ELECTRÓNICA DIGITAL Capítulo 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 corrimiento 6.3 Entrada en paralelo – salida en paralelo 6.4 Entrada en serie – salida en serie 6.5 Entrada en paralelo – salida en serie 6.6 Entrada en serie – salida en paralelo 6.7 Registros de corrimiento bidireccional 6.8 Registro buffer 6.9
Ing. Ing. Bady Bady Elde Elderr Cruz Cruz Díaz 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 asíncronos y, y, • Contadores • Contadores síncronos. Además, Además, los contadores contadores pueden pueden clasificarse: clasificarse: al tipo de secuencia • Aten diendo (ascendente/descendente) o, número de estados estados por el que pasan pasan (módulo). (módulo). • Al número
qu e
generan
3
Ing. Ing. Bady Bady Elde Elderr Cruz Cruz Díaz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 Un conta contado dorr asín asíncro crono no (conoc (conocido ido tambié también n como como de rizo ), es aquel quel 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… 2 n – 1, 0, 1, 2… 2 n – 1, 0, 1…
donde n es 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 puede conseguir conseguir utilizando utilizando n Flip-Flops). Ing. Ing. Bady Bady Elde Elderr Cruz Cruz Díaz Díaz
4
2
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 +5V
Q2
+5V
J 2
Q1
CLK
+5V
J 1
Q0
CLK
J 0
Pulsos de Reloj
CLK
Entrada ’
Q2
Q2
’
K 2
Q1
Q1
(MSB)
’
K 1
Q0
K 0
Q0
(LSB)
FIGURA 6-1: Contador asíncrono (o de rizo) ascendente de 3 bits. 5
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 NÚMERO MOD El contador de la figura anterior, tiene 8 estados diferentes (000 al 111) por tanto se trata de un contador de rizos MOD-8, 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. El numero MOD lo podemos aumentar, simplemente aumentando el numero de Flip-Flops al contador. número MOD = 2n donde n es el numero de Flip-Flops del contador. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
6
3
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 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. Supongamos que la frecuencia de los pulsos de la señal del reloj es de 8 KHz, 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.
FIGURA 6-2: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop. 7
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
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), los cuales contaran hacia abajo desde una cuenta máxima hasta cero. CUENTA
Q2 Q1 Q0
(7)
111
(6)
110
(5) (4)
101 100
(3)
011
(2) (1)
010 001
(0)
000
FIGURA 6-3: Cuenta descendente del contador asíncrono. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
8
4
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES +5V
Q2
+5V
J 2
Q1
CLK
+5V
J 1
Q0
CLK
J 0
Pulsos de Reloj
CLK
Entrada Q’ 2
Q2
K 2
Q’ 1
K 1
Q1
Q’ 0
K 0
Q0
(MSB)
(LSB)
FIGURA 6-4: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop. 9
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS Este tipo de contadores, 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. • Debido al tiempo de retardo de propagación inherente (t pd) a cada Flip-Flop, significa que el segundo Flip-Flop no responderá hasta un tiempo t pd después de que el primer Flip-Flop reciba una transición activa de reloj. • El tercer Flip-Flops no responderá hasta un tiempo igual a 2 x t pd después de esa transición de reloj, y así sucesivamente.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
10
5
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS En la figura se muestran las formas de onda, con el retardo resultante por cada Flip-Flop, para un contador asíncrono de tres bits. 1000 s CLK 1
Q 0 0 1
Q 1 0 1
Q 2 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 (t pd = 50 s). 11
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Existen varios contadores asíncronos en circuitos integrados TTL y CMOS. Uno de ellos es el 74LS293. Flip-Flop A J A CLK A
Flip-Flop B
Q A
J B
CLK A K A
Flip-Flop C
QB
J C
CLK B Q’ A
K B
Flip-Flop D
QC
J D
CLK C Q’ B
K C
QD
CLK D Q’ C
K D
Q’ D
Todas las entradas J, K se encuentran internamente conectadas a ALTO (5V).
CLK B MR 1 Q A
MR 2
QB
QC
(LSB)
QD
(MSB) Salidas Asíncronas del Contador
FIGURA 6-6: Diagrama lógico para el CI contador asíncrono 74LS293. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
12
6
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Entre las principales características del 74LS293, tenemos: •
El 74LS293 tiene cuatro Flip-Flop JK con salidas Q A, QB, QC y Q D, donde Q A corresponde al LSB y QD al MSB.
•
Cada Flip-Flop tiene una entrada CLK . Se puede tener acceso externo de las entradas CLK de Q A y QB, marcadas como CLK A y CLK B, respectivamente. Estas entradas son activas en BAJO.
13
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Entre las principales características del 74LS293, tenemos: •
Cada Flip-Flop tiene una entrada asíncrona BORRAR (CLR). Éstas se encuentran conectadas entre sí a la salida de una compuerta NAND de dos entradas MR 1 y MR 2, donde MR significa Reiniciación Maestra. Estas entradas son activas en BAJO.
•
Las salidas Q B, QC y QD ya están conectados como un contador de rizo de tres bits. La salida Q A no está conectado internamente a nada. Esto permite que el usuario opte por conecta el Flip-Flop A con el Flip-Flop B para formar un contador de cuatro bits, o usarlo en forma independiente, si así lo desea.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
14
7
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1 CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS Reset
Reloj
Salidas
Vcc
MR 2
MR 1
Q A
QD
14
13
12
11
10
9
8
MR 2
MR 1
CLK B
CLK A
Q A
CLK B CLK A
CLK B
Entradas de Reloj
74LS293
MR 1 MR 2
QD
74LS293
CLK A QD
QC
QB
Q A 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.
b) Diagrama de pines del 74LS293.
FIGURA 6-7: Símbolo lógico y diagrama de pines del 74LS293.
15
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 Los contadores síncronos o paralelos, 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. QBQ A
Q A
QCQBQ A
QBQ A QC
QD
J D
QC
CLK
Q’ D
J C
QB
CLK
K D
Q’ C
5V
QB
J B
Q A
CLK
K C
Q’ B
J A CLK
K B
Q’ A
K A
Pulsos de Reloj QD
QC
QB
(MSB)
Q A
(LSB) Salidas Síncronas del Contador
FIGURA 6-8: Contador síncrono de 4 bits. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
16
8
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 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. • Solo el Flip-Flop A , que es el LSB, tiene entradas J y K que están permanentemente en el nivel ALTO. 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.
17
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 Existen muchos contadores síncronos en CI (circuitos integrados). Algunos de los más comunes son los siguientes: • El 74LS160 y 74LS162; contadores síncronos de décadas. • El 74LS161 y 74LS163; contadores síncronos binarios de 4 bits. Acarreo
Salidas
Hab. Carga
Vcc
CO
Q A
QB
QC
QD
ET
L
16
15
14
13
12
11
10
9
CO
Q A
QB
QD
ET
CLEAR
CLK
QC
74LS160, 74LS161, 74LS162 y 74LS163
LOAD
A
EP
B
C
D
1
2
3
4
5
6
7
8
CLR
CLK
A
B
C
D
EP
GND
Borrar Reloj
Entrada de Datos
Hab.
FIGURA 6-9: Diagrama de pines de los contadores síncronos de décadas y binarios. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
18
9
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Los contadores síncronos ascendentes/descendentes, utilizan dos entradas de control denominadas CONTEO ASCENDENTE y CONTEO DESCENDENTE activas en ALTO (en algunos CI esta entrada es única; 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, de un contador binario de 4 bits, el contador contará desde 0000 hasta 1111.
•
En el otro caso, cuando se aplica los pulsos de reloj en la entrada de control CONTEO DESCENDENTE, el contador contará desde 1111 hasta 0000. 19
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Existen varios CIs contadores síncronos ascendentes/descendentes; entre estos tenemos los CI 74LS190, 74LS191, 74LS192 y 74LS193. • El CI 74LS190 es un contador síncrono de décadas con una entrada de control ascendente/ descendente. • El CI 74LS191 es un contador síncrono binario de 4 bits con una entrada de control ascendente/ descendente. • El CI 74LS192 es un contador síncrono de décadas con dos entradas de control, una para el conteo ascendente y la otra para el conteo descendente. • El CI 74LS193 es un contador síncrono binario de 4 bits con dos entradas de control, una para el conteo ascendente y la otra para el conteo descendente. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
20
10
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES Entradas Vcc
A
16
15 A
Salidas
Entradas
RIPPLE MAX/ CLK CLK MIN LOAD
14
13
12
11
CLK RIPPLE MAX/ LOAD CLK MIN
QB
Q A
G
1
2
3
4
B
QB
Q A
G
Entrada
Salidas
DN/UP
QC
5
6
DOWN/ QC UP
Entradas
Salidas
Entradas
C
D
Vcc
A
CLR
Bent
C sal
LOAD
C
D
10
9
16
15
14
13
12
11
10
9
CLR
Bent
C sal
LOAD
C
C
74LS190 y 74LS191
B
Entradas
A
D
74LS192 y 74LS193
B
QD
QB
Q A
7
8
1
2
3
QD
GND
B
QB
Q A
Salidas
(a) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con una única Entrad a de Control de conteo (pin 5).
Entrada
Salidas
COUNT COUNT DOWN UP
4
5
Count Count DOWN UP
Entradas
QC
D
QD
6
7
8
QC
QD
GND
Salidas
(b) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con Entradas de Control por separado (p in 4 y 5).
FIGURA 6-10: Diagrama de pines de los contadores síncronos ascendente/descendentes.
21
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES Muchos contadores síncronos (paralelos) que están disponibles en CI, están diseñados para ser preestablecibles; en otras palabras, se pueden prefijar en cualquier valor inicial de conteo. Existen dos forma de preestablecer al contador: • Forma asíncrona (independiente de la señal de reloj). • Forma síncrona (durante la transición activa de la señal de reloj). Esta operación de preestablecido también se conoce como carga del contador.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
22
11
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2 CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES Preestablecimiento Asíncrono: El preestablecimiento asíncrono se emplea en varios contadores en CI, tales como los 74LS190, 74LS191, 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. Los CIs que incluyen preiniciación síncrona son los 74LS160, 74LS161, 74LS162 y 74LS163.
23
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3 En el procesamiento digital de datos se necesita con frecuencia retener los datos en ciertas ubicaciones intermedias del almacenamiento temporal, con el objeto de realizar algunas manipulaciones especificas, después de las cuales los datos modificados se pueden enviar a otra localización similar. Los dispositivos digitales donde se tiene este almacenamiento temporal se conocen como reg i st ro s d e c o r rim ien t o o reg is tr o s d e d e s p l a z a m i e n t o . Dado que la memoria y el desplazamiento de información son sus características básicas, los registros son circuitos secuenciales constituidos por Flip-Flops , donde cada uno de ellos maneja un bit de la palabra binaria.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
24
12
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3 TIPOS DE REGISTROS Por lo general se da el calificativo de registro a un conjunto de 8 o más Flip-Flops. Muchos registros usan Flip-Flops tipo D aunque también es común el uso de Flip-Flops JK . Son muy populares los de 8 bits, ya que en los computadores con frecuencia manipulan bytes de información. Entre los tipos de registros tenemos: • Entrada en paralelo – salida en paralelo. • Entrada serial – salida serial. • Entrada en paralelo – salida serial. • Entrada serial – salida en paralelo. • Corrimiento bidireccional. 25
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3 TIPOS DE REGISTROS Entrada Serial
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
Entrada Paralela
D 1
D 0
Salida Serial
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
a) Registro de entrada serial - salida serial Salida Paralela
b) Registro de entrada paralela - salida paralela
Entrada Paralela
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
Salida Serial
Entrada Serial
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
c) Registro de entrada paralela - salida seri al Salida Paralela
d) Registro de entrada serial - salida paralela D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
e) Registro de desplazamiento bidireccional
FIGURA 6-11: Diagrama de bloques de los tipos de registros. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
26
13
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4 Para este tipo de registro, la data aparece en las salidas paralelas, simultáneamente con la entrada. A continuación se muestra un registro de entrada paralela - salida paralela de 4 bits con Flip-Flops tipo D .
FIGURA 6-12: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela - Salida Paralela.
27
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4 Las entradas paralelas se indican como D (D3, D 2, D 1, D 0) y las salidas paralelas como Q (Q3, Q2, Q1, Q0). Luego de que se aplica el pulso de reloj, toda la data aplicada en las entradas D, aparece simultáneamente en la correspondiente salida Q. Los circuitos integrados que contienen registros de entrada paralela/salida paralela son los siguiente: • • •
El 74LS174, registro de entrada paralela/salida paralela de 6 Bits. El 74LS175, registro de entrada paralela/salida paralela de 4 Bits. El 74LS374, registro de entrada paralela/salida paralela de 8 Bits.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
28
14
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4 Vcc 16
6Q 15
6D 14
6Q 6D CLK
5D 13
5Q 12
4Q 11
5D 5Q
CLK
1
2
3
1Q
1D
4Q 15
3D 3Q
5 2Q
6 3Q
7 3D
8
(a) CI 74LS174 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 6 Bits con CLEAR. Vcc 20
8Q 19
4Q’ 14
4D
3D
3Q’
3Q
CLK
13
12
11
10
9
4Q 4Q’ CLK 4D
CLK
2D 2Q
4 2D
9
CLK
CLK
CLR
Vcc 16
CLK
4D 4Q
CLK
1Q 1D
4D 10
8D 18
CLK 1D
2D CLK
1Q 1Q’
2Q’ 2Q
1
2
3
4
5
6
7
8
CLR
1Q
1Q’
1D
2D
2Q’
2Q
GND
(b) CI 74LS175 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 4 Bits con CLEAR y Salidas Negadas. 7D 17
7Q 16
6Q 15
6D 14
5D 13
5Q 12
8Q 8D
7D 7Q
6Q 6D
5D 5Q
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
1Q 1D
2D 2Q
3Q 3D
4D 4Q
1
2
3
G
1Q
1D
3Q’ 3Q CLK 3D
4 2D
5 2Q
6 3Q
7 3D
8 4D
9 4Q
CLK
11
10 GND
(c) CI 74LS374 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 8 Bits con HABILITACIÓN y Salidas de Tres Estados.
FIGURA 6-13: CIs con Registros de Entrada Paralela/Salida Paralela. 29
Ing. 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.
FIGURA 6-14: Registro de 4 Bits de Entrada Serial - Salida Serial.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
30
15
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5 La operación del circuito es la siguiente: • • • • •
Primero se limpia el registro, forzando las cuatro salidas a cero. Luego se aplica la data de entrada secuencialmente en la entrada D del primer Flip-Flops a la izquierda (FF3). En cada pulso de reloj, se transmite 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 FF3 hasta el FF0.
31
Ing. 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. Puede hacerse de dos formas: •
De manera destructiva, en la que la data original se pierde al final del ciclo de lectura, y todos los Flip-Flops que componen el registro son puestos en cero.
•
De manera no destructiva, en la que se evita la perdida del dato. Para esto se realiza un arreglo de compuertas como se muestra, de manera que la data que vaya saliendo vuela a entrar al registro.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
32
16
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5 La data se carga al registro cuando la señal de control R/W (READ/WRITE) está en ALTO (ESCRIBIR). La data se desplaza hacia afuera cuando la señal de control R/W está en BAJO (LEER).
FIGURA 6-15: Diagrama lógico del proceso de lectura no destructivo.
33
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5 Este tipo de registro también lo tenemos como un circuito integrado y se conoce como el 74LS165, registro de 8 bits. Cabe resaltar que este CI en realidad tiene los dos tipos de entrada (paralela y serial). CLK Inh.
Entradas Paralelas
Ent. 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
E
F
G
QH
H
QH
’
1
2
3
4
5
6
7
PL
CLK
E
F
G
H
QH
Carga Reloj
Entradas Paralelas
8 ’
GND
Salida
FIGURA 6-16: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial - Salida Serial.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
34
17
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. El circuito utiliza Flip-Flops tipo D y un arreglo de compuertas NAND para la entrada de datos al registro (escritura).
FIGURA 6-17: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela/Salida Serial. 35
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida serial6.6 La operación del circuito es la siguiente: • D3, D 2, D1 y D0 son las entradas en paralelo, donde D3 es el bit mas significativo y D0 el 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.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
36
18
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida serial6.6 El 74LS165, es un registro de 8 bits de entrada paralela - salida serial. Cabe resaltar que este tipo de registro también cuenta con una entrada serial. Para poder realizar la carga paralela de los datos al registro, se necesita una entrada de control a la cual se la etiqueta como PL (WRITE/SHIFT). CLK Inh.
Entradas Paralelas
Ent. 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
E
F
G
QH
H
QH
’
1
2
3
4
5
6
7
PL
CLK
E
F
G
H
QH
Carga Reloj
Entradas Paralelas
8 ’
GND
Salida
FIGURA 6-18: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial - Salida Serial. 37
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida paralela6.7 Para este tipo de registro la data se introduce en forma serial. Una vez almacenada, cada bit aparece en su salida correspondiente, y todos los bits están disponibles simultáneamente. A continuación se muestra un registro de desplazamiento de 4 bits con esta configuración.
FIGURA 6-19: Registro de 4 Bits de Entrada Serial - Salida Paralelo. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
38
19
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida paralela6.7 El 74LS164, es un registro de corrimiento de 8 bits. Cabe resaltar que este tipo de registro cuenta con dos entradas seriales, etiquetadas con las letras A y B, una entrada de para borrar el contenido del registros etiquetada como CLR y la entrada de reloj CLK . Salidas Paralelas
Entradas
Vcc
QH
QG
QF
QE
CLR
CLk
14
13
12
11
10
9
8
QH
QG
QF
QE
CLEAR
74LS164
A
B
Q A
QB
CLK
QC
QD
1
2
3
4
5
6
7
A
B
Q A
QB
QC
QD
GND
Salidas Paralelas
Entradas
FIGURA 6-20: 74LS164 Registro de 8 Bits de Entrada Serial - Salida Paralela. 39
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8 Los registros discutidos hasta ahora realizaban desplazamiento hacia la derecha. (Cada vez que se desplaza un bit hacia la derecha implica una división entre dos del numero binario).
Entrada Serial
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
Salida Serial
División 2
Desplazamiento a la derecha
FIGURA 6-21: Corrimiento hacia la derecha. División entre 2.
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
40
20
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8 Si la operación se invierte, (desplazamiento 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.
Salida Serial
D 7
D 6
D 5
D 4
D 3
D 2
D 1
D 0
Entrada Serial
Multiplicación x 2
Desplazamiento a la izquierda
FIGURA 6-22: Corrimiento hacia la izqui erda. Multiplicación por 2.
Con un arreglo adecuado de compuertas NAND se pueden realizar ambas operaciones. A este tipo de registro se le denomina registro de corrimiento bidireccional. 41
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8 El arreglo de compuertas NAND selecciona la entrada de dados del FlipFlop adyacente bien sea a la derecha o a la izquierda, dependiendo de la línea de control LEFT/RIGHT.
FIGURA 6-23: Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits. Ing. Bady Elder Cruz Díaz
42
21
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8 El 74LS194, es un registro de corrimiento bidireccional de 4 bits. Este registro cuenta con dos entradas seriales, una para el corrimiento hacia la derecha, etiquetada como R , la otra para el corrimiento hacia la izquierda, etiquetada como L. Cuenta también con una entrada de para borrar el contenido del registros, etiquetada como CLR , y la entrada de reloj CLK . Entradas Paralelas
Entradas
Vcc
Q A
QB
QC
QD
CLK
S 1
S 0
16
15
14
13
12
11
10
9
Q A
QB
QC
QD
CLOCK
S 1
74LS194
CLEAR
R
A
B
C
S 0
D
L
1
2
3
4
5
6
7
8
CLR
R
A
B
C
D
L
GND
Borrar Ent.
Entradas Paralelas
Ent.
FIGURA 6-24: 74LS194 Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits. 43
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer 6.9 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, mediante una respectiva entrada de control. APLICACIONES: Un buffer triestado se utiliza para conectar varias cosas a un mismo bus. Ejemplo: 3 dispositivos conectados a un bus, no pueden estar transmitiendo los tres a la vez. 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).
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
44
22
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer 6.9 Uno de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente:
Vcc 20
2G 19
1Y A 18
2D 17
1Y B 16
2C 15
1Y C 14
2B 13
1Y D 12
2 A 11
4 1B
5 2Y C
6 1C
7 2Y B
8 1D
9 2Y A
GND
1
2
3
1G
1 A
2Y D
10
FIGURA 6-25: El 74LS244, buffer octal con dos entradas de habilitación, una para cada cuatro buffers.
45
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer 6.9 Otro de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente:
Vcc 20
G
19
1B 18
2B 17
3B 16
4B 15
5B 14
6B 13
7B 12
8B 11
4 3 A
5 4 A
6 5 A
7 6 A
8 7 A
9 8 A
GND
1
2
3
DIR
1 A
2 A
10
FIGURA 6-26: El 74LS245, buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada de control de dirección, ya sea de A hacia B o de B hacia A .
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
46
23
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer 6.9 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, CIRCUITO ABIERTO
(a) Diagrama del 74LS244.
(b) Tabla de operación del 74LS244.
FIGURA 6-27: El 74LS245, buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada de control de dirección, ya sea de A hacia B o de B hacia A . 47
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6 CONTADORES Y REGISTROS
GRACIAS
Ing. Bady Elder Cruz Díaz
[email protected] [email protected] Ing. Bady Elder Cruz Díaz
48
24
