INFORME N°7
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Comparadores y Multiplexores QUINTO NEVÁREZ CAMILO SAUL 19 ENERO 2017 Resumen.- En la práctica realizada se observó el funcionamiento de dos circuitos lógicos combinacionales de mediana escala de integración como son: los comparadores y los multiplexores. El circuito implementado con un C.I 74LS85 (comparador) y un C.I 74LS157 (multiplexor) junto con otros elementos electrónicos y las conexiones adecuadas permitió comparar dos números binarios de 4 bits y visualizar el mayor entre los dos a través de dispositivos de salida como son los LEDs, con el circuito diseñado también se pudo visualizar, de igual forma a través de un LED, si ambos números eran iguales. Abstract. – In the practice, we observed the operation of two combinational logic circuits of medium scale integration such as: comparators and multiplexers. The circuit implemented with an IC 74LS85 (comparator) and an IC 74LS157 (multiplexer) along with other electronic elements and the appropriate connections allowed to compare two binary numbers of 4 bits and to visualize the higher one between the two through devices of exit like LEDs. With the circuit designed also could be visualized, in the same way through an LED, if both numbers were equal.
I. MARCO TEORICO Multiplexor Un multiplexor es un circuito lógico combinacional de mediana escala de integración que permite seleccionar información digital y transmitirla a través de una única salida. A los multiplexores también se los conoce como selectores de datos porque una vez que se selecciona la señal digital que se requiere transmitir las demás señales no tienen ningún efecto en la señal de salida del multiplexor.
Las líneas de entrada de datos se determinan por donde (n) es el número de entradas de selección de datos, es decir para dos entradas de selección de datos se puede tener = 4 líneas de entrada de datos. En la figura 1 se presenta el diagrama lógico de un multiplexor de 4 líneas de entrada de datos. [1]
Figura 1 Multiplexor 4 entradas
Multiplexor 74LS157 Para la implementación del circuito diseñado en la práctica se utilizó un CI 74LS157 el cual contiene cuatro multiplexores con dos entradas de datos cada uno. La entrada de selección de datos es la misma para todos los multiplexores que conforman este integrado, donde las 4 primeras entradas se activan a nivel bajo (0) y las 4 restantes se activan a nivel alto (1). La activación de los multiplexores en general se da mediante un terminal denominado “ENABLE”, el cual debe encontrarse activo a nivel bajo (0). En la figura 2 que se presenta a continuación se observa el diagrama de pines de este CI, el cual fue utilizado también para el desarrollo de la práctica. [2]
Los tres componentes más importantes de un multiplexor son: 1. Líneas de entrada de datos (al menos 2): estas líneas contienen la información digital o señales que se puede transmitir a la línea de salida. 2. Entrada de selección de datos: esta entrada selecciona una única línea de entrada de datos para ser transmitida, dejando sin efecto las otras líneas de entrada de datos. 3. Línea de salida: contiene la señal de la línea de entrada de datos seleccionada por la entrada de selección de datos.
Figura 2 Diagrama de pines C.I. 74LS157
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ESFOT Comparador
Un comparador es un circuito lógico combinacional de mediana escala de integración que permite obtener la relación que tienen las magnitudes de dos números binarios. Esta relación puede ser de igualdad o de desigualdad, en otras palabras con este circuito lógico se puede saber si dos números son iguales y cuál de los dos es mayor o menor. La figura 3 presenta el símbolo lógico de un comparador de 4 bits. [3]
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II. CIRCUITOS IMPLEMENTADOS CIRCUITO 1: COMPARADOR DE DOS NÚMEROS BINARIOS DE 4 BITS (INDICA EL MAYOR) En el anexo 1 se presenta la simulación del circuito 1 diseñado; el cual permite comparar dos números binarios de 4 bits y visualizar cuál de los dos es el mayor a través de LEDs. Además se indican los elementos utilizados para la implementación del circuito y sus características principales.
III. ANALISIS DE RESULTADOS CIRCUITO 1: COMPARADOR DE DOS NÚMEROS BINARIOS DE 4 BITS (INDICA EL MAYOR)
Figura 3 Símbolo lógico comparador 4 bits
La tabla 1 presentada a continuación muestra los resultados obtenidos en la práctica donde se ingresó dos números binarios de 4 bits y se verificó que la salida muestre el número mayor entre los dos números binarios ingresados (este procedimiento se lo realizo para 4 casos).
Comparador 74LS85 Para el desarrollo de la práctica se utilizó un CI 74LS85 el cual tiene el mismo funcionamiento de un comparador común como el descrito anteriormente. Una característica de este comparador es que tiene 3 pines de entrada de comparación los cuales se pueden conectar en cascada con otro comparador de igual código y de esta manera comparar dos números binarios de más bits (en el caso que se conecten dos CI se pueden comparar dos números binarios de 8 bits). La figura 4 que se muestra a continuación presenta el símbolo lógico y el diagrama lógico de este comparador. [4]
Tabla 1 Resultados Obtenidos
Números binarios ingresados A (IN) B (IN) 1000 0011 1010 1010 1001 1110 0111 0111
Resultado obtenido en los LEDs OUT 1000 1010 1110 0111
Para el diseño del circuito se empleó la configuración pull-up por lo tanto cuando los interruptores están abiertos el valor de salida es un 1 lógico. El quinto LED que se conecta directamente en el comparador en los circuitos de simulación que se presentan más adelante sirve para indicar que ambos números binarios ingresados son del mismo valor; en la tabla de resultados se presentan dos casos donde los números ingresados son iguales. Con el fin de explicar detalladamente el funcionamiento del circuito diseñado en la práctica y los resultados obtenidos en la misma a continuación se presenta la simulación de cada caso.
Figura 4 Comparador 4 bits.
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Caso 1 A=1000 B=0011
Caso 3 A=1001 B=1110
La simulación 1 presenta el primer caso donde A=8 y B=3 (en números decimales), por lo tanto la salida muestra el mayor es decir el 8, como se observa en los LEDs el número de salida es el 8 (1000), indicando que el circuito funciona. Además como los números son diferentes el quinto LED no se enciende.
La simulación 3 presenta el tercer caso donde A=9 y B=14 (en números decimales), por lo tanto la salida muestra el mayor es decir el 14 (1110), indicando que el circuito funciona. Además como los números son diferentes el quinto LED no se enciende.
Simulación 3 Tercer Caso Simulación 1 Primer caso
Caso 4 A=0111 B=0111
Caso 2 A=1010 B=1010 La simulación 1 presenta el segundo caso donde A=10 y B=10 (en números decimales), en este caso ambos números binarios son iguales, como se observa en los LEDs el número de salida es el 10 (1010), indicando que el circuito funciona. Además como los números son iguales el quinto LED se enciende.
La simulación 4 presenta el cuarto caso donde A=7 y B=7 (en números decimales), en este caso ambos números binarios son iguales, como se observa en los LEDs el número de salida es el 7 (0111), indicando que el circuito funciona. Además como los números son iguales el quinto LED se enciende
Simulación 4 Cuarto caso Simulación 2 Segundo caso
Consideraciones generales: -
Como se observa en las simulaciones el circuito funciona correctamente ya que sea el número A o el número B, en la salida se muestra el número mayor, además el LED que identifica la igualdad también funciona correctamente.
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IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones: -
El multiplexor funciona tal y como se indica en la teoría, como un selector de datos, es por esa razón que se pudo obtener a la salida del circuito diseñado únicamente las señales del número mayor, aislando o dejando sin efecto alguno la señal del número menor.
-
El circuito integrado comparador es muy eficiente y facilita mucho la comparación de dos números binarios, tal es así que para desarrollar un comparador como el utilizado en la práctica con compuertas básicas, se necesitaría de más de una decena de compuertas XOR lo que resultaría además de costoso, complejo de implementar.
-
Es importante conocer y tener claro como es el funcionamiento de los diferentes circuitos combinacionales de mediana escala de integración ya que nos permiten desarrollar aplicaciones muy interesantes y útiles como en la práctica, donde solo se necesitó dos CI para diseñar un circuito digital de cierta manera complejo por su modo de operación.
Recomendaciones: -
Al implementar los circuitos propuestos en las prácticas, es necesario tener el data sheet de todos los CI utilizados para observar el diagrama de pines de cada uno, sin embargo no hay que basarse únicamente en un data sheet o en el primero que se encuentre porque a veces presentan errores en la información. Para el CI 74LS157 el proveedor Motorola tiene 2 errores en el data sheet de este CI.
-
En circuitos integrados de mediana escala de integración se suele tener pines de activación (enable) los cuales pueden encontrarse activos a nivel alto o a nivel bajo, es imprescindible siempre considerar este pin al momento de armar el circuito; en el caso del multiplexor si este pin no se conecta a tierra o por error se conecta a la fuente el multiplexor no funciona ya que el enable en este multiplexor se encuentra activo a nivel bajo.
-
Colocar resistencias de protección antes de los LEDs y dimensionar correctamente las resistencias de PULL-UP o PULL DOWN es la recomendación que se incluye en todas las prácticas porque es fundamental para el correcto funcionamiento de los circuitos propuestos.
TEM425L - LCL V. BIBLIOGRAFIA
[1] Imagen obtenida de la diapositiva 15 de la presentación 09_LÓGICOS, Circuitos Lógicos, Ing. Alan Cuenca. [2] Imagen obtenida de la diapositiva 18 de la presentación 09_LÓGICOS, Circuitos Lógicos, Ing. Alan Cuenca. [3] Imagen obtenida de la diapositiva 07 de la presentación 12_LÓGICOS, Circuitos Lógicos del Ing. Alan Cuenca. [4] Imagen obtenida de la diapositiva 09 de la presentación 12_LÓGICOS, Circuitos Lógicos del Ing. Alan Cuenca. *El marco teórico es de autoria propia razón por la cual no se incluye bibliografia, la información para la elaboración del mismo fue obtenida de apuntes en clase y diapositivas enviadas por el Ing. Alan Cuenca en la clase de Circuitos Lógicos.
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VI. ANEXOS Anexo 1 CIRCUITO 1: COMPARADOR DE DOS NÚMEROS BINARIOS DE 4 BITS (INDICA EL MAYOR)
Circuito 1: el presente circuito es la representación del circuito 1 implementado en la práctica donde se tienen las entradas del primer número binario: A3, A2, A1, A0 y del segundo número binario: B3, B2, B1, B0 además de las salidas: F3, F2, F1, F0 y Z, las cuales se pueden apreciar a través de los LEDs, la configuración es pull-up con resistencias de 1kohm y resistencias de protección de los LEDs de 330ohm. Como se puede observar el enable del multiplexor se encuentra activo a nivel bajo es decir conectado a tierra. Además se observa el correcto funcionamiento del circuito ya que al estar todas las entradas de ambos números activas a nivel alto (ambos números binarios son 1111), se refleja en la salida el número binario 1111 y además se activa la salida Z, (último LED de izquierda a derecha) que indica la igualdad de los dos números binarios de entrada.
R1(2)
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
1k
1k
1k
1k
1k
1k
1k
1k
U4 2 3 5 6 11 10 14 13
1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B
1 15
1Y 2Y 3Y 4Y
4 7 9 12
A/B E
R21
R20
R19
R18
330
330
330
330
R9 330
74157
U3 10 12 13 15 9 11 14 1 2 3 4
A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 AB
QAB
D13
D12
D11
D10
D9
LED-RED
LED-RED
LED-RED
LED-RED
LED-GREEN
7 6 5
5 6 7 8
5 6 7 8
7485
OFF
OFF
DSW1 DIPSW_4
DIPSW_4
4 3 2 1
ON
ON
4 3 2 1
DSW2
Fuente Resistencias Resistencias Dip-switch
DC 5V (8) 1k (5) 330 ohm (2) 4 entradas
LED LED CI CI
(1) Verde (4) Rojos (1) 74LS157 (1) 74LS85
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INFORME N°7 Anexo 2 Hoja de datos
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