Laboratorio N° 04:
“CIRCUITOS ARITMÉTICOS”
1. OBJETIVOS
Implementar un circuito sumador/restador con signo para operandos de 4 bits. Manipular el C.I. 74LS83 para sumar y restar operandos de 4 bits. Manipular display’s de 7 segmentos para mostrar los resultados con signo. Con el apoyo de los simuladores Proteus Isis y Winbreadboard Winbreadboard, verificar el diseño y funcionamiento del circuito desarrollado.
2. MATERIALES Y SOFTWARE DE SIMULACIÓN REQUERIDOS: Fuente de voltaje V DC = 5V, protoboard, cables de conexión y pela-cables. C.I. 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS86. 2 C.I. 74LS83 o 2 C.I. 74LS283 2 C.I. decodificadores de 7 segmentos (74LS47 o 74LS48). 9 LED’s y 2 display’s de 7 segmentos con sus respect ivos decodificadores. Resistores de carbón de ½W: 9 de 220 y 14 de 470. Software: Proteus Isis v.7.2, Winbreadboard Winbreadboard v1.2 3. INFORMACIÓN TEÓRICA: a) C.I. Sumador Completo de 4 Bits: 74LS83
Operandos de 4 bits: A = A 4 A3 A2 A1 B = B4 B3 B2 B1 La suma de operandos de 4 bits: C in Carry de entrada A4 A3 A2 A1 + B4 B3 B2 B1 Carry de salida Cout S4 S3 S2 S1 = A + B b) C.I. Sumador Completo de 4 Bits: 74LS283
c) Display de 7 segmentos
Es un componente que se utiliza para la representación de números en muchos dispositivos electrónicos, y aunque cada vez es más frecuente encontrar LCD´s en estos equipos (debido a su bajísima demanda de energía), todavía hay muchos que utilizan el display de 7 segmentos por su simplicidad. Está ensamblado de manera que se pueda activar cada segmento (diodo LED) por separado logrando de esta manera combinar los elementos y representar todos los dígitos decimales en el display (del 0 al 9). Cada elemento del display tiene asignado una letra que identifica su posición en el arreglo del display. Ver el gráfico - Activando todos los segmentos se forma el dígito "8" - Activando los segmentos: "a,b,c,d,e,f" se forma el "0" - Activando los segmentos: "a,b,g,e,d" se forma el dígito "2" - Activando los segmentos: "b,c,f,g" se forma el dígito "4" - p.d. representa el punto decimal tipo1: El display ánodo común
Tiene todos los ánodos de los diodos LED unidos y conectados a la fuente de alimentación. En este caso para activar cualquier
elemento hay que poner el cátodo del elemento a tierra a través de una resistencia para limitar la corriente que pasa por el elemento. Tipo2: El display cátodo común
Tiene todos los cátodos de los diodos LED unidos y conectados a tierra. Para activar un segmento de estos hay que poner el ánodo del segmento a encender a Vcc (tensión de la fuente) a través de una resistencia para limitar el paso de la corriente.
d) Decodificador de código BCD a 7 segmentos Permite decodificar un número binario expresado en BCD y activar los LED´s que corresponden a los segmentos para formar los dígitos decimales equivalentes. Existe un decodificador para cada tipo de display.
4. INFORME PREVIO a) Investigar y completar en los siguientes recuadros, con la información que corresponde al resumen de la hoja de especificaciones técnicas de los C.I. 74LS83 y 74LS283:
PARA EL C.I. 74LS83
PARA EL C.I. 74LS283
b) Sumador/Restador con signo para operandos de 4 Bits
Los alumnos trabajando en grupo, concretarán el diseño de un circuito sumador/restador con signo para operandos de 4 bits, que mediante una línea de control (k), se pueda seleccionar las operaciones SUMA o RESTA. Los operandos binarios de 4 bits se mostrarán utilizando led’s y el resultado con signo deberá mos trarse utilizando display’s de 7 segmentos. k
Operación
0 1
Suma: A + B Resta: A - B
5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 5.1 Sumador/restador de 4 bits con signo: Implementación en protoboard Implemente en protoboard, el circuito sumador/restador con signo para operandos de 4 bits. Seleccione la línea de control (k=0) para realizar la operación SUMA: A + B Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos 1er sumando: A
Resultado SUMA Display’s de 7 segm.
2do sumando: B
A4
A3
A2
A1
B4
B3
B2
B1
0 0 0 1 1 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 1
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 0 1 0 1 1
Led de signo
BCD1
BCD0
Seleccione la línea de control (k=1) para realizar la operación RESTA: A - B Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Minuendo: A
Resultado DIFERENCIA Display’s de 7 segm.
Sustraendo: B
A4
A3
A2
A1
B4
B3
B2
B1
0 0 0 1 1 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 1
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 0 1 0 1 1
Led de signo
BCD1
BCD0
5.2 Sumador/restador de 4 bits con signo: Simulación con Proteus Isis
Implemente en protoboard, el circuito sumador/restador con signo para operandos de 4 bits. Seleccione la línea de control (k=0) para realizar la operación SUMA: A + B Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos 1er sumando: A
Resultado SUMA Display’s de 7 segm.
2do sumando: B
A4
A3
A2
A1
B4
B3
B2
B1
0 0 0 1 1 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 1
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 0 1 0 1 1
Led de signo
BCD1
BCD0
Seleccione la línea de control (k=1) para realizar la operación RESTA: A - B Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Minuendo: A
Resultado DIFERENCIA Display’s de 7 segm.
Sustraendo: B
A4
A3
A2
A1
B4
B3
B2
B1
0 0 0 1 1 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 0 1 0 1
0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 0 1 0 1 1
Led de signo
BCD1
BCD0
