UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA
INFORME PREVIO DE REGISTRO
ASIGNATURA :
SISTEMAS DIGITALES
GRUPO/TURNO:
90G / 11:00 – 11:00 – 14:00 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 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.
Figura 1
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 FF 0 hasta FF 3 .
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Figura 2
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. D3 , D2 , D1 y D0 son las entradas en paralelo, donde
más significativo y
D0 el
D3 es
el bit
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.
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 número 1001 es desplazado hacia las salidas “Q” del registro.
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Figura 4
Paralelo-Paralelo: Paralelo-Paralel o: tanto las entradas como accesibles. Se usan para cálculos aritméticos.
las
salidas
son
Las entradas paralelas se indican como “D” ( D3 , D2 , D1 y D0 ) y las salidas paralelas como “Q” ( Q3 , Q2 , Q1 y Q0 ). Una vez que se aplica el pulso de reloj, toda la data aplicada en las entradas “D”, aparece simultáneamente en la correspondiente salida “Q”.
Figura 5
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.
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Aplicaciones Aplicaciones Además de la conversión conversión serie-paralelo serie-paralelo y paralelo-serie, paralelo-serie, los registros 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 multiplicac ión mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384. Registro de aproximaciones sucesivas: se usa en conversores A/D. Se van calculando calculando los bits sucesivamente, sucesivamente, empezando 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 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
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Aplicaciones 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.
Figura 7
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 ABA / ARR ARR ' se encuentra en 1 lógico, los datos se desplazan hacia abajo y cuando esta es 0 lógico los datos se desplazan hacia arriba.
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Cuando la señal de control AB ABA A / AR ARR R ' 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 AB ABA A / AR ARR R ' 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 encuentran inactivas y viceversa.
A ,
las marcadas como
B
se
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
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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.
Figura 9
Registro entrada paralelo/ salida serie (7494)
Figura 10
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Registro universal (7495)
Figura 11
Registro universal (74194)
Figura 12
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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.
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 de
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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.
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 tipo SR.
Fig.16 IC 7491
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74164: es un circuito integrado 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.
Fig.17 IC 74164
74LS165: es un circuito integrado que funciona como un registro 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.
Fig.18 IC 74165
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).
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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 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 Mhz con un consumo de 62 mA cada uno.
Fig.20 IC 74273
74373: es un circuito integrado importante ya que es compatible 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 triestado (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 .
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Fig.21 IC 74373
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.
Fig.22 IC 74374
74377: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flops tipo D con con habilitador (enable). Son similares a los 74273, poseen un amplio rango de voltaje operativo de
2V a 6V .