ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA, TELECOMUNICACIONES, TELECOMUNICACIONES, CONTROL Y REDES DE INFORMACIÓN
LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES
TRABAJO PREPARATORIO DE:
SISTEMAS DIGITALES
Práctica #: 7 Tema: DISEÑO DE CIRCUITOS DIGITALES UTILIZANDO CIRCUITOS COMBINACIONALES MSI.
Realizado por: Alumno(s):
Renato Díaz
Grupo: GR2
Fecha de entrega:
2014 / 04 / 07 / año mes día
Sanción:
Período:
ENERO – JUNIO 2014
f. Recibido por:
1. TEMA:DISEÑO
DE CIRCUITOS COMBINACIONALES MSI.
DIGITALES
UTILIZANDO
CIRCUITOS
2. OBJETIVOS:
Familiarizar al estudiante con el funcionamiento de circuitos combinacionales MSI comerciales como: multiplexores, demultiplexores, decodificadores BCD a 7 segmentos, displays,etc
3. TRABAJO PREPARATORIO. 3.1. Consulte el funcionamiento de los circuitos integrados: 74154, 7443, 74138, 74155, 74156. Presente un resumen del funcionamiento general de éstos circuitos integrados. Circuito Integrado 74154: El decodificador 74HC154 es conocido como el decodificador de 4 a 16, aunque también funciona como un demultiplexor de 1 a 16. Tiene 4 entradas en binario natural (A0, A1, A2 y A3); dieciséis salidas activas en BAJO y dos señales de habilitación activas en BAJO. Si ambas señales de habilitación están en BAJO, para un código dado de entrada, una y sólo una, de las salidas se activará en BAJO, permaneciendo en ALTO todas los demás. Si una o las dos señales están en ALTO, todas las salidas son ALTO.
Funcionamiento: Cada uno de estos 4-16 decodificadores utiliza circuitería TTL para decodificar las cuatro entradas de código binario en uno de dieciséis mutuamente salidas exclusivas cuando ambas entradas, G1 y G2, son BAJAS. Los demultiplexores se realizan usando las 4 entradas para dirigirse a una salida, pasando los datos de una de las entradas a la otra entrada en BAJO. Cuando cualquier entrada es ALTO, todas las salidas son ALTOS. Estos demultiplexers son con suerte hechos para llevar a cabo decodificadores de memoria de alto rendimiento.
Tabla de funcionamiento
Circuito Integrado 7443: Es un circuito integrado que transforma un código de exceso 3 a un código decimal, a través de cuatro entradas se ingresa el número en código de exceso 3 para mostrarlo en una de las 10 salidas dependiendo de la combinación de entrada.
Consiste de 8 inversores y 10 compuertas NAND de 4 entradas. Los inversores están conectados en pares para hacer entradas de datos BCD para decodificarse por las compuertas NAND. Todas las decodificaciones de las entradas lógicas aseguran que las salidas permanecen apagadas para todas las inválidas entradas.
Diagrama del Circuito 74LS43
Circuito Integrado 74138:
Tabla de Función
Son circuitos Schottky-sujetados, están diseñados para ser utilizados en la memoria de alto rendimiento de descodificación de los datos o de enrutamiento , que requieren tiempos de propagación de retardo muy cortos. En los sistemas de memoria de alto rendimiento estos decodificadores pueden ser utilizados para minimizar los efectos del sistema de descodificación, cuando son utilizados con memorias de alta velocidad, el retardo de tiempo de estos decodificadores son generalmente menos que el tiempo de acceso típico de la memoria. Los DM74LS138 decodifica de una de las ocho líneas, con base en las condiciones en las tres entradas binarias selectos y los tres entradas de habilitación. Dos activan a nivel bajo y un activo de alta entradas de habilitación reducir la necesidad de puertas exteriores o inversores cuando se expande. Un decodificador 24-línea puede ser implementado sin inversores externos, y un decodificador de 32 líneas, sólo requiere un inversor. Una entrada de habilitación se puede utilizar como una entrada de datos para aplicaciones de multiplexación.
Tabla de funcionamiento:
Circuito Integrado 74155 Y 74156: Los SN54/74LS155 y SN54/74LS156 son 14 Decoder/Demultiplexers duales de alta velocidad. Estos dispositivos tienen dos decoders con 2-bit de entradas de dirección y compuertas de separación de entradas Enable común. Decoder “a” tiene una
compuerta Enable con uno activo ALTO y una entrada activa BAJA. Decoder “b” tiene dos entradas activos Enable BAJO.
Tabla de funcionamiento
3.2. Consulte el funcionamiento de los circuitos integrados: 7446, 7447, 7448, 7449. Indique diferencias entre estos circuitos integrados. Circuito Integrado 7446 y 7447:
El 7447 es un ejemplo de dispositivo MSI que codifica una entrada BCD y control un display de 7-segmentos. Además de estas características de decodificación y control, el 7447 posee características adicionales, como las indicadas en el símbolo lógico de la figura 3 por las funciones LT, RBI y BI/RBO.
Como indican los círculos del símbolo lógico, todas las salidas (de a a g) son activas a nivel bajo, al igual que lo son LT (Lamp Test), RBI (Ripple Blanking Input) y BI/RBO (Blanking Input/Ripple Blanking Output). Las salidas pueden controlar directamente un display de 7-segmentos en ánodo común.
Tabla de funcionamiento
Circuito Integrado 7448 / 7449:
CI 7448
Funcionamiento: Este integrado es muy utilizado porque es un Decodificador BCD a 7 segmentos “Cátodo Común”, consiste en compuertas NAND, 7 compuertas A -O-N, acepta 4-bit-binarydecode-decimal
CI: 7449
Funcionamiento: Decodificador/driver de BCD a 7 segmentos con salidas activas en alto (compatible con desplegadores de cátodo común).
Diagrama del Circuito (74LS48/49)
74LS48/49
Tabla de Función (74LS48/49)
Diferencias entre estos circuitos La única diferencia entre estos circuitos integrados es el nivel de activación, esto quiere decir que mientras los circuitos integrados 7446 y 7447, son circuitos integrados con salidas activas cero lógico(LL), los circuitos integrados 7448 y 7449, son circuitos integrados con salidas activas uno lógico(HL).
3.3. Consulte el funcionamiento, la distribución de pines y tabla de función de los circuitos integrados: 7485 y 74C85. Presente un resumen del funcionamiento general de estos circuitos. Circuito Integrado 7485: Un comparador de magnitud es un circuito lógico, por lo general combinacional, que compara dos palabras binarias e informa, en líneas de salida independientes, cuándo la una es mayor, menor o igual que la otra. Un ejemplo clásico de este tipo de circuitos es el 74LS85. Este dispositivo compara dos códigos binarios de 4 bits A y B aplicados en paralelo a las entradas A3A2A1A0 y B3B2B1B0 respectivamente, e indica en tres líneas de salida activas en alto sus magnitudes relativas. Es decir, cuándo A es mayor, menor o igual a B. En la figura se muestra su configuración de pines, su diagrama funcional y su tabla de verdad. Específicamente, la salida A>B, pin 5, se activa cuando A es mayor que B, la salida A=B cuando A es igual a B y la salida AB, indicando que 1310 (A16) es mayor que 5 (B16).
Distribución de pines
Tabla de funcionamiento:
Circuito Integrado 74C85: El MM54C85/MM74C85 es un comparador de magnitud de cuatro bits que se llevará a cabo la comparación de rectas binarias o BCD códigos. El circuito consta de ocho entradas comparar (A0, A1, A2, A3, B0, B1, B2, B3).
Distribución de pines
Tabla de funcionamiento:
Resumen del funcionamiento general de estos circuitos integrados La función principal de un comparador consiste en comparar las magnitudes de dos cantidades binarias para determinar su relación. Es decir la comparación de dos números es una operación que determina cuando un número es mayor, igual o menor que el otro número. Este dispositivo tiene como entradas dos números de cuatro bits (A y B), y como salidas A=B, que indica cuando los dos números son iguales; A>B, indica si el número A es mayor que el número B; y otra salida AB. Estas entradas permiten utilizar varios comparadores en cascada para la comparación de cualquier número binario con más de cuatro bits. Para expandir el comparador, las salidas AB del comparador de menor orden se conecta en cascada a las entradas del siguiente comparador de orden inmediatamente superior. Y para el comparador de menor orden, o cuando se utiliza un solo comparador, debe tener un nivel alto en la entrada A=B y un nivel bajo en las entradas A>B y A
3.4. Consulte el funcionamiento, distribución de pines y la tabla de función de los circuitos integrados: 74157, 74158. Presente un resumen del funcionamiento general de estos circuitos integrados. Circuito Integrado 74157: Un multiplexor digital es un circuito combinacional que selecciona información binaria de una de muchas líneas de entrada y la dirige a una sola línea de salida. La selección de una línea de entrada está controlada por un conjunto de líneas de selección. En forma normal, hay 2n líneas de entrada y n líneas de selección cuyas combinaciones bit determinan cuál entrada se selecciona. En algunos casos, dos o más multiplexores se encapsulan en un paquete CI. Las entradss de selección y de habilitación en una unidad múltiple de CI pueden ser comunes a todos los multiplexores. El 74157 cuádruple 2-a-1 cuya lógica interna es como la que se muestra . La asignación de clavijas a las entradas y salidas de IC se ilustra en la Figura . Obsérvese que la entra de habilitación (Enable) se denomina Strobe en el CI 74157.
Distribución de pines
Tabla de funcionamiento
Circuito Integrado 74158:
Cuatro Selectores de Datos/Multiplewers de 2-líneas-a-1-línea comandos por una entrada de selección (S) común. Es igualmente parecido al 74157 pero presenta los datos con inversión para minimizar los tiempos de propagación. Para habilitar la entrada Enable (E) es activo BAJO. Cuando E es ALTO, todas las salidas (Z) se fuerzan ALTO sin tener en cuenta todas las otras entradas.
Diagrama del Circuito
Tabla de Función
Resumen del funcionamiento general de estos circuitos integrados
Un multiplexor digital es un circuito combinacional que selecciona información binaria de una de muchas líneas de entrada y la dirige a una sola línea de salida. La selección de una línea de entrada está controlada por un conjunto de líneas de selección. En forma normal, hay 2n líneas de entrada y n líneas de selección cuyas combinaciones bit determinan cuál entrada se selecciona. En algunos casos, dos o más multiplexores se encapsulan en un paquete CI. Las entradas de selección y de habilitación en una unidad múltiple de CI pueden ser comunes a todos los multiplexores.
3.5. Consulte el funcionamiento, distribución de pines de los displays de 7 segmentos (tanto ánodo común como cátodo común) y de los display Hexadecimales TIL311. Compare estos dos tipos de displays y presente ventajas, desventajas, diferencias, etc. Un display no es ni mas ni menos que un conjunto de 7 leds conectados y posicionados apropiadamente. Encendiendo algunos de ellos y apagando otros podemos ir formando diferentes números. Veamos la disposición de los segmentos: Cada segmento esta designado con una letra. El punto decimal se denomina P. A la derecha vemos una representación del encapsulado con los pines para conectarlo a un circuito. A cada pin o pata del encapsulado le asignamos la letra correspondiente del segmento. Esto significa que, por ejemplo, con el pin "a" podemos controlar el estado del segmento "a"(encenderlo o apagarlo). Ademas vemos en el encapsulado dos patillas llamadas "U", cuya función
pasaremos a explicar en breve. Entonces, tenemos 8 leds colocados en forma de un dígito con punto decimal. Ahora bien, un led tiene dos extremos, ánodo y cátodo . Como en total tenemos 8 leds, debería tener 16 extremos (8 ánodos y 8 cátodos), sin embargo el encapsulado solo tiene 10. Esto se hace para reducir el tamaño del encapsulado y se logra de la siguiente manera. Los 8 led se interconectan internamente de tal forma que solo podemos acceder a uno de los dos extremos de cada led. El extremo sobrante de cada led se conecta internamente con los demás, y este punto de unión se encuentra disponible desde el exterior del encapsulado. Debido a este artilugio, tenemos dos tipos de display de 7 segmentos:
1) Ánodo Común: es aquel donde los ánodos de todos los leds se conectan internamente al punto de unión U y los cátodos se encuentran disponibles desde afuera del integrado .
2) Cátodo Común: es aquel donde los cátodos de todos los leds se conectan internamente al punto de unión U y los ánodos se encuentran disponibles desde afuera del integrado.
TIL311: El TIL311 es un arreglo de 4x7 LEDs más 2 puntos decimales, con decodificador incluido y un retenedor de 4 bits.
Pin 1 Fuente de polarización de los LEDs Pin2 Retenedor para la entrada de datos B Pin3 Retenedor para la entrada de datos A Pin4 Led para el punto decimal Pin5 Retenedor para habilitar la entrada Pin6 Omitido Pin7 Tierra común Pin 8 Entrada para blanqueo Pin9 Omitido Pin10 Led para el punto decimal Pin11 Omitido Pin12 Retenedor para la entrada de datos D Pin13 Retenedor para la entrada de datos C
Pin 14 Fuente de polarización para la lógica MSI-TTL
Este dispositivo tiene la ventaja de que ya tiene incorporado los decodificadores, a diferencia de los de 7 segmentos, los cuales necesitan los decodificadores. Con los TIL-311 se expresar cualquier carácter hexadecimal, mientras que en los displays debido al decodificador utilizado para su funcionamiento solo se nos permite representar número del 0 al 9 y a partir de este en el display aparecen signos que no tienen aplicación.
Los resultados que se observan en el display TIL311 para los valores de los datos binarios en los retenedores de entrada se muestran en la siguiente figura.
Las principales diferencias que se pueden apreciar a simple vista, son que el TILL es capaz de mostrar en pantalla la información e hexadecimal, mientras que los displays de ánodo y cátodo común expresan su información en BCD.
Otra diferencia que se puede notar, es que par el funcionamiento de los displays de ánodo y cátodo común, se necesita de decodificadores BCD (7447 y 7448), lo cual implica pérdida de tiempo en el armado, mientras que si usamos el TIL311 este no necesita de decodificadores, ya que este ya los tiene incorporados. Una desventaja puede ser que mientras un circuito que se arma con displays normales de ánodo y cátodo común puede ser más barato que el conseguir un display de tipo TIL 311.
3.6. Diseñe y esquematice y simule un circuito digital que muestre en un display BCD-7 segmentos mediante un bit de selección el menor de entre dos números BCD y la suma de los mismos. Se deben mostrar en displays BCD-7 segmentos cada número de entrada. Si los dos números de entrada son iguales, se encenderá un LED y en el display de salida no se mostrará nada, y utilice también un LED para mostrar las decenas (carry) del resultado de la suma.
4. BIBLIOGRAFÍA:
Sistemas Digitales, Novillo Carlos. Sistemas digitales: principios y aplicaciones, Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer. Pearson Educación, 2003
