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INFORME PREVIO DE REGISTRO
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA
ASIGNATURA : SISTEMAS DIGITALES
GRUPO/TURNO: 90G / 11:00 – 14:00
PROFESOR : UTRILLA SALAZAR, DARIO
INTEGRANTES: RUIZ RODRIGUEZ OMAR ARTEMIO 1113220574
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
INFORME PREVIO DE REGISTROS
1. Describir el concepto de registro, analice su funcionamiento y
mencione los tipos característicos de los registros y analizar cada uno
de ellos (Los circuitos y sus características, tablas de estados y
diagramas de tiempo).
Un registro es un grupo de celdas de almacenamiento binario adecuadas
para mantener información binaria. Un grupo de flip flop constituye un
registro, ya que cada flip flop es una celda binaria capaz de almacenar un
bit de información. Un registro de n-bit tiene un grupo de n flip flop y es
capaz de almacenar cualquier información binaria que contenga n bits.
Además de los flip flop, un registro puede tener compuertas
combinacionales que realicen ciertas tareas de procesamiento de datos. En
su definición más amplia, un registro consta de un grupo de flip flop y
compuertas que efectúan una transición. Los flip flop mantiene la
información binaria y las compuertas controlan cuando y como se transfiere
información nueva al registro.
Están disponibles varios registros en la forma de circuito integrado (chip). El
registro más sencillo consta de flip flop solos sin ninguna compuerta
externa.
Tipos de registros de desplazamiento
Dependiendo 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 último
son accesibles externamente. Se emplean como líneas de retardo
digitales y en tareas de sincronización.
En cada pulso de reloj, se transfiere un bit de izquierda a derecha. Si
asumimos un dato que sea por ejemplo 1001, el bit menos
significativo del dato debe ser desplazado a través del registro desde
0FF hasta 3FF .
Figura 1
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos los flip flops,
pero solo la salida del último. Normalmente también existe una
entrada serie que solo altera el contenido del primer flip flop,
pudiendo funcionar como los del grupo anterior.
3 2 1 0, , D D D y D son las entradas en paralelo, donde 3D es el bit
más significativo y 0D el menos significativo. Para escribir los datos,
la línea 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 línea de control se coloca en alto (5 voltios). El registro
realiza un desplazamiento hacia la derecha cuando se aplica el pulso
de reloj.
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 número 1001 es desplazado hacia
las salidas “Q” del registro.
Figura 2
Figura 3
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son
accesibles. Se usan para cálculos aritméticos.
Las entradas paralelas se indican como “D” ( 3 2 1 0, ,D D D y D ) y las
salidas paralelas como “Q” ( 3Q , 2Q , 1Q y 0Q ). Una vez que se aplica
el pulso de reloj, toda la data aplicada en las entradas “D”, aparece
simultáneamente en la correspondiente salida “Q”.
2. Describir las características específicas 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 sincrónica con la
misma señal del reloj. Según 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, además de
bidireccionales permiten la carga en paralelo.
Figura 4
Figura 5
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Aplicaciones
Además de la conversión serie-paralelo y paralelo-serie, los registros
de desplazamiento tienen otras aplicaciones típicas:
Generador pseudoaleatorio: se construye con un registro de
desplazamiento, realimentando a la entrada una combinación
de varias salidas, normalmente un OR exclusivo entre ellas.
Multiplicador serie: se realiza la multiplicación 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 más significativo. Mediante un conversor se compara la
entrada analógica 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 señales de control. Para seleccionar el modo de
funcionamiento, dispone de dos líneas de control que van
conectadas a un multiplexor, estas líneas de control seleccionan la
forma de conectar los biestables y así funcionar de una forma u otra.
La siguiente figura muestra el bloque funcional de un registro
universal de 3 bits.
Figura 6
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Aplicaciones
Se utilizan donde se necesiten un almacenamiento temporal de
información, por ejemplo, conectados a las salidas de circuitos
combinacionales aritméticos para recoger el resultado de una
operación, para almacenar operaciones intermedias o proporcionar
información estable a un sistema de representación por display. Los
distintos registros comparten líneas comunes llamadas buses tanto
para recoger la información del bus como para volcar la información
al bus, pero no todos los registros a la vez, sino uno y después otro.
Mientras un registro vuelca su información al bus, otros registros
conectados al mismo bus permanecen en estado de alta impedancia.
También 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
opción de elegir la dirección en que se transmiten los datos. Estos
registros tienen una señal de control que permite seleccionar e
sentido de desplazamiento de los datos. En la figura se observa el
circuito lógico de un registro bidireccional de 4 bits.
Para propósitos de entender el funcionamiento de este registro se ha
dispuesto de forma vertical, para mostrar cómo se desplazan los
daos. Cuando la entrada / 'ABA ARR se encuentra en 1 lógico, los
datos se desplazan hacia abajo y cuando esta es 0 lógico los datos
se desplazan hacia arriba.
Figura 7
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Cuando la señal de control / 'ABA ARR es 1, las compuertas
marcadas con A se activan, permitiendo que el dato de cualquier flip
flop pase al flip flop inferior inmediatamente después de que ocurra
una transición positiva en la señal de reloj, de esta forma la
información se desplaza por las línea marcadas en azul que se
observan en la figura.
Cuando la señal de control / 'ABA ARR es 0, las compuertas
marcadas con B se activan y el dato de cualquier flip flop se pasa al
flip flop superior inmediatamente. Las líneas marcadas en rojo en la
figura indican el canal de transmisión de los datos de un flip flop a
otro para esta condición. Note que la compuertas marcadas como
A 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 técnicos 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 8
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Registro entrada serie/salida paralelo (74164 CMOS): 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.
Registro entrada paralelo/ salida serie (7494)
Figura 9
Figura 10
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
Registro universal (7495)
Registro universal (74194)
Figura 11
Figura 12
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
4. ¿Cuál es la diferencia entre un registro de desplazamiento y un
registro de almacenamiento; así como la diferencia entre un registro
universal y un registro direccionable? Muestre circuitos prácticos para
explicarlos.
La diferencia entre un registro de almacenamiento y desplazamiento radica
en la conexión de las entradas y salidas y de los flip flops que los
componen. En el registro de almacenamiento las entradas y salidas
asíncronas son independientes para cada flip flop mientras que en el de
desplazamiento están conectadas entre sí en serie o cascada.
La diferencia entre un registro universal y un registro direccional es que el
primero se puede modificar para que se funcione como cualquier tipo de
Fig.13 Registro de desplazamiento
Fig.14 Registro de almacenamiento
REGISTROS 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 IC’s: 74LS75, 7491, 74164, 74LS165,
74194, 74273, 74373, 74374, 74377; investigar sus características,
especificaciones técnicas. Analice circuitos prácticos 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 asíncrono pues
se activa con un enable y muestra los datos de entrada y salida.
Existe otro circuito integrado CMOS 4042 que tiene igualmente
cuatro cerrojos tipo D.
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 tipo
SR.
Fig.15 IC 74LS75
Fig.16 IC 7491
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74164: es un circuito integrado cuyo funcionamiento radica en su uso
como registro que procesa 8 bits con entrada en paralelo y salida en
serie; se encuentra compuesto por flip flop tipo JK.
74LS165: es un circuito integrado que funciona como un registro de
desplazamiento de 8 bits. Las entradas son del tipo paralelo y salida
serie; también admite una entrada opcional serie. Está compuesto
por flip flops de tipo JK.
74194: es un circuito integrado que posee 4 bits entradas de manera
paralela y salida de desplazamiento bidireccional. Cumple la función
de registro, conocido como registro universal pues cuenta con una
entrada de desplazamiento izquierdo y a su vez derecho como lo
mencionamos anteriormente (bidireccional).
Fig.17 IC 74164
Fig.18 IC 74165
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
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 configuración hace que sea ideal
para aplicaciones en las computadoras, que opera con o bits que
corresponden a un byte. La frecuencia máxima de operación de los
circuitos integrados de este tipo de numero normal es de 30 Mhz con
un consumo de 62 mA cada uno.
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 lógica 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 máxima de operación de este
circuito es de 50 Mhz con un consumo de 24 mA .
Fig.19 IC 74194
Fig.20 IC 74273
REGISTROS LAB. SISTEMAS DIGITALES
74374: es un integrado TTL formado por 8 flip flops tipo D, contando
con 20 pines. La frecuencia máxima de funcionamiento de este chip
es de 50 Mhz con un consumo de energía de 27 mA . Funciona de la
siguiente manera: este CI cuenta con 3 estados para la activación de
los flip flops que lo conforman, con ello forma un registro de
almacenamiento con 8 bits, su activación se da con una señal de
reloj.
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 2 6V a V .
Fig.21 IC 74373
Fig.22 IC 74374
