ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES
PREPARATORIO SISTEMAS DIGITALES
Práctica #: 10 Fecha de realización:
Tema: Diseño de registro de desplazamientos. 2015 / 06 / 02 / año mes día
Realizado por: Alumno(s) : Edison Saico
Grupo:
Gr7- 02
( Espacio Reservado ) Fecha de entrega: 2015 / 07 / 09 año mes día Sanción:
f. __________________________ Recibido por:
_____________________________________________________
Periodo:
2015-A
Preparatorio N°10 Tema: Diseño de registro de desplazamientos. Objetivos:
Familiarizar al estudiante con el diseño de registro de desplazamientos.
1. Investigue acerca de los registros de desplazamiento comerciales con carga paralela y salida serie y carga serie salida serie (74164, 74165, 74194, 74195, 74198). Tipos de registros de desplazamiento Serie-Serie: sólo la entrada del primer flip-flop y la salida del último son accesibles externamente. Se emplean como líneas de retardo digitales y en tareas de sincronización. Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos los flip-flops, pero sólo la salida del último. Normalmente también existe una entrada serie, que sólo altera el contenido del primer flip-flop, pudiendo funcionar como los del grupo anterior. Serie-Paralelo: son accesibles las salidas de todos los flip-flops, pero sólo la entrada del primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa, por ejemplo para conexiones serie como el RS232. Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para cálculos aritméticos. Registros de Desplazamientos. CI-74164 Es un registro de desplazamiento de 8 bits entrada serie salida paralelo. Este CI viene encapsulado en forma de DIP de 14 patillas, opera con una fuente de alimentación de +5V DC y opera disparado con flanco y solo permite la entrada de datos serie. El CI CMOS 74HC164 es un registro de desplazamiento disparado por flanco, que solo permite la entrada de datos en serie. Que proceden de cada uno de los 8 flip-flops internos y, por cada flip-flop hay disponible una salida (Q0 a Q7). Los datos se introducen bit a bit (serie) a través de cada una de las 2 entradas de datos (Dsa y Dsb) Estas 2 entradas pueden realizar la operación AND. Esto significa que una entrada puede utilizarse como entrada de habilitación de datos activa en un nivel ALTO, mientras que el dato serie se introduce por la segunda entrada de dato.
CI-74165 Son registros de desplazamiento de 8 Bit’s tipo PISO (Parallel In, Serial Out) entrada paralelo salida serie.
CI-74194 Este Registro de Desplazamiento de 4-bits, está diseñado para incorporar virtualmente todas las características que puede necesitar un diseñador de sistemas.
Tiene cuatro modos de operación distintos. - Carga paralela - Desplazamiento a la derecha [en la dirección desde QA hacia QD]. - Desplazamiento a la izquierda [en la dirección desde QD hacia QA]. - Reloj deshabilitado [no hace nada] Su tabla de función:
    
đ?‘‹ No importa (relevante) ↑ TransiciĂłn de bajo a alto đ?‘‘, đ?‘?, đ?‘?, đ?‘Ž Nivel de la entrada en estado estacionario en las entradas đ??ˇ, đ??ś, đ??ľ, đ??´ respectivamente. đ?‘„đ??ˇđ?‘œ, đ?‘„đ??śđ?‘œ, đ?‘„đ??ľđ?‘œ, đ?‘„đ??´đ?‘œ El nivel de đ?‘„đ??ˇ, đ?‘„đ??ś, đ?‘„đ??ľ, đ?‘„đ??´, respectivamente, antes de que se estabilicen las condiciones de estado estacionario de las entradas. đ?‘„đ??ˇđ?‘›, đ?‘„đ??śđ?‘›, đ?‘„đ??ľđ?‘›, đ?‘„đ??´đ?‘› El nivel de đ?‘„đ??ˇ, đ?‘„đ??ś, đ?‘„đ??ľ, đ?‘„đ??´, respectivamente, antes de la mĂĄs reciente transiciĂłn positiva del reloj. CI-74195 Es un Registro de Desplazamiento de acceso en paralelo de 4-bits. El desplazamiento es de QA hacia QD. La entrada de datos en serie es a travĂŠs de J y K.
La carga en paralelo se realiza poniendo los 4-bits de datos y colocando la entrada de carga/desplazamiento [S/L] en 0. La tabla de FunciĂłn es.
CI-74198 Es un MSI TTL de 8 bits que tiene capacidad para entrada en paralelo y salida también en paralelo. Obsérvese que es necesario un encapsulado de 24 patillas ya que son 16 las que se necesitan solo para las líneas de entrada-salida en paralelo, sino que también se puede utilizar para desplazar los datos a través del registro en cualquier sentido, lo que se conoce por desplazamiento reversible.
2. Utilizando flip-flops, realice el diseño de un registro de desplazamiento de 4 bits de carga serie y salida serie. Presente su solución en diagramas de bloques, diagrama esquemático y la respectiva simulación.
3. Utilizando flip-flops y circuitos MSI, realice el dise帽o de un registro de desplazamiento bidireccional (izquierda-derecha) de 4 bits. Presentar para su soluci贸n el diagrama de Bloques, el diagrama esquem谩tico y su simulaci贸n.
4. DiseĂąe un circuito secuencial sincrĂłnico (con flip-flops tipo J-K), que dispongan de una seĂąal de entrada: đ?‘żâŒŠđ?’•âŒŞ y una seĂąla de salida đ?’ ⌊đ?’•âŒŞ. La salida debe permanecer en 0 al menos que el circuito detecte la siguiente secuencia de entrada. t đ?‘‹ ⌊đ?‘Ą âŒŞ
0 1
1 1
2 0
3 1
4 1
5 0
6 0
Donde đ?’• representa cada pulso del reloj y đ?‘żâŒŠđ?’•âŒŞ es la seĂąal de entrada. Una vez que el circuito detecte la serie, la salida đ?’ ⌊đ?’•âŒŞ debe tomar el valor 1. AsĂ mismo, el sistema regresarĂĄ a su estado inicial, para empezar a detectar una nueva serie vĂĄlida
U6
7476
Q
7476
U7
16
1
K
Q
J
Q
9
14
12
6
CLK K
7476
U8
Q
7476
U9
J
Q
11
4
10
16
1
CLK K
Q
7476
U10
U5:A
2
U4:B
7
15
S
10
CLK
U4:A
2
4
J
S
6
11
S
12
Q
Q
R
K
U2:B
7
14
CLK
J
Q
15
CLK K
3
Q
9
S
2
1
S
16
15
?
R
K
U2:A Q
?
8
7476
10
CLK
J
?
R
Q
4
?
3
6
11
?
R
K
U1:B Q
R
12
S
14
CLK
J
R
S
9
3
NOT
15
8
1 16
Q
7
U1:A
2
U3
330
R
R2
J
3
4
?
8
?
14
7476
U11 R1 330 AND
AND
D1 LED-RED
AND AND AND AND
5. Realice el diseĂąo de una mĂĄquina secuencial que permita el ingreso a un computador el cual tiene dos entradas y dos salidas, tal como se indica en la figura. La entrada LL es una llave, y la entrada CL es el acceso para una clave secuencial: Secuencia: 1011 Para acceder al computador, la llave LL debe estar ingresada y la clave CL debe ser la correcta. Si la clave es sacada durante el ingreso y utilizaciĂłn del computador, ĂŠste se apaga debiendo ser reiniciado. AdemĂĄs, si la clave es incorrecta el circuito se bloquea hasta un nuevo reseteo del mismo. Diagrama de estados:
Tabla de estados: Ent act Est act
0
A
A/0
B
C/0
C
D/0
D
A/0
1 B/0 B/0 C/0 A/1
Asignaci贸n de estados:
Est
Asignaci贸n
A
0
B
0
C
1
D
1
0 1 0 1
Tabla de transici贸n de estados: Ent act
0
1
Est act Q1
Q0
0
0
00/0
0
1
10/0
1
0
11/0
1
1
00/0
01/0 01/0 10/0 00/1
Tabla de comportamiento de la red secuencial sincr贸nica: E n t a c t
Excit act
Est act
Est pr贸x
C L
Q 1
Q 0
Q 1 (t + 1 )
Q 0 (t + 1 )
H
B
J 1
K 1
J 0
K 0
0
0
0
0
0
0
1
0
x
0
X
0
0
1
1
0
0
1
1
x
x
1
0
1
0
1
1
0
1
x
0
1
X
0
1
1
0
0
0
1
x
1
x
1
1
0
0
0
1
0
1
0
x
1
X
1
0
1
0
1
0
1
0
x
x
0
1
1
0
1
0
0
1
x
0
0
X
1
1
1
0
0
1
0
x
1
X
1
Mapas de Karnaugh:
Sal act
Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0
1
1
x
x
x
x
̅̅ 𝑄0 𝐽1 = ̅̅ 𝐶𝐿 Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0 x
x
1
1 x
x
1
𝐾1 = 𝑄0 Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0
x
x
1 1
x
x
1
𝐽0 = 𝐶𝐿 ⊕ 𝑄1 Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0 x 1 x
1
1
x
1
x
̅̅̅̅ 𝐾0 = 𝑄1 + 𝐶𝐿 Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0 1
1
𝐻 = 𝐶𝐿𝑄0 𝑄1 Q1Q0 CL
0 0 0 1 1 1 1 0 0 1
1
1 1
1
1
1 1
̅̅ + 𝑄1 ̅̅̅ 𝐵 = ̅̅̅ 𝑄1 + ̅̅ 𝐶𝐿 𝑄0 El circuito:
Bibliografía: Apuntes de clases con el Ing. Ramiro Morejón en Sistemas Digitales. Libro de Sistemas Digitales, Ing. Carlos Novillo M. (Capítulo 4).