Informen8 digitales

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES

INFORME SISTEMAS DIGITALES

Práctica # 08:

Tema: Diseño Flip-Flops.

Realizado por:

Alumno (s): Saico Edison Roberto Arroba

Grupo:

Fecha de entrega: 2015 / 06 / 25 Año Mes Día

GR6-1

f. ______________________ Recibido por:

Sanción:

QUITO-ECUADOR 2015-A

INFORME Tema: Diseño Flip-Flops.

Objetivo:  Entender el diseño y funcionamiento de multivibradores biestables, más conocidos como Flip – Flops, así como su utilidad práctica.

CUESTIONARIO 1. Haga el análisis de los resultados obtenidos en ésta práctica. Comente las modificaciones hechas a su circuito y las causas que las motivaron.

No se realizó ningún cambio en el circuito diseñado inicialmente, los únicos problemas que se presentaron se debían a que algunos cables no se encontraban bien conectando, lo cual impedía el correcto funcionamiento del contador.

Para la práctica realizada se puede decir que los circuitos implementados ayudan al entendimiento básico de algunas operaciones con los flip-flops. Algunos de los circuitos realizados y presentados en la práctica, nos muestran cómo utilizar una señal de reloj para establecer un circuito sincrónico, así mismo se realizó un circuito en el cual la señal de reloj era innecesaria lo que se llama un circuito asincrónico.

El diseño del contador sirve para darnos cuenta de la verdadera utilización en una forma más práctica de los flip-flops, los mismos que acoplados unos con otros pueden resultar muy útiles como por ejemplo en el caso de un cronómetro o del circuito que se implementó en el laboratorio que para la práctica respectiva fue un contador de módulo 109.

2. Investigue acerca de la utilidad de los flip-flops en circuitos prácticos.

Todos los circuitos digitales utilizan datos binarios para funcionar correctamente, los circuitos están diseñados para contar, sumar, separar, etc. los datos según nuestras necesidades, pero por el tipo de funcionamiento de las compuertas digitales, los datos presentes en las salidas de las mismas, cambian de acuerdo con sus entradas, y no hay manera de evitarlo, si las entradas cambian, las salidas lo harán también, entonces ¿Cómo podemos hacer para mantener un dato o serie de datos en un lugar hasta que los necesitemos?

La respuesta son las memorias, básicamente son sistemas que pueden almacenar uno o más datos evitando que se pierdan, hasta que nosotros lo consideremos necesario, es decir, pueden variar su contenido a nuestra voluntad.

El corazón de una memoria son los Flip-Flops, este circuito es una combinación de compuertas lógicas, A diferencia de las características de las compuertas solas, si se unen

de cierta manera, estas pueden almacenar datos que podemos manipular con reglas preestablecidas por el circuito mismo.

Esta es la representaciĂłn general par un Flip-Flops (comĂşnmente llamado "FF")

Los FF pueden tener varias entradas, dependiendo del tipo de las funciones internas que realice, y tiene dos salidas: La salida “Qâ€? (salida normal) La salida “đ?‘„Ě…â€? (salida Invertida o Negada) Las salidas de los FF sĂłlo pueden tener dos estados (binario) y siempre tienen valores contrarios.

El FF tambiĂŠn es conocido como: "Registro BĂĄsico" tĂŠrmino utilizado para la forma mĂĄs sencilla de un FF. "Multivibrador Biestable" tĂŠrmino pocas veces utilizado para describir a un Flip-Flop.

3. Explique porque considera al Flip-Flop como la unidad bĂĄsica de memoria.

En los circuitos combinacionales cuyas salidas dependen Ăşnicamente de los estados presentes en las entradas, por tanto para cualquier condiciĂłn anterior que haya tenido no tiene ningĂşn efecto debido a que estos circuitos lĂłgicos no tienen memoria.

Mientras que los Flip-Flops son circuitos secuenciales donde las salidas dependen necesariamente de la secuencia que haya tenido en memoria para cada una de las entradas.

De esta manera los Flip-Flops son conocidos como la unidad bĂĄsica de memoria, por la capacidad de almacenar 1 Bit (Binary Digit Ăł DĂ­gito Binario), dando asĂ­ la unidad mĂ­nima de memoria utilizada ya en dispositivos de almacenamiento.

4. Consulte sobre los circuitos detectores de flanco para flip-flops.

DetecciĂłn de flancos: El mĂŠtodo de sincronizaciĂłn de variables asincrĂłnicas independientes mediante un solo Biestable es adecuado para variables activas por nivel, pero cuando es necesario detectar los flancos de una variable de entrada, se pueden utilizar dos mĂŠtodos:

Dos Biestable, que almacenan el estado variable en dos instantes (ciclos de reloj) consecutivos Flanco ascendente: đ?‘‹đ?‘– ↑= đ?‘‹â€˛đ?‘–đ?‘Ąâˆ’1 đ?‘‹đ?‘–đ?‘Ą Flanco descendente: đ?‘‹đ?‘– ↓= đ?‘‹đ?‘–đ?‘Ąâˆ’1 đ?‘‹â€˛đ?‘–đ?‘Ą Dos estados consecutivos del grafo de una mĂĄquina de estados a la que se conecten la entrada.

Los dos estados del Sistema Secuencial detectan los dos diferentes estados de la variable de entrada en dos instantes (ciclos de reloj) consecutivos.

Flanco ascendente: Flanco descendente:

0- > 1 1- > 0

En este caso sigue siendo necesario sincronizar la variable d entrada al menos mediante un Biestable, antes de conectarla a la mĂĄquina de estados.

Circuito detector de flancos

Cronograma del funcionamiento del circuito detector de flancos basado en dos Biestables.

5. Comente la siguiente afirmaciĂłn: “Los flip-flops son la base de las memoriasâ€?.

La afirmaciĂłn es bastante acertada debido a que primeramente en base a los flip-flops se crean las memorias mĂĄs complejas ya que estos elementos son capaces de almacenar el estado anterior, y llevarlo a la siguiente etapa ya sea en el estado original o con el estado negado.

Por esta razĂłn el corazĂłn de una memoria son los Flip-Flops, este circuito es una combinaciĂłn de compuertas lĂłgicas, a diferencia de las caracterĂ­sticas de las compuertas solas, si se unen de cierta manera, estas pueden almacenar datos que podemos manipular con reglas preestablecidas por el circuito mismo.

6. Utilizando flip-flops J-K, diseùe un contador sincrónico módulo 56, con control ascendente – descendente y control de arranque y detención. Presente su diseùo simulado en un paquete computacional.

Las funciones de las entradas J, K de cada flip – flop son: đ??˝0 = đ??ž0 = 1 đ??˝1 = đ??ž1 = đ?‘‹ ⊕ đ?‘„0 Ě…Ě…Ě…1 Ě…Ě…Ě… đ??˝2 = đ??ž2 = đ?‘‹Ě… đ?‘„1 đ?‘„0 + đ?‘‹đ?‘„ đ?‘„0 Ě…Ě…Ě…2 Ě…Ě…Ě… đ??˝3 = đ?‘‹Ě…đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 (Ě…Ě…Ě… đ?‘„5 + Ě…Ě…Ě… đ?‘„4 ) + đ?‘‹đ?‘„ đ?‘„1 Ě…Ě…Ě… đ?‘„0 (đ?‘„5 + đ?‘„4 ) Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… đ??ž3 = đ?‘‹đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 + đ?‘‹đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 Ě…Ě…Ě…3 Ě…Ě…Ě… đ??˝4 = đ?‘‹Ě…đ?‘„3 đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 + đ?‘‹đ?‘„ đ?‘„2 Ě…Ě…Ě… đ?‘„1 Ě…Ě…Ě… đ?‘„0 Ě…Ě…Ě…3 Ě…Ě…Ě… đ??ž4 = đ?‘‹Ě…đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 (đ?‘„5 + đ?‘„3 ) + đ?‘‹đ?‘„ đ?‘„2 Ě…Ě…Ě… đ?‘„1 Ě…Ě…Ě… đ?‘„0 Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… Ě…Ě…Ě… đ??˝5 = đ?‘‹đ?‘„4 đ?‘„3 đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 + đ?‘‹đ?‘„4 đ?‘„3 đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 Ě…Ě…Ě…4 Ě…Ě…Ě… đ??ž5 = đ?‘‹Ě…đ?‘„4 Ě…Ě…Ě… đ?‘„3 đ?‘„2 đ?‘„1 đ?‘„0 + đ?‘‹đ?‘„ đ?‘„3 Ě…Ě…Ě… đ?‘„2 Ě…Ě…Ě… đ?‘„1 Ě…Ě…Ě… đ?‘„0

GrĂĄfico, en ANEXO

Conclusiones y Recomendaciones: Por: Edison Saico. 

Una parte importante que ayuda a que funcionen los flip- flops como memorias, es la seĂąal de reloj y en algunos casos debemos variar la frecuencia para obtener el comportamiento deseado.



Las entradas asincrĂłnicas de los flip- flops, no dependen del tiempo como su nombre mismo lo dice, por esta razĂłn son muy Ăştiles para poder manipular externamente la respuesta que deseamos obtener.



Los flip-flops constituyen un elemento de memoria para un sistema digital, ya que las salidas dependen de los valores de las entradas y los valores anteriormente almacenados.



La realimentación es el fundamento de los flip-flops, y con lo que se tienen salidas complementadas en los flip-flops.



Se tienen valores en las entradas en los cuales se almacena datos, se ingresa datos y una condición prohibida en la cual el flip-flop no trabajará adecuadamente.

Por: Roberto Arroba 

La comprensión y el estudio de los flip flops, nos permiten comprender el funcionamiento más básico de memorias, que hoy en día se las utiliza.



Mediante flip flops JK se pueden realizar contadores ascendentes, como descendentes, debido a su comportamiento, que previamente se lo ha estudiado.



Se han podido estudiar, mediante la realización de circuitos combinacionales, los tipos de flip flops que existen y son útiles para distintos tipos de sistemas digitales.

Los contadores pueden ser ascendentes, si su contenido se incrementa con cada impulso, o descendentes, si su contenido disminuye. Esto depediendo de la aplicación a la que se le quiera incluir.



BIBLIOGRAFÍA Apuntes de clases con el Ing. Ramiro Morejón en Sistemas Digitales.

Libro de Sistemas Digitales, Ing. Carlos Novillo M. (Cap.2 – Cap.3- Cap.4). www.dte.uvigo.es/logica_programable/.../Sincronizacion.pdf http://www.fing.edu.uy/tecnoinf/mvd/cursos/arqcomp/material/teorico/arq-teorico09.pdf

http://www.ehu.eus/~jtpolagi/express/10.htm

ANEXO