Universidad Politécnica de Chiapas
Nombre de la materia: Electrónica Digital
Nombre del profesor: Dra. Perla Yazmín Sevilla Camacho.
Nombre de los alumnos: Oscar Ortiz Pérez Luis Arturo Gómez Toledo Moisés Fermín Solís Vázquez Jorge Luis Santos
Cuatrimestre: 3
Grupo: C
Unidad de aprendizaje: Circuitos combinacionales Nombre de la práctica 8: Sistema Sumador y comparador de 4 bits Fecha: 25 – Junio – 2013
Observaciones:_________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
ÍNDICE INTRODUCCION ............................................................................................................ 3 JUSTIFICACION ............................................................................................................ 3 MARCO TEORICO ......................................................................................................... 4 SUMADORES EN PARALELO ............................................................................ 4 COMPARADORES DE MAGNITUD..................................................................... 5 DESARROLLO ............................................................................................................... 7 RESULTADOS ................................................................................................................ 9 CONCLUSION ................................................................................................................ 10 BIBLIOGRAFIA............................................................................................................... 10
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INTRODUCCION En esta práctica implementaremos dos circuitos integrados, uno correspondiente a un sumador completo, 4 bits, y el otro será un comparador binario, igual de magnitud de 4 bits. Veremos la funcionalidad de cada integrado lo que realiza cada, como trabaja y las conexiones necesarias para poder implementarlo, y corroborar el funcionamiento de cada uno de estos.
Objetivo (s): 1.- Comprobar el funcionamiento de un sumador paralelo de 4 bits 2.- Comprobar el funcionamiento de un comparador de magnitud de 4 bits. 3.- Implementar un circuito que realice la sumatoria de 2 cantidades binarias de 4 bits y el resultado obtenido será comparado con una cantidad de referencia de 4 bits.
JUSTIFICACIÓN Esta práctica nos ayudara a nosotros a comprender más cómo funcionan este tipo de circuitos, la lógica que utilizan. La realizamos para ver el funcionamiento de cada uno de estos y cómo se pueden implementar dos circuitos integrados en uno solo para sumar y comparar dos números binarios de 4 bits.
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MARCO TEÓRICO Un Sumador Binario en Paralelo Los computadores y calculadoras implementan la operación de suma sobre dos números binarios al mismo tiempo, donde cada número binario puede tener varios dígitos binarios. En la tabla se muestra la suma de dos números binarios de cinco bits. Uno de los operandos es almacenado en el acumulador; esto es, el acumulador contiene cinco FlipFlops, almacenando, en cada uno, los dígitos 10101. De la misma forma el otro de los operandos, el que será sumado al primero, es almacenado en el registro B (en este caso, 00111). El proceso de suma comienza por la suma de los bits menos significativos de ambos operandos. Así, 1+1 = 10, que significa que la suma para esa posición es 0 y el acarreo es 1. 1º Operando, almacenado en el acumulador
1
0
1
0
1
2º Operando, almacenado en el Registro B
0
0
1
1
1
Suma
1
1
1
0
0
Acarreo (para ser agregado a la siguiente posición) 0 Tabla 1. Proceso de suma binaria
0
1
1
1
Este acarreo (o bit de carry) será sumado a la siguiente posición, junto a los bits correspondientes de los operandos. Así, en la segunda posición 1+0+1 = 10, que corresponde nuevamente a la suma 0 y el carry 1. Este carry será sumado a la siguiente posición junto a los correspondientes bits de los operandos y así sucesivamente hasta las últimas posiciones. A cada paso en el proceso de suma se realiza la adición de tres bits; los dos de los operandos y el de carry que viene de la posición previa. El resultado de la suma de estos 3 bits produce 2 bits: un bit de suma y otro de carry que deberá ser sumado a la siguiente posición. Este mismo proceso es usado para cada posición. Ahora, si se quiere diseñar un circuito lógico que permita implementar este proceso, entonces simplemente se deberá usar el mismo circuito para cada una de las posiciones. En este diagrama las variables Ai representan los bits del operando almacenados en el acumulador (que también puede ser llamado el registro A). Las variables Bi representan los bits del segundo operando almacenados en el registro B. Las variables Ci representan los bits de carry entre las correspondientes posiciones. Las variables Si son los bits de la suma para cada posición. Los circuitos Full-Adder usados en cada posición tienen tres entradas: un bit A, un bit B y un bit C; y producen dos salidas: un bit de suma (S) y un bit de carry (C). Por ejemplo, el Full-Adder No. 0 tiene como entradas A0, B0 y C0, y produce las salidas S0 y C1. Lo anterior se repite para todos los bits de los operandos. Actualmente los computadores usan palabras de 32 y 64 bits, al contrario del de la figura que sólo es un sumador de 5 bits.
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Ilustración 1. Proceso de suma en paralelo Se llama sumador paralelo (parallel adder) por que todos los bits de los operandos se usan simultáneamente en todos los circuitos. Esto significa que la suma en cada posición ocurre al mismo tiempo. Que es distinto de las sumas que se hacen en papel. Ya que se toma cada posición una a la vez, comenzando desde las posiciones menos significativas. Comparadores Un circuito digital comparador realiza la comparación de dos palabras A y B de N bits tomadas como un número entero sin signo e indica si son iguales o si una es mayor que otra en tres salidas A = B, A > B y A < B. Solo una de estas salidas estará a 1 y las demás estarán a 0 dependiendo de los valores de las entradas. En un comparador de 4 bits el procedimiento es el siguiente: - A=B Deben ser iguales cada uno de sus bits. -A>B Recorremos todos los bits de A y B desde el más significativo hasta que A sea 1 y B sea 0. - A
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Ilustración 2. Diagrama lógico comparador 4 bits El circuito comercial para un comparador de 4 bits es el integrado 74LS85.
Ilustración 3. Diagrama de conexión 7485
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DESARROLLO Material (es):
Multímetro Fuente de 5 Volts 74283 ó 7483 7485 3 Dip switch de 4 posiciones 12 Resistencias de 470 Ω 4 leds azules 1 led blanco 1 led rojo 1 led amarillo 1 led verde Alambres para conexiones Protoboard Datasheet de los circuitos integrados
1.- Como primer paso armamos en físico nuestro circuito de acuerdo a la siguiente configuración que la profesora nos asignó:
Imagen 1. Conexión del CI 7483 y 7485 para comprobar su funcionamiento
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Con ayuda del datasheet del integrado, obtuvimos el siguiente resultado al realizar todas las conexiones:
Fotografía 1. Circuito montado en el Protoboard 2.- También vamos a comprobar el funcionamiento de este decodificador en simulación, nosotros utilizamos el programa ISIS Proteus. Nuestros resultados, se anexan en la tabla 2 de este reporte. Este es el resultado de realizar las conexiones en el simulador:
Imagen 2. Simulación del circuito
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RESULTADOS Tabla 2. Resultados de combinaciones en circuito físico y en simulación Circuito Físico
Circuito Simulación
Sumando 5+3 Comparando con 0
Sumando 5+3 Comparando con 8
Sumando 5+3 Comparando con 11
Sumando 2+15 Comparando con 0
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CONCLUSIONES Cumplimos con los objetivos planteados ya que comprobamos la funcionalidad de cada integrado implementado ambos en un solo circuito. Colocamos dos números en el circuito correspondiente a la sumatoria y corroboramos que en verdad funcionaba y también a la hora de hacer la comparación de este resultado con otro pues nos indicaba cuál de los dos era mayor. Esta práctica nos ayudó mucho ya que vemos la correcta conexión, ya que había un problema de conexión y no funcionaba el circuito, por eso es muy importante saber lo necesario para implementar un circuito.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_comparador http://rioscircuitlg.blogspot.mx/2010/10/un-sumador-binario-en-paralelo.html http://personales.unican.es/manzanom/Planantiguo/EDigitalI/CompG4_09.pdf
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