Universidad La Salle
Practica #10: “Contador Síncrono de 4 bits”
Profesor: José Guillermo González González 14/Abril/2010
INTEGRANTES: Álvarez Del Castillo Balderas Gabriela Bucio Ramírez Ariana Castillo Zamora Samara Itandehui Caudillo González Gerardo Enrique Cruz Fernández Ricardo Mario González Medina Lilia Elena Ponce Martínez Jorge Roberto Robles González David Isaí Solano Vargas Roberto Antonio Waltier Barraza Christian Axel Zepeda Martínez Celia Susana
Práctica #10: Contador Síncrono Objetivo
*Conocer experimentalmente el funcionamiento de un contador sincrono ascendente/descendente de 4 bits, con límite superio e inferior y señal de load/count. Materiales
7404- Compuerta NOT. 7408- Compuertas AND. 7427- Compuertas NOR de 3 entradas. 7400- Compuertas NAND. 7432- Compuertas OR. Integrado-74LS193 ET100- Computadora Lógica. Protoboards. Cables. Generador de Señales. Pinzas de Punta y Corte
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Marco Teórico
*Los contadores asíncronos no pueden ser utilizados para llevar cuentas exactas, cuando necesitamos la mayor precisión posible, debemos utilizar los Contadores Síncronos o "Paralelos". El contador síncrono o "Paralelo" tiene conexiones más complejas, pero también tiene muchas ventajas: -
Todos los FF sin importar cuántos sean, cambian al mismo tiempo, sincronizados por la señal de reloj. - Una ventaja derivada de la primera es que el tiempo de propagación se reduce al mínimo, ya que el conteo sólo debe propagarse por una o dos compuertas y un FF (Ya que cambian al mismo tiempo, y no dependen de otro FF para operar). El retardo de estos contadores va a ser mucho menor al de un contador asíncrono con el mismo número de FF (BITS). *El término síncrono se refiere a los eventos que tienen una relación temporal fija entre sí. Con respecto al funcionamiento del contador, síncrono significa que todos los flip flops del contador reciben en el mismo instante la señal de reloj. *En un contador síncrono, todos los flip-flops se disparan simultáneamente. Esto permite utilizar una frecuencia de reloj en general más elevada que en el caso de los contadores asíncronos, debido a que el mínimo periodo de reloj se limita al tiempo necesario para calcular el siguiente estado utilizando muy pocos niveles de puertas. Contador Síncrono de 4 bits
La siguiente figura ilustra el circuito de un contador síncrono (Paralelo):
*En el contador binario síncrono de 4 bits se implementa con flip flops disparados por flanco negativo. *En un contador binario síncrono de 2 bits inicialmente se encuentra en 0, los dos flip flops se encuentran en estado RESET. Al aplicarse el flanco positivo del primer impulso de reloj, entonces Q0 se pone a nivel ALTO. Aunque los retardos son un factor importante en el funcionamiento de un contador síncrono, se suelen omitir para simplificar los diagramas de tiempos generales. Si no se muestran los pequeños retardos y las diferencias de temporización, se puede conseguir relacionar mejor las señales resultantes de un circuito lógico. Sin embargo, en circuitos digitales de alta velocidad, estos pequeños retardos son una consideración importante en el diseño y la localización de averías. *En condiciones de operación normales, las entradas J y K de cada flip – flop deben permanecer estables en 1 o 0 lógico mientras el pulso del contador experimenta sus transiciones. Un lógico en la línea de control clear, obligará a todas las salidas del contador a asumir un 0 lógico y las mantendrá así hasta que la línea clear regrese a 0 lógico ( su valor lógico normal). La señal de control Inhibit sirve para bloquear los pulsos de conteo y dejar al contador en algún estado no nulo, si se requiere al comportamiento de conservación de datos para una aplicación particular.
*Cuando los contadores lleguen al estado en que todos los valores son iguales a uno la señal de desbordamiento será alta. En algunos diseños de contadores, esta señal de desbordamiento se utiliza para controlar los módulos contadores en cascada y producir contadores con mayor longitud de palabra. En estos casos la señal de desbordamiento se llama acarreo de salida en cascada (RCO). Contador Síncrono Ascendente / Descendente
*Un
contador ascendente/descendente (up / down) es aquel capaz d progresar en cualquier dirección a lo largo de una cierta secuencia. Un contador ascendente descendente, algunas veces también denominado contador bidireccional puede tener cualquier secuencia de estados especificada. Un contador binario de 3 bits que avanza en modo ascendente a través de la secuencia ( 0 – 7 ) y que luego puede invertirse para recorrer la secuencia en sentido contrario ( 7 – 0 ) es un ejemplo de un modo de operación secuencial ascendente / descendente. Estos contadores pueden invertirse en cualquier punto de su secuencia. Desarrollo y Resultados PRIMERA PARTE
Esta compuesta por 4 partes del proyecto realizado en equipo: *Primero armamos, la primera parte de un contador síncrono con el integrado 74LS109, el cual tuvimos que negar la entrada k, ya que estaba con lógica negada, (resultado):
*El resultado, de esta primera parte, es un contador sincrono de 2 bits, que puede retener datos con una señal de load/count.
*La segunda parte fue realizar el segundo bloque del contador con otros 2 bits, para al juntarlo con una compuerta and obtengamos un contador síncrono de 4bits *La tercera parte es 4 bloques de compuertas and con un or, que tiene como entrada las señales Q y Qnegada, estas tienen en común una señal de un switch para poder cargar datos, o para contar, estas salidas las conectamos a leds para ver nuestro resultado, el resultado de la conexión con compuertas And y una or nos permite visualizar un conteo ascendente o descendente conforme cambiemos el switch, y estas salidas de datos van conectadas a nuestra 4ta parte del proyecto *la 4ta parte es la coneccion de cada una de las salidas de datos ascendente o desendente respectivamente conectadas a un switch mediante una compuerta or exclusivo estos switch nos permiten definir el limite superior hasta donde debe de contar nuestro contador SEGUNDA PARTE
*Realizamos una investigación en los manuales de integrados para encontrar un circuito integrado que funcionara como un contador de 4 bits síncrono, ascendente y/o descendente. *Armamos el cada uno de los flip-flops en el ET100. *Con el osciloscopio fuimos checando la señal del clock *Conectamos la salida al led para observar las respuestas en relación a las entradas propuestas por la tabla de verdad.
Conclusiones
Equipo: Zepeda Martínez Celia Susana , González Medina Lilia Elena y Castillo Zamora Samara Itandehui - Cuando conectamos todos los flip-flop al mismo reloj logramos que las salidas cambien simultáneamente con cada pulso, esta forma de operación elimina los retrasos asociados con los contadores asíncronos. - Como este circuito utiliza dos habilitadores, cuando queríamos contar de forma ascendente down debía estar a 1 lógico. Y cuando queríamos contar de forma descendente, up debía estar habilitado. Equipo: Jorge Roberto Ponce Martínez y Álvarez Del Castillo Balderas Gabriela - En esta práctica, ya aprendimos a desarrollar un contador, sincrono de 4 bits, de forma tanto ascendente como descendente y que retuviera un dato con la señal de load y count, los contadores tienen muchas aplicaciones, como por ejemplo, temporizadores, relojes, divisires de frecuencia, y frecuenciometros. Los temporizadores, son muy importanten en las computadoras, asi como en las comunicaciones - Tambien aprendimos, a ponerle al contador, limite superior e inferior, y a diferencia de la práctica pasada, este contador, es sincrono, ya que el reloj es común para los flip-flops, y esto nos ayuda en aplicaciones en las que requerimos mas precisión y nos afectaria tener un retraso, que existe en los contadores asincronos. Equipo: Bucio Ramírez Ariana, Cruz Fernández Ricardo Mario y Solano Vargas Roberto Antonio - esta vez nos toco desarrollar por partes un circuito capas contar sincrona y asincronamente dependiendo del uso de una frecuencia de reloj, de forma ascendente como descendente fuera capas de manter datos que podrian servir para manipular los limites de este. Equipo: Waltier Barraza Christian Axel y Caudillo González Gerardo Enrique - Concluyendo, el contador nos permite mantener los datos, hasta lograr guardarlo, sin embargo logramos comprender el funcionamiento de un contador síncrono y asincrono mediante la comprensión de cada uno de los componentes del mismo. Comentarios y Sugerencias
Equipo: Zepeda Martínez Celia Susana, González Medina Lilia Elena y Castillo Zamora Samara Itandehui Esta práctica se debió de realizar con el integrado 74191, sin embargo, dicho integrado no se encontraba disponible en los laboratorios de la universidad, ni en ninguna tienda, por lo que utilizamos un integrado similar. Equipo: Jorge Roberto Ponce Martínez y Álvarez Del Castillo Balderas Gabriela La práctica estaba un poco complicada ya que experimentamos dificultades, a unir las diferentes partes del circuito, las señales de up/down y de load/count, pero al hacerlo nos ayudo a comprender paso por paso como funcionaba cada parte y componente del circuito. Equipo: Bucio Ramírez Ariana, Cruz Fernández Ricardo Mario y Solano Vargas Roberto Antonio Un contador asíncrono no puede llevar cuentas exactas y cuando se necesita precisión utilizamos un contador sincrono, la principal ventaja de que encontramos en los contadores sincronos sobre los asíncronos radica en que todos los Flip-Flops sin importar cuántos sean, cambian al mismo tiempo, sincronizados por la señal de reloj. Se Utilizo el integrado 74 109 debido a falta del integrado 108 recomendariamos conseguir estos integrados para realizar esta practica de una manera mas sencilla Equipo: Waltier Barraza Christian Axel y Caudillo González Gerardo Enrique Es un poco complicado mantener la integridad de un circuito mediante equipos dado que cada uno de los equipos tiene su manera personal de armar circuitos, y por lo tanto al momento de unirlos, cuesta un poco de trabajo ponerse de acuerdo, sin embargo es útil por ser una practica tan grande. •
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