LAB 3 - Registros y Transferencia Datos - 2013-1

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES II LAB 3 : Registros y Transferencia de DatosProfesor: Ing. Oscar Casimiro Pariasca I. OBJETIVO: 1. Analizar diferentes tipos de registros con TTL y CMOS. 2. Analizar la transferencia de datos entre registros de desplazamiento. 3. Desarrollar aplicaciones prácticas utilizando diferentes tipos de registros. II. MATERIALES y EQUIPO : - Protoboard, cables de conexión. - Módulos EB-205 y TM-01 - CI TTL: 74LS74, 74LS76, 74LS109, 74LS112, 74LS164, 74HC165, 74LS174 , 74LS194, 74HC195, 74LS373, 74LS374, otros - Resistencias : 120 OHM, ½ Watt; Leds. - Fuente C.C. +5 voltios; VOM; ORC; Generador de Pulsos. III.CUESTIONARIO PREVIO: 1. ¿Que es un registro?. Explicar la característica de funcionamiento de los registros: (a) de almacenamiento. (b) de desplazamiento. (c) universal. 2. ¿Por qué se consideran los registros de desplazamiento dispositivos básicos de memoria? ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento de un registro que puede contener 2 bytes de datos? 3.- Explicar cada uno de los siguientes parámetros característicos de los flip-flops: (a) Tiempo de propagación (delay time tp) (b) tiempo de establecimiento (setup time ts) (c) tiempo de mantenimiento (hold time th) (d) frecuencia máxima de reloj (fmax) (e) duración de los pulsos de reloj (tw) 4. Explique la diferencia entre la puesta a cero mediante un reset y la carga de una entrada de todo ceros en un registro. 5. Explicar el modo de funcionamiento del CI 74LS164. Explique el uso de las entradas serie A y B. Indique una aplicación de este registro de entrada serial y salida paralelo. Dibujar las formas de onda de cada una de las salidas Qa, Qb, …., Qh para las entradas mostradas: 6. ¿Cuáles son los modos de operación del registro de desplazamiento Universal bidireccional 74LS194?. Explicar las características de funcionamiento de este registro. 7. Explique las diferentes formas de transferencia de datos entre dos registros de desplazamiento (74LS194) : a) Desplazando a la derecha los datos en ambos registros de desplazamiento. b) Desplazando a la izquierda los datos en ambos registros de desplazamiento. Ing. Oscar Casimiro Pariasca Sem. 2013-I 8. Para las entradas mostradas en la figura, dibujar las formas de onda de salida del CI 74LS194. Las entradas D0, D1, D2 y D3 están en ALTO (“1” lógico) 9. Para el circuito experimental, los datos contenidos en el registro R1 (74LS194) deben transferirse al registro R3 (74LS194) en 4 pulsos. ¿Cuál de las salidas de R1 conectaría a la entrada SIL del registro R3? 10. Se propone realizar un transmisor y un receptor para transmitir en serie un carácter ASCII de 8 bits. En cada equipo se usarán dos registros 74194, tal como se sugiere en la figura adjunta. Mostrar el diagrama de conexiones necesario para que los equipos funcionen adecuadamente. 11. Realice la simulación de los circuitos de la parte experimental IV. PARTE EXPERIMENTAL: 1. Verifique la operatividad de sus CI y FF básicos 2. Implementar el circuito siguiente con el CI - 74LS76 (ó 74LS109 ó 74LS112), y analizar su funcionamiento: 3. Implementar registros de desplazamiento entrada serie-salida serie, entrada serie-salida paralelo con el CI – 74LS74 ó 74LS174 ó 74LS175 y analizar su funcionamiento: Ing. Oscar Casimiro Pariasca Sem. 2013-I 4. Modifique el circuito anterior, y conecte mediante un arreglo de compuertas como se muestra, de manera que la data que vaya saliendo vuelva a entrar al registro. Los datos se cargan al registro cuando la señal de control R/W (READ/WRITE) está en ALTO (ESCRIBIR). Los datos se desplazan hacia afuera cuando la señal de control R/W está en BAJO (LEER). 5. Verificar el funcionamiento del CI - 74LS164. Verificar su uso como registro de desplazamiento con entrada serie y salida paralelo 6. Verificar el funcionamiento del CI - 74LS194. Puede utilizar el circuito siguiente. Conecte los switches lógicos para obtener los datos de entrada y las señales para el modo de operación. Fije el modo de operación para carga en paralelo, con un dato cualquiera en las entradas de datos ABCD. Resetear el registro y luego aplique un pulso de reloj en la entrada de reloj. Note los valores de salida y el hecho que las salidas no se afectan por nuevos datos en la entrada a menos que se ingrese un segundo pulso de reloj... Conexión de switches lógicos (Sugerido) U1 3 4 5 6 7 2 A B C D QA QB QC QD 15 14 13 12 Clear S0 S1 QA* QB* QC* QD* Clear Hold Shift Left Shift Right Load 0 1 1 1 1 X 0 0 1 1 X 0 1 0 1 0 QA QB SR A 0 QB QC QA B 0 QC QD QB C 0 QD SL QC D 9 S0 10 S1 1 ~CLR 11 CLK 74LS194N SL SR 7. Para examinar la acción de desplazamiento, cargue un 1 en la salida A utilizando el modo de carga paralelo del registro de desplazamiento, cambie el modo de operación al modo de desplazamiento a la derecha y luego ingrese 4 pulsos de reloj. Examine el efecto el efecto de la Entrada Serial derecha colocando señales 1 ó 0 y aplicando pulsos de reloj. Continúe el procedimiento analizando el modo de desplazamiento a la izquierda. Ing. Oscar Casimiro Pariasca Sem. 2013-I 8. (Puede utilizar el módulo EB-205) . Modifique el circuito anterior, y conecte según el diagrama mostrado en la figura siguiente para verificar la comunicación serial de datos de un registro a otro: Limpiar los registros y luego cargue un conjunto de 4 bits en el registro de la izquierda. Cambie al modo de operación de Desplazamiento a la derecha y luego ingrese 4 pulsos de reloj. Verifique el resultado. Repita con 4 bits en el registro derecho y con el modo de operación fijado para desplazamiento a la izquierda. Verifique el efecto de colocar S0 = S1 = 0. V. CUESTIONARIO FINAL: 1. 2. Circuito de Transferencia de datos Paralelo a serial y serial a paralelo Explicar el funcionamiento de los registros CI. 74HC165 y CI 74HC195. Para las formas de onda mostradas y aplicadas al CI 74HC165, las entradas en paralelo están en BAJO (“0” lógico). Determinar la forma de onda en Q7. 3. Analizar y explicar el funcionamiento de los circuitos de los pasos (2) y (3) de la parte experimental. 4. Presentar el diagrama de tiempos de los circuitos de los pasos (2) y (3) del experimento. 5. En el circuito del paso (2), - ¿cuántos pasos de reloj se requieren para llenar el registro de desplazamiento con 1’s ? - ¿cuántos impulsos de reloj se requieren para limpiar el registro de desplazamiento (llenarlo con 0´s) ? - Si no se conocen los contenidos del registro de desplazamiento, ¿cuántos impulsos de reloj se requieren para limpiarlo?; ¿cuál debe ser en este caso el valor lógico en la entrada serial? - Suponga que el registro de desplazamiento está inicialmente limpio, muestre en tablas de verdad el proceso de almacenamiento de c/u de los siguientes dígitos decimales: 3, 7 y 12. 6. 7. 8. 9. Para el circuito del paso (3) del experimento, conteste las preguntas del paso anterior ¿Qué modificaciones haría para convertir el circuito del paso (3) del experimento en un registro de entrada paralelo y salida paralelo? ¿Qué modificaciones haría para convertir el circuito del paso (3) del experimento en un registro de entrada paralelo y salida serial? Explique el funcionamiento del circuito, del paso (4) del experimento. ¿ En qué caso se escribe y en que caso se lee la información? 10. Analizar y explicar el funcionamiento del circuito de los pasos (6) , (7) y (8) de la parte experimental. Presentar el diagrama de tiempos de estos circuitos del experimento 11. Suponga que la palabra almacenada en el registro de desplazamiento 74LS194 es 0110, ¿Cuál será la palabra almacenada luego de un pulso de reloj, para los siguientes estados SIR = 1; SIL = 0; S 1S0 = 10 ? 12. Suponga que el registro de desplazamiento es reseteado inicialmente (es decir Q3Q2Q1Q0 = 0000 y que D3D2D1D0 = 0100, S1S0 = 01, SIR = 0, SIL = 1 . Grafique un diagrama de tiempos para las salidas Q3 , Q2 , Q1 , Q0 , para 5 pulsos de reloj. (D3D2D1D0 = ABCD) 13. Adjuntar sus archivos de simulación de la parte experimental. 14. Muestre otros ejemplos de transferencia de datos entre registros. Ing. Oscar Casimiro Pariasca Sem. 2013-I VI. Conclusiones. Ing. Oscar Casimiro Pariasca Sem. 2013-I