al grado de humedad del material a medir, es decir, cuanto ms hmedo,
ms rpido ser la oscilacin.
Luego, amplificamos esta seal y colocamos en la salida un rel para aplicar este
circuito al control real de aparatos los cuales pueden manejarse a un voltaje diferente
al de la tarjeta.
3.1.3.2 DETECTOR DE PROXIMIDAD
El detector de proximidad por infrarrojo es quizs uno de los circuitos de mayor
aplicacin en el automatismo electrnico. Lo encontramos en dispensadores de agua
automticos, los secadores de mano automticos y con algunas variantes lo
encontramos en las puertas automticas de los grandes almacenes.
Principio de funcionamiento
Generamos una rfaga de pulsos de alta intensidad con el LM555 a baja frecuencia y
los transmitimos por el led de chorro infrarrojo. Luego, los recibimos en un
fototransistor colocado de tal manera que solo los reciba cuando un objeto refleje los
pulsos.
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Luego, procesamos esa seal para poder utilizarla en el encendido-apagado de
nuestros aparatos. Para ello, colocamos un fototransistor, de tal manera que cuando
haya una superficie que refleje los pulsos, bien sea una mano, un objeto cualquiera, a
una distancia de unos 10 cm, este los pueda recibir y enviar a un amplificador de
corriente, en este caso un par de transistores en configuracin darlington.
Cuando est dbil seal alcanza una intensidad suficiente, debido a que se acerc un
objeto, entonces logra disparar un temporizador de unos 10 segundos construido con
un LM555. Luego, colocamos una interfase a transistor para alimentar un rel de 12 V
5 PINES, el cual nos servir para controlar el aparato que queramos.
3.1.3.3 CONTROL DE TEMPERATURA
Este circuito no pretende lograr la funcin de un aire acondicionado, que permite una
gran variacin de temperaturas.
Lo que se desea es mantener, mediante un ventilador, la temperatura ambiente dentro
un rango de 0.5 a 2 grados por debajo de la temperatura existente fuera del lugar en
cuestin.
Este circuito mantendr la temperatura de una habitacin a un nivel agradable
dependiendo del valor del termistor (resistor que vara su valor (su resistencia) de
acuerdo a la temperatura).
Si la temperatura sube, ms rpido gira el ventilador. Si la temperatura baja, el
ventilador disminuye su velocidad.
Hay que tener cuidado de que la temperatura no tenga siempre al ventilador almximo. Esto se controla variando, si es necesario, el valor del resistor de 2.7 K.
El temporizador 555, en configuracin astable, est funcionando como oscilador y la
frecuencia base de oscilacin es establecida por los 2 resistores de 100 K y el
capacitor de 0.047 uF
El termistor, al variar el valor de su resistencia cuando la temperatura ambiente
cambia, vara el valor del nivel de voltaje que se aplica a la patilla # 5 (patilla decontrol) del circuito integrado 555.
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Esto causa que la frecuencia a la que oscila el temporizador se modifique de su valor
base establecido.
La salida de este oscilador (patilla # 3 del 555) es aplicada a un transistor que a su vez
maneja el pequeo motor elctrico CC de 12 voltios del ventilador.
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Res!e"
El Timer es un circuito temporizador que puede operar en dos modos:
Monoestable y astable.
En modo monoestable genera un pulso alto a partir de un pequeo pulso de
disparo. La duracin en alto del pulso generado depende de la frmula 1.1RxC.
En modo astable genera una seal cuadrada peridica cuya frecuencia estdeterminada por 1.44/(R1+2R2)C y el periodo por 0.7(R1+2R2)C.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientes
pginas:
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/LM555.html
Aqu hallar informacin sobre el timer LM555.
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CIRCUITOS DE TEMPORIZACIN Y CUENTA
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea circuitos de temporizacin y
generadores de reloj aplicando el Timer LM555. Adems, disea sistemas de
cuenta aplicando contadores binarios (7493), contadores BCD (7490) y
contadores ascendentes descendentes programables (74193).
TEMARIO
Circuitos de cuenta
Diseo de los circuitos de cuenta
Contador binario de 4 bits
Contador BCD
Contador ascendente descendente
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos, mediante software de simulacin, implementan circuitos de
cuenta binaria y BCD.
Los alumnos implementan, en protoboards, dichos circuitos.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
3
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El nmero mximo de esta cuenta es 7 y requiere tres bits para representarse (111);
por lo tanto, el diseo de esta cuenta requiere tres flip flops tipo J-K. Cmo se deben
interconectar las entradas y salidas de estos tres flip flops? Lo sabremos a
continuacin:
3.2.1.1 TABLA DE TRANSICIONES DE LAS SALIDAS
En esta tabla, empleando las salidas de los flip flops, debemos reflejar cada
combinacin de la cuenta presente con su combinacin a futuro. Es decir, el valor de
la cuenta que le sigue inmediatamente. Asi, para el valor 0 (000) su estado siguiente
es 1 (001), para el valor 1 (001) su estado siguiente es 2 (010), para el valor 4 (100) su
estado siguiente es 5 (101) y para el valor 7 (111) su estado siguiente es 0 (000), ya
que la cuenta debe reiniciarse.
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3.2.1.2 TABLA DE ESTADO DE LAS ENTRADAS
Una vez lista la tabla anterior, ampliaremos esta misma para establecer los estados de
las entradas J-K de los flip flops. Cada salida Q de los flip flops es analizada
independientemente para establecer los estados correspondientes a sus respectivas
entradas J-K. El anlisis implica determinar cada combinacin sobre J-K para cada
estado presente y futuro de la salida Q. Como son 8 estados presentes (cuenta de 0 a
7) existen 8 estados futuros. Por lo tanto, se obtienen 8 combinaciones de estados
para J-K. Para aplicar correctamente la combinacin respectiva sobre J-K, utilizaremos
la tabla de excitacin de los flip flops J-K. A continuacin, se muestra:
En este caso, Qn es el estado actual de la salida y Qn+1 es el estado futuro.
Supongamos que el estado actual de Q es 1 y su estado futuro tambin debe ser 1.
Eso significara que a las entradas J-K le corresponde la combinacin X0 (observe la
tabla). X para J y 0 para K. El valor X significa que la variable podra tomar un 0 o un 1.
Esto lo decidimos nosotros a la hora de aplicar Karnaugh, segn nuestra conveniencia
(reducir mejor) decidimos el estado de cada X en el mapa de Karnaugh.
A continuacin, se muestra esta tabla completa:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 73
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3.2.1.3 APLICAR KARNAUGH
A cada entrada J-K debemos de aplicar Karnaugh para determinar su funcin lgica.
Empecemos con J2 y K2. Recuerde que cada X se toma (0 o 1) como mejor
convenga.
Presente FF2
Q2 Q1 Q0 J2 K2
0 0 0 0 X
0 0 1 0 X0 1 0 0 X
0 1 1 1 X
1 0 0 X 0
1 0 1 X 0
1 1 0 X 0
1 1 1 x 1
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Para J2: El valor de X en el casillero 7 conviene que sea 1 para asociarlo con el 1 del
casillero 3 y las dems X se consideran ceros.
Por lo tanto, J2 = Q1.Q0
Para K2: El valor de X en el casillero 3 conviene que sea 1 para asociarlo con el 1 del
casillero 7 y las dems X se consideran ceros.
Por lo tanto, K2 = Q1.Q0
Repitamos el proceso para J1 y K1
Presente FF1
Q2 Q1 Q0 J1 K1
0 0 0 0 X
0 0 1 1 X
0 1 0 X 0
0 1 1 X 11 0 0 0 X
1 0 1 1 X
1 1 0 X 0
1 1 1 x 1
Para J1: El valor de las X en los casilleros 3 y 7 convienen que sean 1 para asociarlos
con los 1 de los casilleros 1 y 5. Las dems X sern ceros.
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Por lo tanto, J1 = Q0
Para K1: El valor de las X en los casilleros 1 y 5 convienen que sean 1 para asociarlos
con los 1 de los casilleros 3 y 7. Las dems X sern ceros.
Por lo tanto, K1 = Q0
Terminemos el proceso con J0 y K0
Presente FF0
Q2 Q1 Q0 J0 K0
0 0 0 1 X
0 0 1 X 1
0 1 0 1 X
0 1 1 X 1
1 0 0 1 X
1 0 1 X 1
1 1 0 1 X1 1 1 x 1
Para este caso particular de J0 y K0, conviene que todas las X sean 1; por lo tanto, la
funcin de J0 y K0 siempre es 1, sin importar la secuencia de la cuenta.
J0 = K0 = 1
Es decir, estas dos entradas se conectan a +5V.
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3.2.1.4 GRAFICA DEL CIRCUITO
El Clock (clk) aplicado a los flip flops determinar la rapidez con la que se desarrolle la
cuenta. A mayor frecuencia, ms rpido la cuenta. En esta entrada de reloj, se puede
colocar un Timer 555 en configuracin astable con una frecuencia de 1Hz. As, cada
valor de la cuenta se mostrara por 1 segundo.
3.2.2 CONTADOR BINARIO DE 4 BITS
Existen contadores binarios especializados como el 7493. Este cuenta
ascendentemente de 0000 a 1111 y repite la cuenta indefinidamente.
3.2.2.1 DISPOSICIN DE CONTACTOS
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-QD QC QB QA: estas son las salidas por donde se muestra la cuenta.
-CKA: Esta es la entrada de reloj para el primer mdulo interno de 1 bit. Aqu debemos
aplicar nuestra entrada de reloj.
-CKB: Esta es la entrada de reloj para el segundo mdulo interno de 3 bits. Esta se
debe conectar con la salida QA.
-R0(1) R0(2)Son las entradas de reinicio, cada vez que estas dos entradas se fijan a 1
el contador reinicia a 0000.
-VCCes el terminal de polarizacin positiva, hay que conectarla a +5V.
-GNDes el terminal GND.
-NCterminales sin aplicacin, dejarlos al aire.
3.2.2.2 CONTADOR DE 0 A 15 (0000 a 1111)
El siguiente esquema muestra la conexin de este contador de 0 a 15:
Por cada pulso recibido en la entrada de reloj CKA, las salidas (QD, QC, QB y QA)
aumentan en 1 su valor. Cada vez que las entradas R0 reciban un 1 la cuenta
reiniciar a 0. Estas entradas normalmente se adaptan a un pulsador, desde el cual en
cualquier momento se puede reiniciar la cuenta.
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3.2.2.3 CONTADOR DE 0 A 11 (0000 a 1011)
Si caprichosamente quisiramos que el contador slo llegue a 11, tendramos que
truncar su cuenta; para ello; sera necesario emplear puertas lgicas que apliquen un 1
sobre las entradas R0 cuando el valor siguiente de la cuenta aparece. En este caso, el
valor siguiente de la cuenta es 12. Este debe utilizarse para enviar un 1 sobre las
entradas de reinicio, logrando que la cuenta regrese a 0, tal como se muestra en el
siguiente circuito:
El valor 12 justamente es cuando QD y QC son unos. La puerta and genera un uno.
En ese nico caso, causa el reinicio de la cuenta.
3.2.2.4 CONTADOR DE 0 A 255 (00000000 a 11111111)
Para esto, se requieren dos contadores 7493 conectados en cascada, tal como se
muestra en el siguiente circuito:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 79
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3.2.3 CONTADOR BCD
El contador BCD es de 4 bits, pero su cuenta slo la realiza de 0 a 9. El circuito
integrado especializado es el 7490. Es muy parecido al 7493, pero sus aplicaciones
estn destinadas para las cuentas decimales (nuestro sistema de numeracin).
3.2.3.1 DISPOSICIN DE CONTACTOS
-QD QC QB QA: estas son las salidas por donde se muestra la cuenta.
-CKA: Esta es la entrada de reloj para el primer mdulo interno de 1 bit. Aqu debemos
aplicar nuestra entrada de reloj.
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-CKB: Esta es la entrada de reloj para el segundo mdulo interno de 3 bits. Esta se
debe conectar con la salida QA.
-R0(1) R0(2)Son las entradas de reinicio. Cada vez que estas dos entradas se fijan a
1 el contador reinicia a 0000.
-R9(1) R0(2)Son las entradas de recuenta, cada vez que estas dos entradas se fijan a
1 el contador reinicia a 1001 (9).
-VCCes el terminal de polarizacin positiva, hay que conectarla a +5V.
-GNDes el terminal GND.
-NCterminales sin aplicacin, dejarlos al aire.
3.2.3.2 CONTADOR DE 0 A 9 (0000 a 1001)
El siguiente esquema muestra la conexin de este contador de 0 a 9:
3.2.3.3 CONTADOR DE 00 A 99 (0000 0000 a 1001 1001)
Para esto, se requieren dos contadores 7490 conectados en cascada, tal como se
muestra en el siguiente circuito:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 81
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3.2.4 CONTADOR ASCENDENTE DESCENDENTE
Existen contadores especializados como el 74193 que pueden realizar una cuentaascendente, pero tambin descendente. En este caso, el contador realiza su cuenta
ascendente de 0 a 15 y descendentemente de 15 a 0.
3.2.4.1 DISPOSICIN DE CONTACTOS
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CIRCUITOS DIGITALES I I 83
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del siguiente contador, mientras que TCD a DN. De ese modo, se puede seguir
interconectando los contadores.
BORRADO DE CUENTA
La entrada MR permite resetear las salidas a 0000. Para esto hay que inyectar un
pulso instantneo en estado alto (1) sobre este pin. Si esta lnea se mantiene en 1, el
contador no funcionar y permanecer con sus bits de cuenta en 0000. Para que la
cuenta se realice normalmente, la entrada MR debe permanecer en estado 0.
CARGA PROGRAMABLE
Las entradas PL y D3, D2, D1 y D0permiten en cualquier momento cargar un nmero
binario prefijado, para que el contador contine su cuenta a partir de este nmero. El
nmero prefijado se configura a travs de las 4 lneas D3, D2, D1 y D0 (el nmero que
se requiera) y la carga de este se produce cuando se aplica un pulso instantneo en
estado bajo (0) sobre la entrada PL. Si PL se mantiene en estado 0, el contador no
funcionar y mantendr sus bits de cuenta con el nmero prefijado. Para que la cuenta
se realice normalmente, la entrada PL debe permanecer en estado 1.
3.2.4.3 CUENTA ASCENDENTE BINARIA (0000 a 11111)
A continuacin, se muestran las conexiones necesarias para realizar con el contador
74193 una cuenta ascendente de 4 bits:
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3.2.4.4 CUENTA DESCENDENTE BINARIA (1111 a 0000)
A continuacin, se muestran las conexiones necesarias para realizar con el contador
74193 una cuenta descendente de 4 bits:
3.2.4.5 CUENTA ASCENDENTE DESCENDENTE BCD (0000 0000 a 1001 1001)
A continuacin, se muestran las conexiones necesarias para realizar con el contador
74192 una cuenta de este tipo:
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CIRCUITOS DIGITALES I I 85
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Por supuesto que ambas entradas de reloj (UP DN) no pueden recibir impulsos
de cuenta al mismo instante. En efecto, cuando una de estas est operando, la
otra debe desactivarse.
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Res!e"
Los contadores son sistemas de cuenta que se disean con Flip flops. Su funcin
es contabilizar los impulsos digitales que estos reciben por su entrada de reloj;
asimismo, pueden aumentar o disminuir el valor de su cuenta, depende de su
diseo.
Existen contadores especializados como el 7493 contador binario ascendente que
cuenta de 0 a 15, el 7490 contador ascendente BCD que cuenta de 0 a 9, el 74193contador ascendente/descendente programable que cuenta de 0 a 15 y de 15 a 0,
y el 74192 que tambin es un contador ascendente/descendente pero BCD, es
decir, cuenta de 0 a 9 y de 9 a 0.
Para ampliar las capacidades de cuenta se deben conectar los contadores en
cascada y si se desea truncar la cuanta en algn nmero, debemos utilizar el valor
siguiente nmero de la cuenta para generar, a travs de puertas lgicas, un
impulso (1) que se aplique sobre la lnea de reinicio del contador.
Si desea saber ms acerca de estos temas, puede consultar las siguientes
pginas:
http://www.ace.ual.es/~vruiz/docencia/laboratorio_estructura/practicas/html/node53.
html
Aqu hallar informacin sobre cmo se disea un contador binario sncrono
ascendente.
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CIRCUITOS DIGITALES I I 87
CIBERTEC CARRERAS PROFESIONALES
SISTEMAS DE ACCESO A UN CANAL
LOGRO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Al trmino de la unidad, el alumno disea sistemas de acceso a un canal
aplicando multiplexores y demultiplexores.
TEMARIO Multiplexores
Demultiplexores
ACTIVIDADES PROPUESTAS
Los alumnos implementan mediante software de simulacin sistemas de
multiplexaje y demultiplexaje.
Los alumnos implementan dichos circuitos en protoboards.
UNIDAD DE
APRENDIZAJE
4
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
4.1 MULTIPLEXORES
Un multiplexor es un dispositivo que recibe mltiples entradas y las rene para
transmitirlas por una nica salida. Obviamente, no es posible transmitir a todas las
entradas a la vez por este nico canal de salida. Una sola entrada a la vez tendr
acceso al canal y esto se logra a travs de lneas de control o entradas de seleccin.
Cada combinacin binaria sobre estas lneas elige a una de las entradas de datos que
se transmitir por el canal. La siguiente tabla muestra la relacin entre entradas de
datos y la cantidad de lneas de seleccin necesarias:
Bits de entrada Bits de seleccin
2 1
4 28 3
16 4
El multiplexor es como un switch electrnico que conmuta varias entradas para un solo
canal de salida de acuerdo con las lneas de seleccin.
4.1.1 MULTIPLEXOR DE 4 A 1
El siguiente multiplexor es capaz de multiplexar 4 entradas de datos (D3, D2 D1 y D0),
para lo cual necesita 2 lneas de seleccin (S1 y S0).
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CARRERAS PROFESIONALES CIBERTEC
4.1.2 MULTIPLEXOR DE 8 A 1
El siguiente multiplexor es capaz de multiplexar 8 entradas de datos (D7, D6, D5, D4,
D3, D2 D1 y D0), para lo cual necesita 3 lneas de seleccin (S2, S1 y S0).
Cada combinacin sobre las lneas de seleccin permite que slo una de las entradas
(D7, D6, D5, D4, D3, D2 D1 y D0) se traslade por el canal de salida Y.
4.1.2.1 TABLA DE VERDAD
La siguiente tabla de verdad establece la relacin entre las entradas de datos,