Laboratorio 4 Etn 601 I 2016

 

I/ 2016 Laboratorio

4

CIRCUITOS ARITMÉTICOS 1.  LISTA DE MATERIALES  

Circuitos integrados TTL como ser: 7400, 7402, 7404, 7408, 7410, 7411, 7432, 7486, 74125, 74125 etc.

 

Circuitos integrados como ser: 74151, 74153, 7483, 7485, 7447, 7448, 74147, 74148, 74183.

 

Dip Switch de 10 canales mínimo.

 

Lote de resistencias de protección de 10[K ]. y de 330[]. (varias unidades).

 

Led`s de diversos colores.

     

 Varios displays de 7 segmentos segmentos ánodo y cátodo ccomún. omún. Diversos tamaños de cables de conexión. Proto board de 4 cuerpos mínimo.

2.  LISTA DE INSTRUMENTOS A UTILIZAR  

Fuente de alimentación fija 5v o variable DC.

 

Multímetro.

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1

 

3.  OBJ OBJETI ETIVO VOS S DE LA PR CTI CTICA CA A REA REALIZ LIZAR AR OBJETIVO GENERAL  Verificar el funcionamiento y aplicar los circuitos aritméticos capaces de realizar sumas restas y hasta multiplicaciones.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Tenemos los siguientes por cada experimento: a)  Estudiar el funcionamiento de circuitos digitales capaces de hacer la suma y la resta aritmética entre uno o mas dígitos de 4 bits cada uno, además realizar un circuito que se capas de realizar el ajuste a valores BCD comprendidas entre el cero (0000) y nueve (1001). b)  Realizar circuitos combinacionales en base a circuitos sumadores que sean capaces de simular una función lógica, de manera tal que sea utilizado la estructura interna de estos dispositivos integrados. i ntegrados. c)  Realizar la implementación de una ALU (Unidad aritmética lógica) en base a circuitos sumadores, algunas compuertas lógicas y otros circuitos MSI, viendo el funcionamiento del diseño simulando el funcionamiento del CI 74181 (ALU de 4 Bits). d)  Dar a conocer al estudiante que mediante estos circuitos integrados y con la ayuda de algunas compuertas lógicas es posible la realización de un multiplicador básico de 1 dígito. e)  Aplicar métodos de síntesis síntesis por CAD (VHDL: ISE Fundat Fundation ion y Quartus II)

4.  REALIZACIÓN DEL PRE - INFORME. Se debe realizar el programa en VHDL para los puntos de la guía que contengan circuitos sintetizables utilizando uno de los tres métodos de:   Funcional Algorítmico o de Comportamiento.   Flujo de Datos ó RTL.   Estructural o Lógico. y simularlo en ISE de XILINX y Quartus II de ALTERA.

a)  DISEÑO DE SUMADORES BCD Diseñe e implemente un circuito sumador/restador para dos números con signo de 2 dígitos cada uno, del código BCD Exceso de 3, tal que la información de entrada y salida debe ser representada en decimal atravez de Display`s de 7 Segmentos. El circuito debe ser capaz de realizar operaciones con números en el rango de   99 99 =  198.

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b)  LÓGICA COMBINACIONAL CON SUMADORES b.1)  Diseñe un transcodificador de código Binario Natural 7 bits a BCD Natural 2 dígitos utilizando únicamente circuitos sumadores (7483 y 74283). Implemente un diseño parecido, pero solo de binario natural 6 bits a BCD dos dígitos. b.2) Realice la conversión de BCD natural 2 dígitos a Binario Natural 7 bits.

c)  DISEÑO DE UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA (ALU) DE USO ESPECIFICO  Analizarr el sig  Analiza siguient uiente e circu circuito ito,, compl completa etarr la tab tabla la y en bas base e a est este e diseñ diseñe e e imp implem lement ente e una ALU que realice las siguientes operaciones para A y B de 4 bit’s.  bit’s.  

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C4

C3

C2

C1

C0

S

Cout

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

-1

0

.

.

.

.

.

1

1

1

1

1

- A –  –B B -1

↕ (varia 0 ó 1) 

S2

S1

S0

Función

Observación

0

0

0

Not A

Complemento a 1

0

0

1

 –  –  A

Complemento a 2

0

1

0

 A - 1

decrementar

0

1

1

 A+B

Suma

1

0

0

 A –  A –  B

Resta

1

0

1

 A and B

And

1

1

0

 A or B

Or

1

1

1

 A orex B

Or exclusivo

Los resultados de las operaciones deben ser desplegadas en los LED`s necesarios.

d)  CIRCUITO MULTIPLICADOR Diseñe en base a circuitos sumadores, un circuito multiplicador combinacional para dos números BCD 8421 de dos dígitos cada uno, además del bit de signo. El resultado debe ser desplegado en display’s de 7 segmentos. Contabilice la cantidad de CI’s necesarios para un diseño con 3 dígitos, e implemente un diseño para un dígito. e)  CIRCUITO DIVISOR Diseñe en base a circuitos sumadores, un circuito multiplicador combinacional para dos números de 4 bits. Tomando como base el multiplicador y otros circuitos adicionales, diseñe un circuito para convertir números BCD de 2 dígitos a binario natural.

f)   APORTE DEL ALUMNO En base a los puntos del laboratorio, prepare un ejercicio e implemente en el laboratorio, obteniendo los resultados que se planteó, explique claramente su funcionamiento. Página 4 de Laboratorio IV

 

SIMULACIÓN  Para todos los puntos anteriores, utilice un programa de simulación (WORKBENCH, MULTISIM, PROTEUS, etc.) e implemente con dichas herramientas el Laboratorio. Además, se debe realizar el programa en VHDL y captura esquemática donde corresponda y simularlo en ISE de XILINX y Quartus II de ALTERA .

5.  RE REAL ALIZ IZAC ACII N D DE E LLAB ABOR ORAT ATOR ORIO IO.. Para la presentación de laboratorio el estudiante necesariamente debe disponer de todos los puntos armados en protoboard antes del inicio de sesión de la práctica.

a)  DISEÑO DE SUMADORES BCD Implemente el circuito diseñado en el preinforme, tomando en cuenta lo requerido en cuanto a los dígitos, y muestre los resultados en display de 7 segmentos + 1 led de signo o el mismo punto decimal del display.

b)  LÓGICA COMBINACIONAL CON SUMADORES b.1) Implemente el circuito diseñado en el preinforme, introduzca los datos en código binario natural y obtenga su equivalente en BCD de dos dígitos ej.: Introduzca Introduzca Introduzca

001101 ------- obtenga 13 000101 ------- obtenga 05 111010 ------- obtenga 58

El máximo número que puede obtener es 111111 que equivale a 63

b.2) Implemente el circuito diseñado en el preinforme, introduzca los datos en BCD (2 dígitos) y obtenga su equivalente en Binario Natural de x Bits Ej.: Introduzca 15 ------- obtenga 0001111 Introduzca 35 ------- obtenga 0010011 Introduzca 99 ------- obtenga 1100011 El máximo número que puede obtener es 1100011 que equivale a 99

c)  DISEÑO DE UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA (ALU) DE USO ESPECIFICO En base a lo aprendido en el presente laboratorio y los anteriores laboratorios, el estudiante esta capacitado para implementar una ALU, implemente en el laboratorio el diseño realizado en el preinforme, tome en cuenta la cantidad de dispositivos que se va a usar, cuanto menos sean, mejor es el diseño. Página 5 de Laboratorio IV

 

d)  CIRCUITO MULTIPLICADOR Implemente el circuito diseñado en el preinforme elaborado en base esencialmente a sumadores completos, el resultado tendrá que observarse desde -81 hasta + 81.

e)  APORTE DEL ALUMNO.  Arme el cir  Arme circuit cuito o pro propues puesto to en lab labora orator torio io y veri verifiqu fique e su func funciona ionamie miento nto según según el problema a ser resuelto.

6.  INFORME FINAL. Presentar los resultados obtenidos en laboratorio, con los respectivos análisis de los datos experimentales obtenidos, interpretando cada uno de los comportamientos físicos obtenidos, para cada una de las prácticas elaboradas realizar las respectivas observaciones con respecto a lo aprendido y emitir conclusiones de las mismas. Tome eninforme. cuenta los objetivos de la práctica pues son muy importantes para la elaboración final del  

Emita Las conclusiones para cada punto de Laboratorio en forma independiente.

 

Realice una comparación entre la hoja simulada y el punto desarrollado en laboratorio.

 

En base a la comparación emita una conclusión completa y enúncielo en si informe.

Este informe será el vivo reflejo de lo que el alumno haya ejecutado como trabajo en laboratorio.

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