CONTADORES 1. Definir el concepto de contador digital, analice su funcionamiento y mencione los tipos característicos de los contadores segn la sincroni!aci"n con la se#al de relo$ %Cl&' y anali!ar cada uno de ellos %(os circuitos y sus características, ta)las de estados y diagramas de tiempo'. En electrónica electrónica digit digital al,, Un cont contad ador or es un un circuito secuencia secuenciall construi construido do a partir partir de biestables y puertas lógicas capa capaz z de almac almacen enar ar y cont contar ar los impulsos (a menudo menudo relacion relacionado ados s con una señal de reloj), que recibe en la entrada entrada destinada destinada a tal efecto, asimismo también actúa como diisor de frecuencia! "ormalmente, el cómputo se realiza en código binario, binario , que con frecuencia ser# el binario natural o natural o el $%& natural (contador natural (contador de décadas)! %lasificación' •
•
•
egún la forma en que conmutan los biestables, podemos ablar de contadores s*ncronos (todos los biestables conmutan a la ez, con una señal de reloj común) o as*ncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan uno tras otro)! egún el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, ascendentes, descendentes descendentes y U+ &-." o &-." o bidireccionales (alterna en ascendentes o descendentes según la señal de control)! egún la cantidad de números que pueden contar, se puede ablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números posibles de n bits, desde / asta ), contadores BCD (cuentan del / al 0)!
El número m#1imo de estados por los que pasa un contador se denomina módulo del contador( Número MOD)! Este número número iene iene determin determinado ado por la e1presión e1presión 23n donde donde n indica el número de bits del contador! Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contar*a del / al 5! i necesitamos necesitamos un contador con un módulo distinto de 23n, lo que aremos es añadir un circuito combinacional! %ontador incrono 6scendente &escendente Un conta contado dorr s*ncro s*ncrono no ascen ascende dente nte desce descend nden ente, te, es aquel aquel capa capaz z de conta contarr en una una secuencia determinada en cualquier dirección! uponiendo un contador binario de 5 bits, si es solo ascendente este contar*a desde / a 7! i se tiene un contador ascendente descendente, este contador puede contar de / a 7 y de 7 a /, controlando la dirección por una entrada adicional! %on base en los conceptos anteriores, la implementación del contador se presenta en la siguiente figura!
En el oscilograma se obsera que mientras la entrada 68& 68& se encuentra encuentra en /, el contador contador cuenta de forma ascendente y mientras la entrada 68& se encuentra en 9, el contador cuenta de forma descendente! *. Desc Descri) ri)ir ir las las carac caracter terís ístic ticas as espec específi ífica cas s de los contad contadore ores s + Contad Contadore ores s asíncronos, sincronos. y sus aplicaciones. %ontadores s*ncronos :os :os cont contad ador ores es s*nc s*ncro rono nos s suel suelen en cons consis isti tirr en un elem elemen ento to de memo memori ria, a, que que se imple implemen menta ta usand usando o flipf flipflo lops ps y un elemen elemento to combi combina nato torio rio,, que que es implem implemen entad tado o tradicionalmente mediante puertas lógicas! :as puertas lógicas son circuitos lógicos con uno o m#s terminales de entrada y un terminal de salida, en el que la salida se conmuta entre dos nieles de tensión determinados por una combinación de señales de entrada! El uso de las puertas lógicas para la lógica combinacional suele reducir el costo de los componentes de los circuitos del contador a un m*nimo absoluto, por lo que sigue siendo un enfoque popular! %ontadores as*ncronos :os contadores as*ncronos, también conocidos como contadores de ondulación, son el tipo m#s simple, que requieren menos componentes y menos circuiter*a que contadores s*ncronos! :os contadores as*ncronos son m#s f#ciles de construir que sus contrapartes s*ncrona s*ncronas, s, pero la ausencia ausencia de un reloj interno también presenta presenta arias arias desenta desentajas jas importantes! :os flipflops en un contador as*ncrono cambia los estados en diferentes momentos, por lo que los retrasos en el cambio de un estado a otro, conocidos como retardos de propagación, se suman para crear un retardo global! ;ientras m#s flipflops contenga un contador as*ncrono, mayor ser# el retardo global!
. De los manuales t-cnicos o)tener los C TT( y C/OS 0ue cumplen con las funcione funciones s de contador contadores, es, analice )reemente )reemente la ta)la ta)la de erdad, erdad, diagram diagramas as de tiempo. 2 funcionamiento. 1.3 CONTADOR 4NARO DE 5 4TS TT( 657. El contador 7405 utilizan 4 flipflops <= en modo de conmutación, con entradas de reloj >+/ y >+9 en donde >+9 es la entrada de reloj del segundo flipflop por lo que para formar un contador de 4 bits mod9? ay que conectar la salida del primer flipflop de manera e1terna (puente) con la entrada >+9, quedando >+/ como la entrada de reloj del contador! @ambién mbién tiene tiene dos dos entra entrada das s de reset reset (;A9 (;A9 y ;A2) ;A2) las cuales cuales no se debe deben n dejar dejar desconectadas (flotando) porque, como estas se actian en 6:@6, al estar flotando toman un niel 6:@- lo que mantendr*a en reset al contador!
%ontador 7405
*.3 CONTADOR C/OS 658C7 El %B 74C%505 es un doble contador binario de 4 bits! Esta construido a base del flipflop @! :as entradas de reloj (9>+ y 2>+) son actiadas por flanco posterior, o sea, en la transicion de 6:@- a $6<- del pulso de reloj! :as entradas de reset (9;A y 2 ;A) del maestro en el contador se actian en niel 6:@-, las salidas se etiquetan desde D/ a D5, siendo D/ el :$ y, D5 el ;$ del numero binario de 4 bits! Aequiere una fuente de alimentacion de F &% y iene en un %B &B+ de94 patillas!
contador %;- 74C%505
.3 CONTADOR C/OS C 658C17 El %B 74C%905 es un contador reersible s*ncrono de 4 bits preinicializable como lo muestra la oja de datos!
%ontador %;- 74C%905 @iene 2 entradas de reloj (%+U y %+&), que se actian en la transición del niel $6<- al 6:@ 6:@- del pulso de reloj, la entrada %+U es para la cuenta ascendente (U+) y la entrada %+& es para la cuenta descendente (&), por lo que dependiendo si el contador que se necesite se conecta al niel alto o GF! :os modos de operación del contador %;- 74C%905 se muestran en la tabla de erdad ! El modo modo de reset reset borra borra as*nc as*ncron roname ament nte e las salid salidas as (D/ (D/ a D5) D5) al binari binario o //// //// acti#ndose en 6:@- el cual puede ser un pulso de corta duración! :as entradas de carga de datos en paralelo (&/ a &5) se utilizan para programar un número en binario desde donde se quiere que empiece a contar de nueo al actiar la entra entrada da de carga carga en paral paralelo elo (+)) con un niel niel $6<$6<- y los dato datos s son transfer transferido idos s as*ncronamente a las salidas (D/ a D5)! :as salidas de arrastre @> y @>H generan un pulso negatio, para la cone1ión en cascada de contadores, contadores, ya sea en forma ascendente ascendente o en forma descendente la cuenta de estos! El contad contador or 74C%9 74C%905 05 iene iene en un &B+ de 9? patil patilla las s y opera opera con una una tensió tensión n de alimentación de GF &%! 5.3 E( CD59*7 CD59*7 es un contador sincrónico IUp&oJnI, %ontador +rogresio8Aegresio, +reajustable, $inario8&écada Es un contador de 4 bits que opera como década (//// a 9//9), tanto en el sentido creciente como decreciente! 6dem#s de la entrada normal de clocK (información (información de tipo serie) posee 4 entradas disponib disponibles les para información información paralela paralela!! Esas entrada entradas s permiten permiten que el contado contadorr sea cargado con un determinado dato (número binario) e inicie a partir de all* la cuenta!
5. Cual es la diferencia entre un contador asíncrono y un contador sincrono: así como como la difer diferen encia cia entre entre un contad contador or cone conenci ncion onal al y un conta contador dor esca escala lador dor:: muestre circuitos pr;cticos para e
Un contador conencional es un dispositio electrónico digital que mide la frecuencia de una una señal señal de entra entrada da,, como como medida medida indire indirecta cta del del resul resultad tado o de la cuen cuenta ta direc directa ta de eentos! En su diseño también se incluyen las opciones de medida de periodos, cocientes entre las frecuencias de las señales aplicadas a sus entradas, medidas de interalos temporal temporales es entre entre dos eentos eentos y funcion funcionamie amiento nto en modo modo totaliza totalizador dor!! Un contador contador esca escala lado dorr es aque aquell que que esta esta conf confgu gura rado do para para gene genera rarr una una secu secuen enci cia a desordenada desordenada de codigos (en esta secuencia solo se puede utilizar un codigo en binario a la vez). =. Dise#ar un contador asíncrono utili!ando >>?s de tipo @, de modulo 1B, 1*, 19, B.
a)
b)
c)
d)
B. Dise#ar un contador descendente modulo 1, utili!ando >>?s tipo D. U9L'6 2 5 9 74:52
U9
U9?
U97
6"&M2
6"&M5
6"&M5
&9
&2
&5
&4
:E&$:UE
:E&$:UE :E&$:UE
:E&$:UE
:E&$:UE
G
U9'6
4
2
&
5
(
D
92
&
99
%:= A
(
D
A
U94
U95
U92
6"&M2
6"&M5
6"&M5
2
U9/
U0
UL 6"&M2
92 99
A
D
6"&M2
D
A
D
5 9
U
0
L
74:74
U?
6"&M2
6"&M2
L
2 9
2
9
E
4
U7'&
U7'6
U7'$
74:52
74:52
74:52
74:52
U7'% 74:52
U99'6
9/ L
2 0
(
%:=
?
U99'$ U99'%
&
74:74
U4
U5
U2'$
/ 9
"-AM4
5 9
4
D
9
74:74
6"&M5
(
%:=
L
D
6"&M5
E
&
5
5 9
74:74
U2'6
4
0
%:=
?
D
9
U9'$
/ 9
?
5 9
0 9 9
5
?
/ 9
74:52 74:52
6. Dise#ar un contador DOFN modulo 19: utili!ando >>?s de tipo @ y tipo D.
CRCTOS /(E/ENTADOS
U7'%
U'&
0 9/ 99
L
92 99 95
7499 7452
U7'$ 5 4
?
U'% 0
7499
L 9/
U7'6
&9
:E&,NE::-.
9 2 95
&2
&5
:E&,NE::-.
:E&,NE::-.
7452 92
7499
U9'6
2
4 9 9?
(
<
=
0 ?
94
D
A 5
U9'$
7
9
D
%:=
92
(
<
=
4 9
A
747?
9/
D
L
U2'6
2
99
D
%:=
9?
(
<
D
=
0 ?
D
A 5
747?
U2'$
7
9
%:= 94
92
(
<
&4
99
D
:E&,NE::-.
%:= =
UL'6 A
747?
9/
D
9 5 2
L
747? 7452
9 2
5 9
U4'6 9
0 9/
?
74/4 74/4
U'6 9
74C%29
2 9
74/4
U4'$
2
4
74/4
U4'%
5
U5'6 ?
U4'&
E
1
5 2
U5'$
7452 L
4
92 95 74C%29
U?'6 9
U'$
5 2
4 ? 74/L
U?'$
4
7452 ?
74/L
U?'%
UL'$
0 L
4
9/
? 74/L 7452
U?'& 92 99 95 74/L
1.3 mplementar el contador asíncrono GH modulo 1B mostrado en la >igura
Anali Analice ce su funcio funcionam namien iento, to, desarro desarrolle lle la Ta)la a)la de estados estados y constr construir uir el diagrama de tiempo: %Sugerencia sar C 65(S6B'
U9'6
4
5 U9'6(%:=) 9 2
(
<
D
99 95
%:= =
A E 9
D
U9'$
/ 9
?
92
<
(
D
5
%:= =
9 A
D
4 9
74:992
0
7 2 74:992
<
(
99 D
95
%:= =
92 A E 9
D
?
U2'$
/ 9
U2'6
4
<
(
D
A
D
0
%:= =
4 9
7
74:992
74:992
$6@9
AE A9
A2
99/
99/
&2 :E&,$:UE
Estado s 9 1 *
I5
I
I*
I1
9 9 9
9 9 9
9 9 1
9 1 9
A5
A4
99/
99/
99/
&5
&4
&E
:E&,$:UE
:E&,$:UE
:E&,$:UE
5 = B 6 J 7 19 11 1* 1 15 1=
9 9 9 9 9 1 1 1 1 1 1 1 1
9 1 1 1 1 9 9 9 9 1 1 1 1
1 9 9 1 1 9 9 1 1 9 9 1 1
1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1
. Al circuito contador asíncrono GH de la >igura 1, configurar para 0ue realice la funci"n de diisor de frecuencia entre+ a' Diisor entre 1= )' diisor entre 1* c' Diisor entre 19 &5 :E&,AE& :E&,OAEE" :E&,$:UE
&4 AL
A0
A9/
A99
99/
99/
9/K
99/
A 5
$6@9
D
99 95
=
A E 9
D
?
92
D
74:(992
U4'%
0
5
%:= =
A
D
7
2
74:(992
U5'6 2 2
9/
5
5
9
U5'$
9 74:(/L
99/
74:(/L 74:(//
U?'$
? 4
? 4
74:(/L
5
U5'% U?'6
74:(52
9/
U'$
74:(52
L
0
U5'&
? 4
74:(/L
95
99 9
74:(//
2
? 4
O >>
ON
92 74:(/L 74:(/L
&(.9 9 2 5
U4'6
U'%
2 0
5
L
U4'$
9/ &B+(.M5
74:(/L 74:(// 74:(//
A2 A9
A5
99/ 99/
99/
(
<
9
? 4 74:(/L
D
%:= =
99/
99/
A
D
?
74:(992
U2'$
/ 9
99 95
E 9
U'6 L
U2'6
4
99/
9
4 9
0
A4
(
<
A7
A?
U9'$
/ 9
%:=
2
(
<
9
99/
U9'6
4
:E&,AE&
A92
92
<
(
D
A
D
0
%:= =
4 9
7
74:(992
B. mpleme mplementar ntar el circuito circuito de un contado contadorr sincrono sincrono,, descrit descrito o por las funciones funciones ("gicas de los >lip >lops: analice su funcionamiento, desarrolle su ta)la de estados y su diagrama de tiempos. %ara su implementaci"n. implementaci"n. Sugerencia tilice C 65(S6B'. Considere I5n + /S4 In + (S4. @5 K %In'? L I*n 5 K In LI*n LIn @ K %In'? K %I5n'? @* K In %In'? L %In'?In I5n * K %In'?L In @1 K %I*n'? I5n 1 K I*n %In'?L %I*n'?%I5n'?
U4'6 9 5 2 74:52
A?
A7
?L
?L
A0 AL
?L
?L
UE'$ 4 ?
UE'%
0 L
74:/L
A9
A2
A5
A4
9K
9K
9K
9K
9/ 74:/L
4 ?
UE'&
9 9?
74:52
92
(
<
D
=
0
5
95
D
94
(
<
? A
U9'$
7
9
%:=
99
74:/L
U9'6
2
U4'$ 4
D
4 9
%:=
92
=
A L
74:7?
D
U2'6
2
99
9/
9?
(
<
? A
94
D
5
74:7?
0
%:= =
92
U5'6 U5'$ 5
4
2
?
AE
74:52
9/K
74:52
U5'& UE'6 5
95 L
9/
74:52
74:/L 9/uf
99
0
2
U?'6
%9
92
U5'%
9
9 2 95
74:52 92
74:99
(
<
D
99
%:= =
A L
74:7?
U9'6(%:=)
9
U2'$
7
9
D
D
9/
74:7?
&9
&2
&5
&4
:E&,$:UE
:E&,$:UE
:E&,$:UE
:E&,$:UE
