Universidad Nacional del Callao

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICAE.A.P. de Ingeniera Electrnica

Curso: SISTEMAS DIGITALES

Tema: PREINFORME LABORATORIO 3 SISTEMAS DIGITALESREGISTROS

Profesor: Dario Utrilla

Acevedo Alumno: Alumno: VIZARRES VALENTIN ERICK

Abril del 2015

INFORME PREVIO DE REGISTRO

REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

PREINFORME LABORATORIO 3 SISTEMAS DIGITALESREGISTROS

1. Describir el concepto de registro, analice su funcionamiento y mencione los tipos caractersticos de los registros y analizar cada uno de ellos (Los circuitos y sus caractersticas, tablas de estados y diagramas de tiempo).

Un registro es un grupo de celdas de almacenamiento binario adecuadas para mantener informacin binaria. Un grupo de flip flop constituye un registro, ya que cada flip flop es una celda binaria capaz de almacenar un bit de informacin. Un registro de n-bit tiene un grupo de n flip flop y es capaz de almacenar cualquier informacin binaria que contenga n bits. Adems de los flip flop, un registro puede tener compuertas combinacionales que realicen ciertas tareas de procesamiento de datos. En su definicin ms amplia, un registro consta de un grupo de flip flop y compuertas que efectan una transicin. Los flip flop mantiene la informacin binaria y las compuertas controlan cuando y como se transfiere informacin nueva al registro.Estn disponibles varios registros en la forma de circuito integrado (chip). El registro ms sencillo consta de flip flop solos sin ninguna compuertaexterna.

Figura 1

Tipos de registros de desplazamientoDependiendo del tipo de entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican como: Serie-Serie: solo la entrada del primer flip flop y la salida del ltimo son accesibles externamente. Se emplean como lneas de retardo digitales y en tareas de sincronizacin.En cada pulso de reloj, se transfiere un bit de izquierda a derecha. Si asumimos un dato que sea por ejemplo 1001, el bit menossignificativo del dato debe ser desplazado a travs del registro desdeFF 0 hasta

FF 3 .REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Figura 2 Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos los flip flops, pero solo la salida del ltimo. Normalmente tambin existe una entrada serie que solo altera el contenido del primer flip flop,pudiendo funcionar como los del grupo anterior.D3 ,

D2 , D1

y D0

son las entradas en paralelo, donde

D3 es el bitms significativo y

D0 el menos significativo. Para escribir los datos,la lnea de control WRITE/SHIFT se coloca en bajo (0 voltios) y la DATA se introduce con un pulso de reloj. La DATA se desplaza cuando la lnea de control se coloca en alto (5 voltios). El registro realiza un desplazamiento hacia la derecha cuando se aplica el pulsode reloj.

Figura 3

Serie-Paralelo: son accesibles las salidas de todos los flip flops, pero la entrada del primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa.En la figura 4 se puede ver que el nmero 1001 es desplazado hacialas salidas Q del registro.REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Figura 4

Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para clculos aritmticos.Las entradas paralelas se indican como D ( D3 ,

D2 ,

D1 y D0 ) y lassalidas paralelas como Q ( Q3 ,

Q2 , Q1

y Q0 ). Una vez que se aplicael pulso de reloj, toda la data aplicada en las entradas D, aparece simultneamente en la correspondiente salida Q.

Figura 5

2. Describir las caractersticas especficas de los registros: de desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable y sus aplicaciones.

Registro de desplazamiento: es un circuito digital secuencial consistente en una serie de biestables, generalmente de tipo D, conectados en cascada que bascula de forma sincrnica con la misma seal del reloj. Segn las conexiones entre los biestables, se tiene un desplazamiento a la izquierda de un conjunto de bits, multiplicado por 2, mientras que uno a la derecha divide entre 2. Existen registros de desplazamiento bidireccionales, que pueden funcionar en ambos sentidos. Los registros universales, adems de bidireccionales permiten la carga en paralelo.REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

AplicacionesAdems de la conversin serie-paralelo y paralelo-serie, los registros de desplazamiento tienen otras aplicaciones tpicas: Generador pseudoaleatorio: se construye con un registro dedesplazamiento, realimentando a la entrada una combinacin de varias salidas, normalmente un OR exclusivo entre ellas.Multiplicador serie: se realiza la multiplicacin mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384.Registro de aproximaciones sucesivas: se usa en conversores A/D. Se van calculando los bits sucesivamente, empezando por el ms significativo. Mediante un conversor se compara la entrada analgica con los resultados parciales, generando el siguiente bit.Retardo: se pueden utilizar para retardar un bit, un numero entero de ciclos de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en cascada, tantos como ciclos de reloj que deseemos retardar los bits).

Registro universal: se trata de un circuito integrado que dispone de un registro de desplazamiento, que permite carga serie, carga paralela, desplazamiento a izquierda y a derecha, mediante el uso de unas seales de control. Para seleccionar el modo de funcionamiento, dispone de dos lneas de control que van conectadas a un multiplexor, estas lneas de control seleccionan la forma de conectar los biestables y as funcionar de una forma u otra. La siguiente figura muestra el bloque funcional de un registrouniversal de 3 bits.

Figura 6REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

AplicacionesSe utilizan donde se necesiten un almacenamiento temporal de informacin, por ejemplo, conectados a las salidas de circuitos combinacionales aritmticos para recoger el resultado de una operacin, para almacenar operaciones intermedias o proporcionar informacin estable a un sistema de representacin por display. Los distintos registros comparten lneas comunes llamadas buses tanto para recoger la informacin del bus como para volcar la informacin al bus, pero no todos los registros a la vez, sino uno y despus otro. Mientras un registro vuelca su informacin al bus, otros registros conectados al mismo bus permanecen en estado de alta impedancia. Tambin se suele utilizar para almacenar datos y direcciones en las operaciones de escritura y lectura de las memorias por parte de los microprocesadores.

Registros de corrimiento bidireccionales: este tipo de registro tiene la opcin de elegir la direccin en que se transmiten los datos. Estos registros tienen una seal de control que permite seleccionar e sentido de desplazamiento de los datos. En la figura se observa elcircuito lgico de un registro bidireccional de 4 bits.

Figura 7

Para propsitos de entender el funcionamiento de este registro se ha dispuesto de forma vertical, para mostrar cmo se desplazan losdaos. Cuando la entrada

ABA / ARR '

se encuentra en 1 lgico, losdatos se desplazan hacia abajo y cuando esta es 0 lgico los datos se desplazan hacia arriba.REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Cuando la seal de control

ABA / ARR ' es 1, las compuertasmarcadas con A se activan, permitiendo que el dato de cualquier flip flop pase al flip flop inferior inmediatamente despus de que ocurra una transicin positiva en la seal de reloj, de esta forma la informacin se desplaza por las lnea marcadas en azul que se observan en la figura.Cuando la seal de control

ABA / ARR ' es 0, las compuertasmarcadas con B se activan y el dato de cualquier flip flop se pasa al flip flop superior inmediatamente. Las lneas marcadas en rojo en la figura indican el canal de transmisin de los datos de un flip flop a otro para esta condicin. Note que la compuertas marcadas comoA y B se activan de forma complementaria, es decir, mientras se activan aquellas marcadas como A , las marcadas como B se encuentran inactivas y viceversa.

3. De los manuales tcnicos obtener los IC TTL y CMOS que cumplen con las funciones de registros: de desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable, analice brevemente su tabla de verdad, diagrama de tiempo y funcionamiento.

Registros de almacenamiento con biestables por latch (7475 y 7477)

Figura 8REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Registro entrada serie/salida paralelo (74164 CMOS): es un registro de desplazamiento de 8 bits entrada serie salida paralelo. Este CIviene encapsulado en forma de DIP de 14 patillas, opera con unafuente de alimentacin de

5V DC y opera disparado con flanco ysolo permite la entrada de datos serie.

Figura 9

Registro entrada paralelo/ salida serie (7494)

Figura 10REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Registro universal (7495)

Figura 11

Registro universal (74194)

Figura 12REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

4. Cul es la diferencia entre un registro de desplazamiento y un registro de almacenamiento; as como la diferencia entre un registro universal y un registro direccionable? Muestre circuitos prcticos para explicarlos.

La diferencia entre un registro de almacenamiento y desplazamiento radica en la conexin de las entradas y salidas y de los flip flops que los componen. En el registro de almacenamiento las entradas y salidas asncronas son independientes para cada flip flop mientras que en el dedesplazamiento estn conectadas entre s en serie o cascada.

Fig.13 Registro de desplazamiento

Fig.14 Registro de almacenamiento

La diferencia entre un registro universal y un registro direccional es que el primero se puede modificar para que se funcione como cualquier tipo deREGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

registro de desplazamiento, como carga paralela o como memoria y el segundo solo sirve para modificar el desplazamiento de los datos.

5. Analice el funcionamiento de los ICs: 74LS75, 7491, 74164, 74LS165,74194, 74273, 74373, 74374, 74377; investigar sus caractersticas, especificaciones tcnicas. Analice circuitos prcticos con registros.

74LS75: es un circuito integrado compuesto por 4 latch tipo D, su funcionamiento es el de un registro de 4 bits del tipo asncrono pues se activa con un enable y muestra los datos de entrada y salida. Existe otro circuito integrado CMOS 4042 que tiene igualmentecuatro cerrojos tipo D.

Fig.15 IC 74LS75

7491: es un circuito integrado que funciona como registro de desplazamiento de 8 bits. Cuenta con 14 pines, siendo del tipo SISO. Se halla en la gama de los TTL y se compone por 8 flip flops del tipoSR.

Fig.16 IC 7491REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

74164: es un circuito integrado cuyo funcionamiento radica en su uso como registro que procesa 8 bits con entrada en paralelo y salida enserie; se encuentra compuesto por flip flop tipo JK.

Fig.17 IC 74164

74LS165: es un circuito integrado que funciona como un registro de desplazamiento de 8 bits. Las entradas son del tipo paralelo y salida serie; tambin admite una entrada opcional serie. Est compuestopor flip flops de tipo JK.

Fig.18 IC 74165

74194: es un circuito integrado que posee 4 bits entradas de manera paralela y salida de desplazamiento bidireccional. Cumple la funcin de registro, conocido como registro universal pues cuenta con una entrada de desplazamiento izquierdo y a su vez derecho como lo mencionamos anteriormente (bidireccional).REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Fig.19 IC 74194

74273: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flop tipo D.Funciona como un registro paralelo de 8 bits con una entrada de reloj y una entrada de master reset, esta configuracin hace que sea ideal para aplicaciones en las computadoras, que opera con o bits que corresponden a un byte. La frecuencia mxima de operacin de los circuitos integrados de este tipo de numero normal es de 30 Mhz conun consumo de 62 mA cada uno.

Fig.20 IC 74273

74373: es un circuito integrado importante ya que es compatible con circuito de puertas paralelos de los ordenadores y por lo tanto pueden ser excitados directamente por los niveles de la lgica en un PC. Funciona como registro que contiene 8 latch con salida tri- estado (transparente). Se puede utilizar para trabajar con un byte de longitud, sin problemas. La frecuencia mxima de operacin de estecircuito es de 50 Mhz con un consumo de 24 mA .REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES

Fig.21 IC 74373

74374: es un integrado TTL formado por 8 flip flops tipo D, contando con 20 pines. La frecuencia mxima de funcionamiento de este chip es de 50 Mhz con un consumo de energa de 27 mA . Funciona de la siguiente manera: este CI cuenta con 3 estados para la activacin de los flip flops que lo conforman, con ello forma un registro dealmacenamiento con 8 bits, su activacin se da con una seal dereloj.

Fig.22 IC 74374

74377: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flops tipo D con habilitador (enable). Son similares a los 74273, poseen un amplio rango de voltaje operativo de 2V a 6V .