Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la IngenieríaTrabajo práctico 2. Contadores Sistemas Lógicos Binarios ELEL-170 Integrantes: Fernando Nanco Andrés Sánchez Juan Luis Almendras Profesor: Dr. A. Madalinski 28/06/2012 es decir. por lo que se le agrego una compuerta NAND al contador ascendente y compuertas OR junto con un flip-flop D al contador descendente. mediante su diseño. pero para éste diseño se utilizo el flip-flop JK. siendo estos ascendentes y descendentes. pero la intención del informe era diseñar los contadores con flip-flops. El flip-flop D fue utilizado para crear un lapso de tiempo entre los pulsos del reloj. y flip flops. se da inicio a los contadores. destinado a comprender de mejor manera cómo funcionan los contadores. los cuales pueden ser de cualquier tipo. los sistemas digitales son muy utilizados y variados para diferentes tipos de aplicaciones las cuales en su mayoría son aplicadas en la industria y en mayor parte de los equipos electrónicos. junto con n gran aprendizaje sobre como funcionan los contadores y por sobre todo la dificultad para crear un contador descendente. Ambos contadores son de décadas. además de esto el diseño de un contador puede ser abarcado por un microcontrolador o algún tipo de dispositivo más avanzado.Resumen El presente informe trata sobre diseñar dos tipos de contadores: ascendente y descendente. Por otra parte en el desarrollo del diseño uno de los métodos utilizados fue mediante el análisis de impulsos y así ir creando las distintas compuertas como son las NAND. Comprendiendo la materia prima. Es por esto que a continuación le presentamos el siguiente trabajo. . utilizando flip flops. ya que había un salto de numeración en el contador desde 1 a 9 saltando el 0. sin embargo comparando costos y siendo una aplicación sencilla el diseño de estos dispositivos pueden ser empleados por flip flop que se pueden encontrar en forma comercial y a un bajo costo. INTRODUCCIÓN En la actualidad. analizando sus diagramas de impulso para poder obtener los números deseados. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios a lo propuesto para los diseños. de 0 a 9. pues primero contaban en hexadecimal (de 1 a F). utilizando una resistencia con un condensador. OR. Para una mayor comprensión de como funcionan los contadores se analiza desde uno de los componentes más esenciales que es el flip-flop. Luego se comprenderá que es lo que sucede al conectar estos flip-flops en cascada y para que uso se da en los contadores. Cabe mencionar que se pudo crear de otra manera este útimo. si no el más importante. al ir la entrada C de 1 a0 el flip-flop J-K tomará el estado Q=1 independientemente del estado en el que se encontraba anteriormente. (2) Cuando J=1 y K=0. Simbolo de un flip-flop JK. (3) Cuando J=0 y K=1. Este elemento es el flip-flop J-K y se representa con el símbolo de la figura 1: Figura 1. al ir la entrada C de 1 a 0 el flip-flop J-K tomará el estado Q=0 independientemente del estado en el que se encontraba anteriormente. Contadores Los flip-flop son uno de los elementos más importantes. Asimismo. Como puede verse en el símbolo del flip-flop J-K. J y K. este posee dos salidas complementarias Q y ̅ al junto con dos entradas. en el arsenal de los bloques fundamentales de los circuitos lógicos conocidos como secuenciales.El flip-flop J-K. (4) Cuando J=0 y K=0. al ir la entrada de la terminal de reloj C (clock) de 1 a 0 nada ocurre y el flip-flop J-K retiene el estado que poseía anteriormente. entonces tomará el estado Q=0 después de la transición. al ir la entrada C de 1 a 0 el flip-flop J-K tomará un estado opuesto a aquél en el cual se encontraba anteriormente. Las características del flip-flop J-K son las siguientes: (1) Cuando J=1 y K=1. En resumidas cuentas se hace una tabla de verdad para mayor comprensión. si se encontraba en el estadoQ=0 antes de la transición. Esto quiere decir que si antes de la transición en la terminal C de 1 a 0 el flip-flop J-K se encontraba en el estado Q=1. entonces tomará el estado Q=1 después de la transición. . Tabla de verdad Flip flop JK. Modo operación Mantenimiento Reset Set conmutación A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 Q 0 1 ̅̅̅̅̅̅̅ ̅ 1 0 ̅̅̅̅̅̅̅ Tabla 1. ver tabla 1. Diseño para un divisor de frecuencias junto su diagrama de impulso. Conectando en cascada dos flip-flops JK. se pueden interpretar los impulsos como números binarios tal como muestra la tabla 2: Hexadecimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Q3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Q2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 Q1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 Q0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Tabla 2.Divisor de frecuencia La función ̅̅̅̅̅̅̅ (invertir el estado anterior) de un flip-flop JK significa contar siguiendo la serie 0 1 . .0 . el primer flip-flop puede suministrar en su salida la señal de reloj para el segundo flip-flop. como un divisor de frecuencia. Figura 2. Como se observa en el grafico si tomamos a Q0 como LSB (dígito menos significativo) y a Q3 como MSB (dígito más significativo). tenemos cómo ocurre la división de frecuencia. Números decimales producidos por las salidas de Q0 hasta Q3. Como se muestra en la figura 2. Empleando este principio se pueden implementar tanto un contador.1 etc. el diseño de un contador contará. Se observa que el diseño de la figura 3 es igual al divisor de frecuencias de la figura 2. Nuestro diseño para un contador ascendente. para evitar los símbolos no deseados se utiliza una compuerta NAND con entrada Q1 y Q3. esto quiere decir que cuando se activen ambas entradas. se opto por hacer el diseño con flip-flops síncronos. en cuanto al flanco positivo o negativo. en forma ascendente desde 0 hasta 15 en teoría. dado que no se encontraron en el mercado flip flop JK asíncrono. Por lo anteriormente mencionado el diseño del contador utilizará flip-flop JK con flanco de bajada. sus únicas diferencias serán las configuraciones entre la salida Q conectadas con las entradas de reloj del siguiente flip-flop. en este diseño las entradas set y reset pueden o no ser negadas pues si se utilizan más adelante. cabe mencionar que estos van en configuración de flip flop T. valga la redundancia. además con set y reset negados. así como flancos de bajada. esto quiere decir que el displey mostrará números desde el 0 hasta el 9 y luego símbolos especiales (en este caso mostrara letras desde la “A” hasta la “F”). tal como un divisor de frecuencias. se basa básicamente en flip flop JK en cascada. que es capaz de dividir la frecuencia de entrada hasta ocho veces. entonces para ello se deben usar 4 bits. En nuestro caso se nos pide contar de 0 a 9. la salida será un 0 lógico. Ver figura 4. pues en realidad el display mostrará números desde el 0 hasta el 9 y luego símbolos especiales. Notamos que hemos generado un contador binario capas de contar hasta 1111 2(binario) ó 1510(decimal) y además que sigue un ciclo repetitivo. pues es tan básico que se puede hacer con flancos de subida. Por lo que se muestra el contador ascendente en la figura 3. provocando así un reinicio en cada flip-flop pues estos se reiniciarán con un 0 lógico ya que su reset se encuentra negado. Figura 3. Contador ascendente con flip flop JK.Como ya se mencionó anteriormente. . no quiere decir que sea necesaria su negación. tal como los flancos del reloj. y por lo que se requieren 4 flip flop JK. Contador A: Diseño para un contador binario ascendente desde 0 hasta 9 decimal. y la salida del NAND va conectada a las entradas reset de cada flip-flop. También el contador es análogo a un circuito divisor de frecuencia con flip flops JK. de por sí no es importante en este diseño. es decir. pues como se dijo anteriormente. 4 flip-flop JK con flanco de bajada. La tabla de verdad para cada Qn es la misma tabla que utiliza el contador ascendente. con la diferencia de que llega solo hasta 9. los contadores están diseñados como divisores de frecuencia. tal como se ve en la figura 5. De esta manera obtenemos nuestro contador decimal de 0 a 9 ya que al llegar 10 se activa el reset en todos los flip-flop. La diferencia al anterior contador son las salidas desde Q0 hasta Q3 las cuales salen desde los ̅ de cada flip flop JK. Contador B: Diseño para un contador binario descendiente desde 9 hasta 0 decimal. Contador ascendente de décadas con flip flop JK. devolviendo a 0 el contador.Figura 4. El contador descendente se creo basando la misma manera que el ascendente. En cuanto a la tabla de verdad para este contador es igual a la tabla 1. Figura 5. Diseño para un contador descendente de 4 bits con flip flop JK. reset y set negados y reloj flanco de bajada. además en la figura 6 se observan los diagramas de impulsos formados por este contador. . Diagrama de pulsos para un contador descendente de 4 bits. tal como muestra la figura 7. en verde las salidas Qn. La solución a este problema es agregando tres compuertas OR junto con un flip-flop D. . en rojo el reloj. Como se ve en el diagrama de la figura 6. Figura 7. es tener a la salida de estos un 0 solamente cuando el conteo llegue hasta 0. hasta que todas las Q n se encuentren en 0 lógico. en otras palabras. lo cual aún no se logra el objetivo para un contador descendente de décadas. al igual que las set. púes las entradas en los flip-flop JK de reset se encuentran negadas. Diseño para un contador descendiente de décadas con flip-flop JK y D.Cl k 5 4 3 2 1 0 15(F ) 14(E ) 13( D) 12( C) 11( B) 10( A) 9 8 7 6 Q0 Q1 Q2 Q3 Figura 6. el display BCD mostrará números desde la letra F hasta el número 0. La intención de conectar las compuertas OR en esa configuración. pues su intención es retener la señal de reseteo para que la salida muestre un 0 decimal. el reset se aplicaba inmediatamente. Otra forma de evitar este salto sería utilizando un condensador junto con una resistencia. . El flip-flop D tiene flanco de subida. en verde las salidas Qn. El diagrama de impulso para el diseño del contador de la figura 7 se observa en la figura 8. en rojo el reloj. en amarillo la salida Q en el flip flop D. esto provocaría un tiempo de carga en el condensador y así atrasar el impulso para el reseteo de los Q 1 y Q2. a diferencia de los JK con flancos de bajada. provocando un salto desde 1 hasta 9 sin mostrar 0. Éste flip-flop se colocó ya que de otra manera cuando se llegaba de 1 a 0 decimal.Provocando así un reseteo (desactivación) en Q1 y Q2 junto con una activación en Q0 y Q3. Diagrama de impulsos para un contador descendiente de décadas. Clk 5 Q0 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Q1 Q2 Q3 D Figura 8. dando como resultado un 9 binario. dando como resultado un 9 binario. el cual está compuesto de compuertas OR y 5 flip flop JK. para así tener este valor y contar en forma descendente de 9 a 0. un tipo D.Conclusión En el desarrollo de este informe. donde el objetivo de esto fue tener a la salida de estos un 0 solamente cuando el conteo llegue hasta 0. Provocando así un reseteo (desactivación) en Q1 y Q2 junto con una activación en Q0 y Q3. para entender el comportamiento y algunas de las innumerables aplicaciones de los flip flop y las compuertas lógicas. un contador ascendente de 0 a 9 y descendente de 9 a 0. para el contador ascendente. es imprescindible el uso de esta compuerta en las salidas Q2 y Q4 del circuito. el cual cabe mencionara que se tuvo como dificultad mayor al pasar de 1 a 0 dado que es necesario tener un “tau”. para ello. lo cual se pudo resolver poniendo un quinto flip flop. hasta que todas las Qn se encuentren en 0 lógico. para que este no pase directo de 1 a 9 en cuenta regresiva. mas bien símbolos especiales. donde podemos decir que su funcionamiento es basado de un circuito divisor de frecuencias con 4 flip flop JK. se ha tratado de explicar el funcionamiento de un flip flop JK y con ello algunas aplicaciones. Cabe destacar la importancia de esta tarea. como en el caso de éste. en otras palabras. hasta que la cuenta binaria llegue a 1111 o en hexadecimal 15. púes las entradas en los flip-flop JK de reset se encuentran negadas. Luego para el contador descendente podemos inferir que es un caso algo mas complejo que el anterior. al igual que las set. cabe mencionar que para poder que este solo cuente hasta 9 se debe hacer una conexión con una compuerta NAND sino al llegar a nueve seguirá la cuenta y enviará datos erróneos. . dado que en electrónica es imprescindible tener el dominio de este tema.
Report "contador ascendente y descendente utilizando flipflops"