Laboratorio de Sistemas Digitales
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA
ASIGNATURA: SISTEMAS
DIGITALES (LABORATORIO)
TEMA: BIESTABLES ASINCRONOS Y SINCRONOS
GRUPO/TURNO: 91G / 17:00 – 19:30 PM
PROFESOR:
UTRILLA SALAZAR DARIO
INTEGRANTES:
BARRIENTOS ROJAS WILLIAM ULISES MERMA QUISPE WALTER EDUARDO
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Laboratorio de Sistemas Digitales I. INTRODUCCIÓN
En el presente laboratorio, se desarrollara el análisis funcional de los biestables asincronos (Latchs) y Sincronos (Flip Flops); los cuales representan los dispositivos fundamentales para el diseño de registros, Contadores, Maquinas de estados, memorias y todo circuito secuencial.
II. OBJETIVOS
1. OBJETIVOS GENERALES
Implementar los circuitos biestables biestables asincronos (Latch) y sincronos (Flip Flop), utilizando puertas lógicas. La visualización del funcionamiento de cada una de los biestables (Latchs y Flip Flops.) utilizando leds en las salidas. Implementar circuitos básicos con biestables. Adquirir destreza destreza para el montaje y cableado de circuitos digitales en el prothoboard. Que el estudiante aprenda utilizar los principios básicos para el análisis de circuitos digitales secuenciales mediante simuladores y que tenga la capacidad de realizar la detección de fallos, corregirlos y comprobar su buen funcionamiento.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Para cada función lógica implementar con circuitos integrados de tecnología TTL (Serie 74). Buscar las referencias correspondientes en los manuales adecuados. Se implementará como entradas lógicas DIPSWITCHs y como salidas salidas lógicas LEDs. (Ver en el marco teórico del presente documento sus circuitos eléctricos). Implementar cada circuito en prothoboard, analizar su funcionamiento y luego construya las tablas de verdad de los circuitos.
III. RESUMEN
Como primer paso para el desarrollo del presente laboratorio se debe consultar los manuales correspondientes para cada objetivo. Luego se debe analizar los circuitos en forma teórica y luego simularlos con algún software especializado y depurar los errores. Por último se implementa el circuito con los circuitos integrados realizando conjuntamente pruebas individuales de su funcionamiento y al terminar dicho proceso se procede a hacer las pruebas y desarrollar las tablas de estados o construir los diagramas de tiempo.
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Laboratorio de Sistemas Digitales IV. MARCO TEORICO
1. ENTRADAS Y SALIDAS LOGICAS
El dipswitch es un arreglo de interruptores integrados en una cápsula como se muestra a continuación junto con su símbolo eléctrico.
Figura N°1
Las entradas lógicas manuales de un sistema digital se implementan por lo general con un dipswitch y configurado por una red PULL UP o PULL DOWN como se muestra en la siguiente figura.
Figura N°2
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Laboratorio de Sistemas Digitales Las salidas de estos circuitos son las (IN) entradas de las compuertas (los pines del integrado) y como también se puede observar en la figura anterior la salida del integrado (OUT) es la entrada del circuito LED. VI. LISTADO DE MATERIALES
-Circuitos Integrados TTL : 7400, 7402, 7474, 7476, 74266. -Prothoboard y Dipswitch -Cables de conexión -Manuales técnicos. -Resistencias de 100 Ohmios -Diodos LEDs -Resistencias ¼ de W (ojo potencia) VII. IMPLEMENTACION PARA EL INFORME FINAL
A) 1. Implementar el circuito mostrado en la Figura 1. Analice su funcionamiento y desarrolle su Tabla de Verdad.
U1:A
0
D2
1 3 2
LED-YELLOW
74LS00
U1:B
D1
4 6
0
5 LED-YELLOW
74LS00
Figura N°3
Analizando su funcionamiento: Cuando sus salidas son: Analicemos cuando R=0 y S=0:
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Analicemos cuando R=0 y S=1:
Analicemos cuando R=1 y S=0:
Analicemos cuando R=1 y S=1:
Tabla de verdad: R 0 0 1
S 0 1 0
1
1
Q n+1 n+1 N.P
Q n+1 n+1’ N.P
1 0 Q
0 1 Q’
2. Implementar el circuito mostrado en la Figura, analizar su funcionamiento y construir su tabla de verdad. P 0 R 0
U1:A
U3:A
U2:A
1 3
Q
1
2
3
2
1
2
3 74LS08 U1:A(B)
74LS02
U2:B
U1:B S 0
LED-YELLOW
74LS32
U3:B
5
4
4 6
Q'
4
6
6
5
5 74LS02 74LS08
T
74LS32
LED-YELLOW
0 Figura N°4
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Laboratorio de Sistemas Digitales Analizando su tabla de verdad:
Simplificado:
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Laboratorio de Sistemas Digitales 3. Implementar el Circuito de la Figura 3, analice su funcionamiento y construir su Diagrama de tiempo.
U2:A
U1:A
4
1 3
2
2 3 74LS266
D
S
Q
LED-YELLOW
CLK Q
R 1
11
D
U1:B
S
Q
Q'
9 LED-YELLOW
CLK Q
R
U1:B(CLK)
6
74LS74
0 1
12
Q
5
3 1
8
74LS74
Figura N°5
4. Utilizando el Flip Flop D, diseñar un circuito que el permita convertir a Flip Flop JK. Implementar el circuito y verifique su tabla de verdad.
U2:B
4
4
R
6
2
5
0
U3:A
3
1
74LS08
3
U1:A
S 1
1
2
U2:A 2
1
74LS32 3
74LS04
U4:A
D
S
Q
R
Q
D1
5
LED-YELLOW
6
D2
CLK
1
74LS74 LED-YELLOW
2 74LS08
Figura N°6
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Laboratorio de Sistemas Digitales Análisis de su funcionamiento: Tiene el carácter de seguimiento de entrada del flip-flop D seguimiento, pero tiene dos entradas, denominadas tradicionalmente J y K. Si J y K son diferentes, la salida Q toma el valor de J durante la subida del siguiente pulso de sincronismo. Tabla de Verdad R 0 0 1 1
S 0 1 0 1
Q’
Q 1 N.P N.P N.P
0 N.P N.P N.P
5. Utilizando el Flip Flop D, diseñar un circuito que le permita convertir a Flip Flop T, implementar el circuito y verifique su tabla de verdad.
U1:A 1 3
1
U2:A
4
2
2 3 74LS266
D
S
Q
R
Q
5
CLK
U2:A(CLK)
1
6
74LS74
Figura N°7
Analizando su funcionamiento y su tabla de verdad: Hallando la ecuación característica de un Flip-Flop T: T 0 1
Q Q
Q’
Q’
Q
T 0 0 1 1
Qn 0 1 0 1
Qn+1 0 1 1 0
Q’
La ecuación característica de un Flip-Flop T es: ̅ ̅
La ecuación característica de un Flip-Flop D es: ̅
Si comparamos la ecuación característica de ambos Flip Flop tenemos:
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Laboratorio de Sistemas Digitales ̅ ̅
6. Implementar el circuito de la Figura 4, analice su funcionamiento y desarrolle su tabla de verdad.
U1:A
U1:C
1 3
0
10
2
8 9
R1 330
74LS00 74LS00
U1:D
U1:B
1
13
4
11 6
12
R2 330
5 74LS00
D1 LED-YELLOW
D2 LED-YELLOW
74LS00
Figura N°8
Analizando su funcionamiento: Vemos que las salidas son:
Analicemos cuando J=0 y Q=0:
Analicemos cuando J=0 y Q=1:
Analicemos cuando J=1 y Q=0:
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Laboratorio de Sistemas Digitales Analicemos cuando J=1 y Q=1
Tabla de verdad: J
K
Qn+1
Qn+1’
0 0 1 1
0 1 0 1
Q 0 1 1
Q’
1 0 1
B) De los manuales del fabricante describa todas las características técnicas de los Latch y Flip Flops comerciales. Latch SR:
Figura N°9
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Figura N°10
C) Describa circuitos de aplicación de Latch y Flip Flops. Contadores: Un contador es un circuito secuencial de aplicación general, cuyas salidas representan en un determinado código el número de pulsos que se meten a la entrada. Están constituidos por una serie de biestables conectados entre sí de modo que las salidas de estos cambian de estado cuando se aplican impulso a la entrada. Contadores asíncronos binarios: Un contador binario asíncrono es aquel cuyos cambios de estado no están controlados por un pulso de reloj sincronizado. Al eliminar la necesidad de la sincronización del reloj, se puede utilizar una cantidad menor de circuitos para implantar un contador binario. Podemos eliminar las compuertas AND del diseño síncrono observando las transiciones de estado del contador desde oro punto de vista. La etapa del contador Xi se complementa cada vez que el estadoXi –1 hace una transición 1® 0; la etapa X1 siempre se complementa. Podemos utilizar una orden Clear común asíncrona para inicializar el contador en el estado 0, y mantenemos la orden del control Count en 1 lógico para el conteo; el 0 lógico en Count inhibe todos los conteos y deja al contador en un estado constante; éste es el modo de retención de datos.
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Figura N°11
IX. CONCLUSIONES
El desarrollo de estos trabajos de laboratorio ha sido de gran utilidad, gran utilidad, pues los conocimientos teóricos se han comprobado mediante el desarrollo de cada uno de los circuitos en la protoboard. -Se concluye destacando los puntos principales aprendidos mediante esta práctica de laboratorio: -Se ha conocido y practicado el manejo de la protoboard, que es indispensable para probar el funcionamiento de los circuitos Latch y Flip Flop. -Ha sido posible comprender la manera en que los Flip-Flops permiten almacenar valores en memoria. -Las tablas de verdad han sido utilizadas como herramientas como herramientas para obtener conclusiones respecto al funcionamiento u operación de los circuitos realizados. -Se han analizado e interpretado correctamente los datos resultantes en las tablas de verdad, dando lugar a importantes aplicaciones prácticas sobre el uso de cada uno de los circuitos mostrados. X. BIBLIOGRAFÍA 1. http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada 2. http://www.circuitstoday.com/flip-flop-conversion 3. 3. http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/hvargas/sd05/SD05.html
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