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TRABAJO OBLIGATORIO DE ELECTRÓNICA DIGITAL

Mayo y 2012

FUNDACION SAN VALEROSEAS, Centro de Formación Abierta

ZARAGOZA

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Propuesta de trabajo

En este apartado debemos describir claramente la propuesta de trabajo que el alumno debe realizar.

En la asignatura de electrónica digital se estudiaron los principales dispositivos lógicos combinacionales y secuenciales (flip-flops).

Los dispositivos combinacionales, son aquellos en los que el valor de las salidas depende únicamente del valor de las entradas en ese mismo instante.

En el diseño de circuitos combinacionales se emplean puertas lógicas. Con el fin de minimizar el número de puertas en el circuito, se emplean diversos métodos de simplificación. El más común es el Diagrama de Karnaugh a partir de la tabla de la verdad.

Los circuitos combinacionales son aquellos que las salidas dependen de las entradas en ese mismo instante y además en instantes anteriores. Esto conduce a la idea de que el dispositivo debe recordar los estados pasados y almacenarlos para su reutilización. Esto lo realiza mediante las memorias como flip-flops, que son los tipos más simples de memoria.

Los flip-flops disparados por flanco (sincronizados por reloj) se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como el conteo y almacenamiento de datos en binario, transferencia de datos binarios de una ubicación a otra, etc.

Con este trabajo se profundizará en una de estas aplicaciones: el almacenamiento y movimiento de datos.

Para ello se emplean los registros de desplazamiento, que son circuitos lógicos secuenciales, utilizados principalmente para almacenar y desplazar datos digitales y formados por un conjunto de flip-flops.

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1. Para los siguientes circuitos, obtener la tabla de la verdad.

CIRCUITO 1

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a b a b a b a b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

0 0  0  0 

c 10 1  0 0 

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CIRCUITO 2

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a b a b a b a b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

0 0  0  0 

c 10 1  0 0 

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CIRCUITO 3

a b a b a b a b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

1 1  1  1 d 0c 0

1  1  1 1 d 1c 1

1  1  1  1 d 1c 1

1  1  1  1 d 0

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2. Simplifica mediante Karnaugh los siguientes circuitos.

CIRCUITO 1a b a b a b a b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

01 

0  0 d 0c 0

1  1  1 1 d 1c 1

0  1  0 1 

d 1c 1

0  1  0  1 d 0

S=/a·b+/c·d+a·/b·c

CIRCUITO 2a b a b a b A b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

0  1  0  X d 0c 0

X 0 0  0 d 1c 1

1  1  1  1 d 1c 1

X  1  X  X d 0

S=/a·b·/d+c

CIRCUITO 3

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S=/b·/d+b·c

CIRCUITO 4

S=/b·/c·d·e+/a·c·/d·/e+/a·b·/d+b·/c3/d+b·/c·e+a·/b·/c·e+a·/b·/c·d

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a b a b a b A b

0 0 0 1 1 1 1 0c 0

1  X  0  1 d 0c 0

0  0 0  0 d 1c 1

0 1  1  0 d 1c 1

1  X   X 1 d 0

a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c a b c

0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0d 0

0  1  1  1  1  0  0  X e 0d 0

0  X  1 1 

1  0 0 

1 e 1d 1

1  0  0 1  1  X  X 1 

e 1d 1

0  0  X  X  0  0  0  1 e 0

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CIRCUITO 5a b c a b c A b c a b c a b c a b c a b c a b c

0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0d 0

1  0  0 0 

0  0 0 

X e 0f 0d 0

1  0  0 1  1 

1  1  1 e 0f 1d 0

1  X  X 1 

1  0  1  1 e 1f 1d 0

1  X   0 1  1  X  X  X e 1f 0d 1

0 1  1 

1  1  0  0  0 e 1f 0d 1

0  1   1 1   1  1 

X e 1f 1d 1

0  0  0  0  X  X  1  X e 0f 1d 1  1

1  1  1   1  1  1 1 e 0f 0

S=/a·/b·/c·/d+b·/d·f+b·/d·e+b·e·/f+a·/d·/e·f+a·/b·/d·f+/a·c·d·e+/a·b·d·e+a·/b·c·d·f+d·/e·/f

4. Definición de registro de desplazamiento. Funciones básicas y tipos.

Los registros de desplazamiento son circuitos secuenciales sencillos, compuestos por un conjunto de biestables que se conectan en serie, y una circuitería adicional que controla los modos de cargar y acceder a los datos que almacenan. Su principal función, en el seno de sistemas más complejos, es servir de almacenamiento temporal de un conjunto de bits sobre los que se está realizando una tarea de procesamiento.

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Existen cuatro combinaciones básicas que definen el tipo de registro de desplazamiento:

1. entrada serie / salida serie

2. entrada serie / salida paralelo (ej: 74LS164)

3. entrada paralelo / salida serie (ej: 74LS165)

4. entrada paralelo / salida paralelo

Las dos operaciones básicas que realiza un registro de desplazamiento es la carga/almacenamiento de los datos y el desplazamiento de éstos a lo largo de los biestables que lo componen; la obtención de los datos correctos a la salida del dispositivo depende de una cuidadosa sincronización de las señales ~ de control, de entrada y de salida

5. Registros de desplazamiento con entrada/salida serie (Configuración interna dibujada con simulador, explicación del funcionamiento, simulación (obteniendo el diagrama de tiempos de entradas y salidas).

Es el un registro de desplazamiento que tiene la entrada de datos serie y la salida de datos serie. Su esquema básico para cuatro bits es el que se muestra en la siguiente figura:

En este circuito los datos que entran por los registros de la izquierda se van desplazando hacia la derecha según se lo indica la señal de reloj, de forma que transcurridos 4 ciclos de reloj comienzan a salir por la derecha. Entonces se dice que la información entra en

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forma de datos serie y sale del mismo modo, pero con cierto retraso. Esto se utiliza para crear ciertos retardos que son necesarios a veces en la transmisión o procesado de datos.

Si se introdujera un nivel alto por la entrada serie durante el primer ciclo de reloj la salida del primer biestable pasaría a nivel alto, en el segundo ciclo de reloj el nivel alto pasaría al segundo biestable, en el tercero al tercer biestable y en el siguiente, el nivel alto aparecería en la salida del registro de desplazamiento.

6. Registros de desplazamiento bidireccionales (Configuración interna dibujada con simulador, explicación del funcionamiento, simulación (obteniendo el diagrama de tiempos de entradas y salidas.

Un registro bidireccional desplaza la información de izquierda a derecha, o de derecha a izquierda, en función del estado lógico de una línea de control. El siguiente ejemplo muestra el circuito y el bloque funcional de un registro bidireccional de 3 bits.

7. Aplicaciones de los registros de desplazamiento (hasta un máximo de 5, todas ellas desarrolladas).

El registro de desplazamiento serie-serie se utiliza en comunicaciones serie

8. Hojas de características de registros comerciales (una para cada tipo de registro. De cada una, adjuntar únicamente su denominación, configuración interna, tabla de funcionamiento (entradas y salidas) y numeración de pines (4% por cada una).

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Serie – serieHCF402B

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paralelo-serie:

74HC/HCT165

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Serie – paralelo

74HC/HCT164

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Paralelo - ParaleloBU4015B

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Bidireccional74HC/HCT194

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Objetivos del trabajo

Identificar las formas básicas de movimiento de datos en los registros de desplazamiento.

Explicar el funcionamiento de los registros de desplazamiento con entrada y salida serie, y los de entrada y salida paralelo, realizando una simulación del funcionamiento de ambos.

Explicar el funcionamiento de los registros de desplazamiento con entrada serie y salida paralelo y viceversa, realizando una simulación del funcionamiento de ambos.

Describir el funcionamiento de un registro de desplazamiento bidireccional.

Describir algunas de las aplicaciones de los registros de desplazamiento.

Ver las hojas de características de los principales registros de desplazamiento comerciales.

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Bibliografía

Manual de asignatura. SEAS.

Electrónica Digital. Introducción a la lógica digital. Teoría, Problemas y Simulación.

Santiago Acha / Manuel A. Castro / Julio Pérez / Miguel A. Rioseras. Ra-Ma, 2002

Aplicaciones y problemas de electrónica digital.

José Ignacio Artigas Maestre / Luís Ángel Barragán Pérez / Carlos Orrite Uñuela. Prensas Universitarias de Zaragoza, 1999

Electrónica. Electrónica digital básica.

M. Bencina / I. Doñate / T. Artal. Edebe, 1994

Electrónica. Electrónica digital. Circuitos combinacionales.

I. Doñate García / T. Artal Artal / M. Bencini Sansini. Edebe, 1994

Fundamentos de sistemas digitales.

Thomas L. Floyd. Prentice Hall, 2000

Sistemas digitales. Principios y aplicaciones.

Ronald J. Tocci / Neal S. Widmer. Prentice Hall, 2003

Simulador recomendadoPara dibujar los circuitos puedes utilizar el simulador:

Multisim 11 de National Instruments. Se puede descargar la versión educacional de un mes en www.electronicsworkbench.com

Proteus 7 demo. Se puede descargar la versión gratuita de demo en http://www.labcenter.com/download/prodemo_download.cfm#professional

(NOTA: no guarda los proyectos en la versión gratuita)

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Criterios de evaluación

La evaluación, es una componente fundamental de la formación. Este trabajo obligatorio formará parte de tú calificación final. En esta tabla, se resumen los aspectos a valorar y el porcentaje que representa cada unos de los mismos.

% Total%

Obtenido

Contenidos generales 10

Estructuración, Exposición, Orden, limpieza y presentación.

Claridad en los conceptos.10

Temas de especialidad

Obtener tabla de verdad de los circuitos.

Tabla verdad (5% cada una)15

Simplificar mediante Karnaugh.

Simplificar circuito (3% cada uno)15

Definición de registro de desplazamiento. Funciones básicas y tipos.

Definición (4%); funciones básicas (4%); tipos (2%)10

Registros de desplazamiento con entrada/salida serie.

Configuración interna dibujada con simulador (4%), explicación del funcionamiento (4%), simulación (2%)

15

Registros de desplazamiento bidireccionales.

Configuración interna dibujada con simulador (4%), explicación del funcionamiento (4%), simulación (2%)

15

Aplicaciones de los registros de desplazamiento.

2% por cada aplicación, hasta un máximo de 5, todas ellas desarrolladas10

Hojas de características de registros comerciales.

Una para cada tipo de registro. Registros serie-serie, serie-paralelo, paralelo-serie, paralelo-paralelo y bidireccional, 5 en total (4% por cada una)

10

TOTAL 100

Fecha límite de entrega del trabajo

Antes de la fecha fin correspondiente a tu matricula.

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Ficha de Corrección del Trabajo (Espacio reservado para anotaciones del profesor)

Profesor:

Alumno (Código / Nombre):

Fecha de Entrega: Fecha de Calificación:

Observaciones sobre el trabajo:

Fecha y Firma:

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Propuesta de formato de presentación

1. Se presentará en formato papel DIN-A4.

2. El trabajo se presentará en formato digital.

3. Las normas de presentación serán las siguientes:

Procesador: Microsoft WORD Tamaño de letra: 12 ptos. Tipo de letra: serán aconsejables letras como “Arial” o “Times New Roman”. Espaciado entre líneas: 1,5 Márgenes:

Lateral izquierdo: 3 cm. Lateral derecho: 3 cm. Margen superior: 2,5 cm. Margen inferior: 2,5 cm.

4. El trabajo se desarrollará al final de este documento, en el espacio reservado para ello

5. En caso de que el trabajo requiera archivos externos (dibujos Autocad, Catia, Excel, Power Point, programación, etc.…) éstos deberán entregarse junto al trabajo. Es posible que algunos trabajos solo consten de estos ficheros, por lo cual no tendrá validez lo indicado en el punto 3.

6. Si el trabajo consta de varios archivos deberá enviarse en un solo fichero comprimido.

7. El Trabajo se entregará en este documento vía Plataforma del Teleformacíon. Si el tamaño del archivo a enviar excede de 5Mb, deberá ponerse en contacto con el profesor para determinar el medio de envío.

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Desarrollo de trabajo

Espacio reservado para el desarrollo del trabajo por parte del alumno.

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