ELECTRÓNICA DIGITALCapítulo 6 Contadores y Registros Ing. Bady Elder Cruz Díaz [email protected][email protected] ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores y registros6 CONTENIDO: Contadores asíncronos (de rizo)6.1 Contadores síncronos (paralelos)6.2 Registros de corrimiento6.3 Entrada en paralelo – salida en paralelo6.4 Entrada en serie – salida en serie6.5 Entrada en paralelo – salida en serie6.6 Entrada en serie – salida en paralelo6.7 Registros de corrimiento bidireccional6.8 Registro buffer6.9 Ing. Bady Elder Cruz Díaz 2 1 ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS “Los Flip-Flops pueden utilizarse para construir circuitos secuenciales llamados contadores” Existen una clasificación básica de los contadores, que los divide en: • Contadores asíncronos y, • Contadores síncronos. Además, los contadores pueden clasificarse: • Atendiendo al tipo de secuencia (ascendente/descendente) o, • Al número de estados por el que pasan (módulo). que generan 3 Ing. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 Un contador asíncrono (conocido también como de rizo), es aquel contador al que la señal de reloj sólo ingresa al Flip-Flop que contiene el menor bit significativo (LSB). Por ser un contador binario, la secuencia de conteo es: 0, 1, 2… 2n – 1, 0, 1, 2… 2n – 1, 0, 1… donde n es el número de Flip-Flops que componen el contador. El módulo de un contador binario de este tipo es 2n (el máximo que se puede conseguir utilizando n Flip-Flops). Ing. Bady Elder Cruz Díaz 4 2 El numero MOD lo podemos aumentar. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. 5 Ing. simplemente aumentando el numero de Flip-Flops al contador. recordamos que el número MOD es igual al numero de estados por los cuales pasa el contador en cada ciclo completo antes que se recicle a su estado inicial. número MOD = 2n donde n es el numero de Flip-Flops del contador.1 +5V Q2 +5V J2 Q1 CLK J1 +5V Q0 CLK J0 Pulsos de Reloj CLK Entrada Q’2 Q2 (MSB) K2 Q’1 Q1 K1 Q’0 K0 Q0 (LSB) FIGURA 6-1: Contador asíncrono (o de rizo) ascendente de 3 bits. Bady Elder Cruz Díaz 6 3 . tiene 8 estados diferentes (000 al 111) por tanto se trata de un contador de rizos MOD-8. Ing.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 NÚMERO MOD El contador de la figura anterior. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES Es relativamente simple construir contadores asíncronos descendentes (de rizo).1 DIVISIÓN DE FRECUENCIA En la figura podemos ver que cada Flip-Flop da una forma de onda de salida que es exactamente la mitad de la frecuencia de la onda de entrada CLK. los cuales contaran hacia abajo desde una cuenta máxima hasta cero. Bady Elder Cruz Díaz 8 4 . Ing. CUENTA Q2 Q1 Q0 (7) 111 (6) 110 (5) 101 (4) 100 (3) 011 (2) 010 (1) 001 (0) 000 FIGURA 6-3: Cuenta descendente del contador asíncrono. FIGURA 6-2: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop. así podemos ver que en la salida del primer Flip-Flop es de 4 KHz. la del segundo Flip-Flop es de 2 KHz y él ultimo Flip-Flop 1 KHz. 7 Ing. Supongamos que la frecuencia de los pulsos de la señal del reloj es de 8 KHz. tienen una desventaja importante ocasionada por su principio básico de operación: • Cada Flip-Flop se dispara mediante la transición en la salida del Flip-Flops anterior. y así sucesivamente. • El tercer Flip-Flops no responderá hasta un tiempo igual a 2 x tpd después de esa transición de reloj. Bady Elder Cruz Díaz 10 5 . Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. significa que el segundo Flip-Flop no responderá hasta un tiempo tpd después de que el primer Flip-Flop reciba una transición activa de reloj. Ing. 9 Ing.1 RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS Este tipo de contadores.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES +5V Q2 +5V J2 Q1 CLK J1 +5V Q0 CLK J0 Pulsos de Reloj CLK Entrada Q’2 Q2 (MSB) K2 Q’1 K1 Q1 Q’0 K0 Q0 (LSB) FIGURA 6-4: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop. • Debido al tiempo de retardo de propagación inherente (tpd) a cada Flip-Flop. Flip-Flop A JA CLKA Flip-Flop B QA JB CLKA KA Flip-Flop C QB JC CLKB Q’A KB Flip-Flop D QC JD CLKC Q’B KC QD CLKD Q’C KD Q’D Todas las entradas J. K se encuentran internamente conectadas a ALTO (5V). 11 Ing. Uno de ellos es el 74LS293.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. Bady Elder Cruz Díaz 12 6 . Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. 1000 s CLK 1 Q0 0 1 Q1 0 1 Q2 0 50 s 100 s 150 s FIGURA 6-5: Se muestra una situación en la que ocurre un pulso de entrada cada 1000 s (el periodo de reloj T = 1000 s) y se supone que cada Flip-Flop tiene un retardo de propagación de 50 s (tpd = 50 s).1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Existen varios contadores asíncronos en circuitos integrados TTL y CMOS. con el retardo resultante por cada Flip-Flop. Ing. CLKB MR1 QA (LSB) MR2 QB QC QD (MSB) Salidas Asíncronas del Contador FIGURA 6-6: Diagrama lógico para el CI contador asíncrono 74LS293.1 RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS En la figura se muestran las formas de onda. para un contador asíncrono de tres bits. 1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Entre las principales características del 74LS293. o usarlo en forma independiente. donde MR significa Reiniciación Maestra. • Cada Flip-Flop tiene una entrada CLK. Ing. Estas entradas son activas en BAJO. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. donde QA corresponde al LSB y QD al MSB. tenemos: • El 74LS293 tiene cuatro Flip-Flop JK con salidas QA. • Las salidas QB.1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Entre las principales características del 74LS293. 13 Ing. QB. respectivamente. Estas entradas son activas en BAJO. QC y QD ya están conectados como un contador de rizo de tres bits. tenemos: • Cada Flip-Flop tiene una entrada asíncrona BORRAR (CLR).ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. Éstas se encuentran conectadas entre sí a la salida de una compuerta NAND de dos entradas MR1 y MR2. marcadas como CLKA y CLKB. QC y QD. La salida QA no está conectado internamente a nada. Bady Elder Cruz Díaz 14 7 . Esto permite que el usuario opte por conecta el Flip-Flop A con el Flip-Flop B para formar un contador de cuatro bits. si así lo desea. Se puede tener acceso externo de las entradas CLK de QA y QB. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. Bady Elder Cruz Díaz 16 8 .1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Reset Reloj Vcc MR2 14 13 12 11 MR2 MR1 CLKB Salidas MR1 CLKB CLKA QA QD 10 9 8 CLKA QA CLKB Entradas de Reloj 74LS293 QD 74LS293 CLKA MR1 MR2 QD QC QB QA QC (MSB) Reiniciación Maestra (LSB) Salidas QB 1 2 3 4 5 6 7 NC NC NC QC QB NC GND Salidas a) Símbolo lógico del 74LS293.2 Los contadores síncronos o paralelos.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores asíncronos (de Rizo)6. 15 Ing. se diferencian de los contadores asíncronos en el que todos los Flip Flops se disparan en forma simultanea (en paralelo) por medio de los pulsos de reloj. Ing. Q BQ A QA QCQBQA QBQA QC QD JD QC CLK Q’D JC QB CLK KD Q’C 5V QB JB QA CLK KC Q’B JA CLK KB Q’A KA Pulsos de Reloj QD QC QB (MSB) QA (LSB) Salidas Síncronas del Contador FIGURA 6-8: Contador síncrono de 4 bits. b) Diagrama de pines del 74LS293. FIGURA 6-7: Símbolo lógico y diagrama de pines del 74LS293. Ing. • Solo el Flip-Flop A. contadores síncronos binarios de 4 bits. que es el LSB. • El 74LS161 y 74LS163. tiene entradas J y K que están permanentemente en el nivel ALTO. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. 74LS161. 17 Ing. 74LS162 y 74LS163 A B C D LOAD EP 1 2 3 4 5 6 7 8 CLR CLK A B C D EP GND Borrar Reloj Entrada de Datos Hab.2 Ya que los pulsos de entrada se aplican a todos los Flip-Flops debe utilizase algún medio para controlar cuando un Flip-Flops se dispare o permanezca inalterado por un pulso de reloj: • Las entradas CLK de todos lo Flip-Flops están conectadas entre sí de modo que la señal de entrada de reloj se aplica simultáneamente en todos lo Flip-Flops. FIGURA 6-9: Diagrama de pines de los contadores síncronos de décadas y binarios. contadores síncronos de décadas. Las entradas J y K de los demás Flip-Flops son excitadas por alguna combinación de las salidas de los propios Flip-Flops. • El contador síncrono requiere de más circuitería que un contador asíncrono. Bady Elder Cruz Díaz 18 9 . Algunos de los más comunes son los siguientes: • El 74LS160 y 74LS162. Acarreo Salidas Hab. Carga Vcc CO QA QB QC QD ET L 16 15 14 13 12 11 10 9 CO QA QB QC QD ET CLEAR CLK 74LS160.2 Existen muchos contadores síncronos en CI (circuitos integrados). • El CI 74LS192 es un contador síncrono de décadas con dos entradas de control. de un contador binario de 4 bits.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Existen varios CIs contadores síncronos ascendentes/descendentes. • El CI 74LS193 es un contador síncrono binario de 4 bits con dos entradas de control. Bady Elder Cruz Díaz 20 10 . entre estos tenemos los CI 74LS190. • El CI 74LS190 es un contador síncrono de décadas con una entrada de control ascendente/ descendente. una para el conteo ascendente y la otra para el conteo descendente. 1 para contar en forma ascendente y 0 para contar en forma descendente): • Cuando se aplica los pulsos de reloj en la entrada de control CONTEO ASCENDENTE. cuando se aplica los pulsos de reloj en la entrada de control CONTEO DESCENDENTE. el contador contará desde 1111 hasta 0000. • En el otro caso. una para el conteo ascendente y la otra para el conteo descendente.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Los contadores síncronos ascendentes/descendentes. Ing. el contador contará desde 0000 hasta 1111.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. 74LS192 y 74LS193. • El CI 74LS191 es un contador síncrono binario de 4 bits con una entrada de control ascendente/ descendente. 74LS191. utilizan dos entradas de control denominadas CONTEO ASCENDENTE y CONTEO DESCENDENTE activas en ALTO (en algunos CI esta entrada es única. 19 Ing. ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. FIGURA 6-10: Diagrama de pines de los contadores síncronos ascendente/descendentes. Ing. • Forma síncrona (durante la transición activa de la señal de reloj). Salidas Bent 13 QD 6 7 8 QC QD GND Salidas (b) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con Entradas de Control por separado (p in 4 y 5). Bady Elder Cruz Díaz 22 11 . están diseñados para ser preestablecibles. en otras palabras. Esta operación de preestablecido también se conoce como carga del contador.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Entradas Vcc A CLK 16 15 14 A B Salidas Entradas RIPPLE MAX/ MIN LOAD CLK 13 12 11 CLK RIPPLE MAX/ LOAD CLK MIN D Vcc 10 9 16 C D 74LS190 y 74LS191 QB QA G 1 2 3 4 B QB QA G Entrada Salidas DN/UP Entradas C A 15 CLR A B 14 LOAD 11 C 10 CLR Bent Csal LOAD C QD QB QA 7 8 1 2 3 QD GND B QB QA Salidas Entrada Salidas COUNT COUNT DOWN UP 4 5 Count Count DOWN UP Entradas QC D 9 D 74LS192 y 74LS193 QC Entradas Entradas Csal 12 5 6 DOWN/ QC UP (a) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con una única Entrad a de Control de conteo (pin 5). se pueden prefijar en cualquier valor inicial de conteo. 21 Ing.2 CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES Muchos contadores síncronos (paralelos) que están disponibles en CI. Existen dos forma de preestablecer al contador: • Forma asíncrona (independiente de la señal de reloj). Los dispositivos digitales donde se tiene este almacenamiento temporal se conocen como registros de corrimiento o registros de desplazamiento. los registros son circuitos secuenciales constituidos por Flip-Flops. 74LS162 y 74LS163. tales como los 74LS190. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento6. Dado que la memoria y el desplazamiento de información son sus características básicas. 74LS191. Ing. después de las cuales los datos modificados se pueden enviar a otra localización similar. 74LS161.2 CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES Preestablecimiento Asíncrono: El preestablecimiento asíncrono se emplea en varios contadores en CI. donde cada uno de ellos maneja un bit de la palabra binaria.3 En el procesamiento digital de datos se necesita con frecuencia retener los datos en ciertas ubicaciones intermedias del almacenamiento temporal. 23 Ing.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Contadores síncronos (Paralelos)6. con el objeto de realizar algunas manipulaciones especificas. Los CIs que incluyen preiniciación síncrona son los 74LS160. Bady Elder Cruz Díaz 24 12 . 74LS192 y 74LS193. Preestablecimiento Síncrono: Muchos contadores síncronos paralelos de CI emplean el preestablecimiento síncrono con la que el contador es preestablecido durante la misma transición activa de la señal de reloj que se emplea para el conteo. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento6.3 TIPOS DE REGISTROS Entrada Serial D7 D6 D5 D4 D3 D2 Entrada Paralela D1 D0 Salida Serial D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 a) Registro de entrada serial .salida paralela D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 e) Registro de desplazamiento bidireccional FIGURA 6-11: Diagrama de bloques de los tipos de registros. Bady Elder Cruz Díaz 26 13 . ya que en los computadores con frecuencia manipulan bytes de información. Muchos registros usan Flip-Flops tipo D aunque también es común el uso de Flip-Flops JK.salida paralela Entrada Paralela D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Salida Serial Entrada Serial D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 c) Registro de entrada paralela .salida serial Salida Paralela d) Registro de entrada serial . • Entrada serial – salida serial.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento6. 25 Ing. Ing.salida serial Salida Paralela b) Registro de entrada paralela . • Entrada en paralelo – salida serial.3 TIPOS DE REGISTROS Por lo general se da el calificativo de registro a un conjunto de 8 o más Flip-Flops. • Corrimiento bidireccional. Son muy populares los de 8 bits. Entre los tipos de registros tenemos: • Entrada en paralelo – salida en paralelo. • Entrada serial – salida en paralelo. 4 Las entradas paralelas se indican como D (D3.salida paralela de 4 bits con Flip-Flops tipo D. D2. El 74LS175. FIGURA 6-12: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela . Q1. registro de entrada paralela/salida paralela de 6 Bits. D1. toda la data aplicada en las entradas D. simultáneamente con la entrada. 27 Ing. Bady Elder Cruz Díaz 28 14 . El 74LS374.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida paralela6. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida paralela6. registro de entrada paralela/salida paralela de 4 Bits. la data aparece en las salidas paralelas. D0) y las salidas paralelas como Q (Q3.4 Para este tipo de registro.Salida Paralela. A continuación se muestra un registro de entrada paralela . Luego de que se aplica el pulso de reloj. Q2. Ing. Q0). Los circuitos integrados que contienen registros de entrada paralela/salida paralela son los siguiente: • • • El 74LS174. aparece simultáneamente en la correspondiente salida Q. registro de entrada paralela/salida paralela de 8 Bits. Paralela/Salida Paralela Paralela de de 66 Bits Bits con con CLEAR. Paralela 7D 7D 7D 17 17 17 7Q 7Q 7Q 16 16 16 6Q 6Q 6Q 15 15 15 6D 6D 6D 14 14 14 5D 5D 5D 13 13 13 5Q 5Q 5Q 12 12 12 8Q 8D 8Q 8D 8D 8Q CLK CLK CLK 7D 7Q 7D 7Q 7Q 7D CLK CLK CLK 6Q 6D 6Q 6D 6D 6Q CLK CLK CLK 5D 5Q 5D 5Q 5Q 5D CLK CLK CLK CLK CLK CLK 1Q 1D 1Q 1D 1D 1Q CLK CLK CLK 2D 2Q 2D 2Q 2Q 2D CLK CLK CLK 3Q 3D 3Q 3D 3D 3Q CLK CLK CLK 4D 4Q 4D 4Q 4Q 4D CLK CLK CLK 11 11 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 G G G 22 1Q 1Q 1Q 33 1D 1D 1D 44 2D 2D 2D 55 2Q 2Q 2Q 66 3Q 3Q 3Q 77 3D 3D 3D 88 4D 4D 4D 99 4Q 4Q 4Q 10 10 GND GND GND (c) CI 74LS374 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela (c)de CI874LS374 74LS374 Registro de de entrada entrada Paralela/Salida Paralela (c) CI Registro Paralela/Salida Paralela Bits con HABILITACIÓN y Salidas de Tres Estados. Paralela de de 44 Bits Bits con con CLEAR CLEAR yy Salidas Salidas Negadas.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida paralela6. Negadas. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida serial6.5 Puede construirse un registro de desplazamiento de cuatro bits utilizando cuatro Flip-Flops tipo D como se muestra a continuación. CLEAR. FIGURA 6-14: Registro de 4 Bits de Entrada Serial . Paralela/Salida Vcc Vcc Vcc 20 20 20 8Q 8Q 8Q 19 19 19 8D 8D 8D 18 18 18 2 22 1Q 1Q 1Q 3 33 1Q’ 1Q’ 1Q’ CLK CLK CLK 9 99 4 5 6 7 8 44 1D 1D 1D 55 2D 2D 2D 66 2Q’ 2Q’ 2Q’ 77 2Q 2Q 2Q 88 GND GND GND (b) CI 74LS175 Registro de entrada Paralela/Salida (b) CI 74LS175 74LS175 Registro de entrada entrada Paralela/Salida (b) CI Registro de Paralela/Salida Paralela de 4 Bits con CLEAR y Salidas Negadas. 29 Ing. de 88 Bits Bits con con HABILITACIÓN HABILITACIÓN yy Salidas Salidas de de Tres Tres Estados.Salida Serial. Ing. Bady Elder Cruz Díaz 30 15 .4 Vcc Vcc Vcc 16 16 16 6Q 6Q 6Q 15 15 15 6D 6D 6D 14 14 14 5D 5D 5D 13 13 13 5Q 5Q 5Q 12 12 12 4Q 4Q 4Q 11 11 11 4D 4D 4D 10 10 10 CLK CLK CLK 9 99 Vcc Vcc Vcc 16 16 16 4Q 4Q 4Q 15 15 15 4Q’ 4Q’ 4Q’ 14 14 14 4D 3D 4D 4D 13 13 13 3D 3D 12 12 12 3Q’ 3Q’ 3Q’ 11 11 11 3Q 3Q 3Q 10 10 10 6Q 6D 6Q 6D 6D 6Q CLK CLK CLK 5D 5Q 5D 5Q 5Q 5D CLK CLK CLK 4D 4Q 4D 4Q 4Q 4D CLK CLK CLK 4Q 4Q’ 4Q 4Q’ 4Q CLK 4Q’ 4D CLK CLK 4D 4D 3Q’ 3Q 3Q’ CLK 3Q 3Q’ 3Q 3D CLK CLK 3D 3D CLK CLK CLK 1Q 1D 1Q 1D 1D 1Q CLK CLK CLK 2D 2Q 2D 2Q 2Q 2D CLK CLK CLK 3D 3Q 3D 3Q 3Q 3D CLK 1D 1D 1D CLK CLK 1Q 1Q’ 1Q 1Q’ 1Q’ 1Q 2D CLK 2D CLK 2D 2Q’CLK 2Q 2Q’ 2Q 2Q 2Q’ 1 2 3 4 5 6 7 11 CLR CLR CLR 22 1Q 1Q 1Q 33 1D 1D 1D 44 2D 2D 2D 55 2Q 2Q 2Q 66 3Q 3Q 3Q 77 3D 3D 3D 1 11 CLR CLR CLR 8 88 (a) CI 74LS174 Registro de entrada (a) CI CI 74LS174 74LS174 Registro de con entrada (a) Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 6 Bits CLEAR. Estados. de FIGURA 6-13: CIs con Registros de Entrada Paralela/Salida Paralela. Bady Elder Cruz Díaz 32 16 . de manera que la data que vaya saliendo vuela a entrar al registro. y todos los Flip-Flops que componen el registro son puestos en cero.5 La operación del circuito es la siguiente: • • • • • Primero se limpia el registro. El bit menos significativo del dato debe ser desplazado a través del registro desde FF3 hasta el FF0. 31 Ing. Si asumimos un dato que sea por ejemplo 1001.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida serial6. forzando las cuatro salidas a cero. se transmite un bit de izquierda a derecha. Para esto se realiza un arreglo de compuertas como se muestra. en la que la data original se pierde al final del ciclo de lectura. en la que se evita la perdida del dato. En cada pulso de reloj. Puede hacerse de dos formas: • De manera destructiva. Luego se aplica la data de entrada secuencialmente en la entrada D del primer Flip-Flops a la izquierda (FF3). Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida serial6.5 Para obtener la data desde el registro esta debe ser extraída en forma serial. Ing. • De manera no destructiva. ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida serial6. Ing.Salida Serial. CLK Inh. La data se desplaza hacia afuera cuando la señal de control R/W está en BAJO (LEER). Cabe resaltar que este CI en realidad tiene los dos tipos de entrada (paralela y serial).5 La data se carga al registro cuando la señal de control R/W (READ/WRITE) está en ALTO (ESCRIBIR). 33 Ing. registro de 8 bits. Salida Vcc CO D C B A DS QH 16 15 14 13 12 11 10 9 CLOCK INHIBIT D C B A DS H QH’ 74LS165 LOAD CLK E F G QH 1 2 3 4 5 6 7 8 PL CLK E F G H Q H’ GND Carga Reloj Entradas Paralelas Salida FIGURA 6-16: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial . Entradas Paralelas Ent. Bady Elder Cruz Díaz 34 17 . FIGURA 6-15: Diagrama lógico del proceso de lectura no destructivo.5 Este tipo de registro también lo tenemos como un circuito integrado y se conoce como el 74LS165. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida serial6. 6 La operación del circuito es la siguiente: • D3. D2. FIGURA 6-17: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela/Salida Serial. donde D3 es el bit mas significativo y D0 el menos significativo. • Para escribir los datos. 35 Ing. El circuito utiliza Flip-Flops tipo D y un arreglo de compuertas NAND para la entrada de datos al registro (escritura). • El registro realiza un desplazamiento hacia la derecha cuando se aplica el pulso de reloj. la línea de control WRITE/SHIFT se coloca en BAJO (0 voltios) y la data se introduce con un pulso de reloj.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida serial6. Bady Elder Cruz Díaz 36 18 . D1 y D0 son las entradas en paralelo. Ing. • La data se desplaza cuando la línea de control se coloca en ALTO (5 voltios). Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida serial6.6 A continuación se muestra un registro de desplazamiento con entrada paralela y salida serial. Cabe resaltar que este tipo de registro también cuenta con una entrada serial.Salida Paralelo.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada paralela – salida serial6. Ing. se necesita una entrada de control a la cual se la etiqueta como PL (WRITE/SHIFT). Entradas Paralelas Ent. A continuación se muestra un registro de desplazamiento de 4 bits con esta configuración. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida paralela6. y todos los bits están disponibles simultáneamente. cada bit aparece en su salida correspondiente. FIGURA 6-19: Registro de 4 Bits de Entrada Serial . es un registro de 8 bits de entrada paralela . Bady Elder Cruz Díaz 38 19 . 37 Ing. Una vez almacenada. Para poder realizar la carga paralela de los datos al registro.salida serial. CLK Inh. Salida Vcc CO D C B A DS QH 16 15 14 13 12 11 10 9 CLOCK INHIBIT D C B A DS 74LS165 LOAD CLK QH QH’ E F G H 1 2 3 4 5 6 7 8 PL CLK E F G H Q H’ GND Carga Reloj Entradas Paralelas Salida FIGURA 6-18: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial .7 Para este tipo de registro la data se introduce en forma serial.6 El 74LS165.Salida Serial. 8 Los registros discutidos hasta ahora realizaban desplazamiento hacia la derecha. es un registro de corrimiento de 8 bits. etiquetadas con las letras A y B. Cabe resaltar que este tipo de registro cuenta con dos entradas seriales. una entrada de para borrar el contenido del registros etiquetada como CLR y la entrada de reloj CLK. 39 Ing.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Entrada serial – salida paralela6. Salidas Paralelas Entradas Vcc QH QG QF QE CLR CLk 14 13 12 11 10 9 8 QH QG QF QE CLEAR B QA QC QD 74LS164 A QB CLK 1 2 3 4 5 6 7 A B QA QB QC QD GND Salidas Paralelas Entradas FIGURA 6-20: 74LS164 Registro de 8 Bits de Entrada Serial .Salida Paralela. Entrada Serial D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Salida Serial División 2 Desplazamiento a la derecha FIGURA 6-21: Corrimiento hacia la derecha. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento bidireccional6. (Cada vez que se desplaza un bit hacia la derecha implica una división entre dos del numero binario). División entre 2.7 El 74LS164. Bady Elder Cruz Díaz 40 20 . Ing. 41 Ing. (desplazamiento hacia la izquierda).8 Si la operación se invierte.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento bidireccional6. Multiplicación por 2. Ing.8 El arreglo de compuertas NAND selecciona la entrada de dados del FlipFlop adyacente bien sea a la derecha o a la izquierda. FIGURA 6-23: Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits. dependiendo de la línea de control LEFT/RIGHT. Salida Serial D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Entrada Serial Multiplicación x 2 Desplazamiento a la izquierda FIGURA 6-22: Corrimiento hacia la izquierda. El efecto es que a cada desplazamiento de un bit hacia la izquierda se realiza una multiplicación por dos del numero binario. A este tipo de registro se le denomina registro de corrimiento bidireccional. Bady Elder Cruz Díaz 42 21 . Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento bidireccional6. Con un arreglo adecuado de compuertas NAND se pueden realizar ambas operaciones. ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registros de corrimiento bidireccional6. etiquetada como CLR. mediante una respectiva entrada de control. Entradas Paralelas Ent. Cuenta también con una entrada de para borrar el contenido del registros. 43 Ing.8 El 74LS194. Mientras uno utiliza el bus transmitiendo los datos (1’s y 0’s. dos estados) los otros dos deben estar en alta impedancia (3er estado).9 Existen circuitos integrados con compuestas buffer arregladas de tal manera que permiten la transmisión de datos ya sea en un sentido o en ambos sentidos. Bady Elder Cruz Díaz 44 22 . Este registro cuenta con dos entradas seriales. APLICACIONES: Un buffer triestado se utiliza para conectar varias cosas a un mismo bus. FIGURA 6-24: 74LS194 Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits. no pueden estar transmitiendo los tres a la vez. Ejemplo: 3 dispositivos conectados a un bus. etiquetada como R. Entradas Paralelas Entradas Vcc QA QB QC QD CLK S1 S0 16 15 14 13 12 11 10 9 QA QB QC QD CLOCK S1 74LS194 CLEAR R A B C S0 D L 1 2 3 4 5 6 7 8 CLR R A B C D L GND Borrar Ent. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registro buffer6. y la entrada de reloj CLK. etiquetada como L. Ing. es un registro de corrimiento bidireccional de 4 bits. una para el corrimiento hacia la derecha. la otra para el corrimiento hacia la izquierda. ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registro buffer6. FIGURA 6-26: El 74LS245. una para cada cuatro G 1B 2B 3B 4B 5B Vcc 6B 7B 8B buffers. Vcc G 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8B 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DIR 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A GND (b) CI 74LS245 Bus Buffer Bidireccional de 8 Bits con una entrada de HABILITACIÓN y una entrada de DIRECCIÓN. buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada de control de dirección. Ing.9 Uno de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente: Vcc 2G 1YA 2D 1YB 2C 1YC 2B 1YD 2A 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1G 1A 2YD 1B 2YC 1C 2YB 1D 2YA GND (a) CI 74LS244 Bus Buffer de 8 Bits con dos entradas de HABILITACIÓN. 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 45 Ing. Bady Elder Cruz Díaz 46 23 . buffer octal con dos entradas de habilitación. ELECTRÓNICA 2G 1Y 2D Vcc DIGITAL20 19 18 17 A 1YB 2C 1YC 2B 1YD 2A 16 15 14 13 12 11 Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registro buffer6. ya sea de A hacia B o de B hacia A. una para cada 4 Buffers.9 Otro de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1G 1A 2YD 1B 2YC 1C 2YB 1D 2YA GND (a) CI 74LS244 Bus Buffer de 8 Bits con dos entradas de HABILITACIÓN. una para cada 4 Buffers. FIGURA 6-25: El 74LS244. Bady Elder Cruz Díaz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DIR 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A GND (b) CI 74LS245 Bus Buffer Bidireccional de 8 Bits con una entrada de HABILITACIÓN y una entrada de DIRECCIÓN. pe [email protected]@upnorte. (b) Tabla de operación del 74LS244. Bady Elder Cruz Díaz ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS GRACIAS Ing. ya sea de A hacia B o de B hacia A. buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada de control de dirección. CIRCUITO ABIERTO (a) Diagrama del 74LS244. Bady Elder Cruz Díaz bady.9 Modo de operación del 74LS244: ENTRADA SALIDA ENTRADA SALIDA G1 1A 1Y G2 2A 2Y 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 X Z 1 X Z 0: Nivel lógico BAJO 1: Nivel lógico ALTO X: Valor lógico INDIFERENTE Z: Alta impedancia. Bady Elder Cruz Díaz 48 24 .com Ing.ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS Registro buffer6.edu. 47 Ing. FIGURA 6-27: El 74LS245.
Report "Electronica Digital - Contadores y Registro"