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Universidad autonoma de chiapas fcp

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Universidad autonoma de chiapas fcp

  1. 1. UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIAPASFACULTAD DE CONTADURIA PUBLICALIC. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES<br />UNIDAD V.- INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS SECUENCIALES.<br />SISTEMAS DIGITALES<br />IZAGUIRRE GONZÁLEZ FERNANDO DE JESÚS<br />TAPACHULA, CHIAPAS A VIERNES 06 DE MAYO DEL 2011<br />
  2. 2. FLIP-FLOPS<br />Uno de los elementos básicos de memoria son los llamado Flip Flops. El estado de un flip flop cambia por un cambio momentáneo en sus entradas. Este cambio se denomina disparo (trigger).<br />
  3. 3. Flip-Flop maestro-esclavo<br />Un flip flop maestro-esclavo se construye con dos FF, uno sirve de maestro y otro de esclavo. Durante la subida del pulso de reloj se habilita el maestro y se deshabilita el esclavo.<br />
  4. 4.
  5. 5. Flip-Flop disparado por flanco<br />Otro tipo de FF que sincroniza el cambio de estado durante la transición del pulso de reloj es el flip flop disparado por flanco.<br />
  6. 6.
  7. 7. Flip-Flop disparado por flanco<br />Algunos FF cambian de estado en la subida del pulso de reloj, y otros en el flanco de bajada. Los primeros se denominaran Flip flop disparados por flanco positivo y los segundos Flip flops disparados por flanco negativo.<br />
  8. 8.
  9. 9. Parámetro de los Flip-Flops<br />Además de los parámetros característicos de la familia lógica a que pertenecen, como son niveles lógicos, fan-out., etc.. Cabe destacar una serie de parámetros, más o menos normalizados, relativos a la temporización de las diferentes señales que intervienen en la conmutación de los flip-flops. De ellos cabe destacar los siguientes:<br />
  10. 10. Parámetro de los Flip-Flops<br />Tiempo de establecimiento (SET UP TIME). Es el tiempo anterior al flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.<br />Tiempo de mantenimiento (HOLD TIME). Es el tiempo posterior al flanco activo de toma de datos durante el cual las entradas no deben cambiar.<br />Frecuencia máxima de reloj. Es la frecuencia máxima admisible de la señal de reloj que garantiza el fabricante.<br />Duración del tiempo alto de reloj. Es el tiempo mínimo que debe durar la parte alta del impulso de reloj.<br />
  11. 11. Parámetro de los Flip-Flops<br />Duración del tiempo bajo de reloj. Es el tiempo mínimo que debe durar la parte baja del impulso de reloj.<br />Tiempo bajo de PRESET Y CLEAR. Es el tiempo mínimo que debe activarse las entradas asíncronas para garantizar su funcionamiento.<br />Tiempo de retardo o propagación.Es el tiempo que transcurre desde el flanco activo del reloj que produce la conmutación y el momento en que ésta tiene lugar.<br />
  12. 12. FlipFlop tipo S R<br />La operación del FF S R disparado por flanco es similar a la operación analizada anteriormente, con la diferencia de que el cambio de estado se efectúa en el flanco de bajada del pulso de reloj.<br />
  13. 13.
  14. 14. Flip Flop tipo J K<br />La operación de un FF tipo J K es muy similar a la de un FF S C. La única diferencia es que no tiene un estado invalido.<br />
  15. 15.
  16. 16. Flip Flop tipo D<br />La operación de un FF tipo D es mucho mas simple. Solo posee una entrada además de la del reloj. Se le denomina "data" y es muy útil cuando queremos almacenar un dato de un bit (0 o 1).<br />
  17. 17.
  18. 18. Flip Flop tipo T<br />Solo posee una entrada además de la del reloj. Se le denomina "toggle". Si hay un 0 en la entrada T, cuando se aplica el pulso de reloj la salida mantiene el valor del estado presente. Si hay un 1 se complementa<br />
  19. 19.
  20. 20. En cuanto a la representación los FF disparados por nivel no poseen el simbolo >en la entrada de reloj.<br />
  21. 21. Flip Flop tipo J K: flip flop universal<br />El FF JK puede considerarse como el flip flop universal puesto que puede configurarse para obtener los demás flip-flops. En el cuadro a continuación se muestra el equivalente de cada uno de lo tipos de flip flop en función del J K.<br />
  22. 22.
  23. 23. Problema<br />Complete el diagrama de tiempo para un flip flop JK considerando las 3 casos diferentes:<br />a. disparado por nivel<br />b. disparado por flanco positivo<br />c. disparado por flanco negativo<br />
  24. 24.
  25. 25. LOS DECODIFICADORES<br />En el tema de los codificadores vimos en qué consistía un codificador, es decir, explicábamos cómo pasar una información utilizada usualmente a una forma codificada que pueda entender nuestro ordenador. Seguidamente, describiremos el modo de realizar la función opuesta mediante los llamados decodificadores. Un decodificador o descodificador es un circuito combinacional, cuya función es inversa a la del codificador, esto es, convierte un código binario de entrada (natural, BCD, etc.) <br />
  26. 26.
  27. 27. Decodificador básico de dos entradas y cuatro salidascontruido a partir de compuertas NAND<br />En un sistema digital, como puede ser nuestro PC, se pueden transmitir tanto instrucciones como números mediante niveles binarios o trenes de impulsos. Si, por ejemplo, los cuatro bits de un mensaje se disponen para transmitir órdenes, se pueden lograr 16 instrucciones diferentes, esto es lo que denominábamos, información codificada en sistema binario<br />
  28. 28.
  29. 29. Decodificador de cuatro entradas y siete salidas del tipo no excitado<br />Para entender el segundo de los tipos veamos algunos ejemplos de ellos. Tomemos un decodificador de dos entradas. Este hará corresponder, a cada una de las cuatro palabras posibles de formar con las dos entradas, una de las salidas. Para la salida Y0, será 1 cuando los bits de entrada A y B son 0. Luego, la expresión booleana que le corresponde es: Y0 = /A * /B. El mismo razonamiento se puede repetir para el resto de salidas. <br />
  30. 30.
  31. 31. Representamos la tabla de verdad correspondiente solamente a los diez dígitos decimales<br />
  32. 32. A partir de esta tabla se pueden obtener todas las expresiones booleanas para la construcción de cada una de las salidas del código de 7 segmentos.<br />La representación visual de los diez dígitos decimales se suele realizar a través del denominado código de visualización de siete segmentos<br />
  33. 33. La entrada de inhibición se puede aplicar de diversas formas y en distintas etapas, según convenga, para la realización física del circuito integrado. <br />Los decodificadores suelen ir conectados a las entradas de etapa de presentación visual, como en el caso de la conexión de un cristal líquido<br />
  34. 34. LOS CODIFICADORES<br />Al diseñar un sistema digital es necesario representar o codificar en forma binaria la información numérica y alfanumérica que se obtiene de dicho sistema y, para ello, existen los circuitos combinatorios denominados codificadores.<br /> <br />Un codificador es un circuito combinatorio que cuenta con un número determinado de entradas, de las cuales sólo una tiene el estado lógico 1, y se genera un código de varios bits que depende de cuál sea la entrada excitada.<br />
  35. 35. Diagrama de bloques de un codificador de 10 entradas y 4 salidas<br />
  36. 36. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo. <br />Supongamos que queremos transmitir un código binario con cada una de las pulsaciones de un teclado númerico, como puede ser el de una calculadora, en éste existen diez dígitos y al menos seis caracteres especiales y, si consideramos sólo las diez cifras, esta condición la podemos satisfacer con cuatro bit. Pero variemos el circuito de la calculadora para entender mejor el ejemplo. Modifiquemos el teclado de tal manera que al presionar una tecla se cierre el pulsador que conectará una línea de entrada.<br />
  37. 37. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo.<br />En el interior del bloque podemos imaginar unos conductores cruzados que unen entradas y salidas entre sí. Veamos cómo han de conectarse a fin de que den los códigos deseados. Para representar los códigos de salida utilizaremos el denominado código BCD. La tabla de verdad que define este codificador es la siguiente:<br />
  38. 38. Para ilustrar esto mejor pongamos un ejemplo.<br />
  39. 39. Los tipos de codificadores más usuales en el mercado son los de matrices de diodos<br />
  40. 40. Codificadores con prioridad y señal de habilitación<br />Circuito integrado típico de un codificador con prioridad<br />
  41. 41. Codificadores con prioridad y señal de habilitación<br />Vamos a prescindir ahora de la condición supuesta anteriormente y referida a que en cualquier momento sólo puede haber un pulsador accionado. Si, de un modo fortuito, se pulsan simultáneamente varias teclas, vamos a dar prioridad y codificar la línea de datos de orden superior. Por ejemplo, si se excitan las entradas 5 y 6, lo que se desea es que la salida sea la que corresponde a la entrada 6. Para seguir el mismo procedimiento, a fin de entender este tipo de codificadores, describamos su tabla de verdad:<br />
  42. 42. Codificadores con prioridad y señal de habilitación<br />
  43. 43. Contador digital<br />En la actualidad, los sistemas digitales son muy utilizados y variados para diferentes tipos de aplicaciones las cuales en su mayoría son aplicadas en la industria y en mayor parte de los equipos electrónicos.<br />Es por esto que es necesario saber a grandes rasgos las aplicaciones, y como funcionan los diferentes tipos de sistemas digitales, así nosotros poder desarrollar la capacidad de aplicar y de poder trabajar con ellos sin ningún tipo de dificultad. <br />Es por esto que a continuación le presentamos el siguiente trabajo, destinado a comprender de mejor manera las distintas funciones y aplicaciones de los contadores. <br />
  44. 44. Contadores asíncronos de rizos.<br />Este tipo de contadores donde cada salida del flip-flop sirve como señal de entrada CLK para el siguiente flip-flop, estos contadores no cambian de estado todos juntos por lo que se dice que no están en sincronía, solo el primer flip flop responde a los pulsos del reloj ,luego para que al segundo flip-flop responda debe esperar que el primer flip-flop cambie de estado, y para que el tercer flip-flop se complemente debe esperar que el segundo flip-flop cambie de estado, y así sucesivamente con los demás flip-flop<br />
  45. 45. Numero MOD.<br />El contador de la figura anterior, tiene 8 estados diferentes del 000 al 111 por tanto se trata de un contador de rizos MOD 8, recordamos que el numero MOD siempre es igual al numero de estados por los cuales pasa el contador en cada ciclo completo antes que se recicle hacia su estado inicial.<br />
  46. 46. División de frecuencia.<br />En la figura podemos ver que en el contador básico cada flip-flop da una forma de onda de salida que es exactamente la mitad de la frecuencia de la onda de su entrada CLK<br />
  47. 47.
  48. 48. División de frecuencia.<br />El contador básico puede ser modificado para producir números MOD menores que 2N permitiendo que el contador omita estados que normalmente son partes de la secuencia de conteo. <br />
  49. 49. Circuito de reloj.<br />Desde hace muchos siglos, el hombre estableció su relación con el tiempo, basado sobre todo en los fenómenos naturales constantes como el día y la noche, el movimiento del sol, de los planetas y las estrellas.Así se realizaron construcciones, calendarios, y otros elementos útiles para medir el tiempo; fue el nacimiento del reloj. Los primeros relojes se construyeron utilizando la sombra del sol que varía de acuerdo a su posición. Luego aparecieron los relojes mecánicos que han acompañado al hombre durante muchos años y de los cuales se han realizado verdaderas obras de arte.<br />
  50. 50. Relojes Electrónicos<br />En el nacimiento y desarrollo acelerado de la tecnología electrónica, no podía faltar su aporte a la medición del tiempo. Esta ciencia a facilitadola elaboración de relojes de todo tipo llegando a modelos personales de muy bajo costo y a otros muy sofisticados en los cuales su operación está controlada por un microprocesador miniatura co el tamaño de unos pocos milímetros. Así tenemos relojes electrónicos de pared, relojes gigantes, relojes de pulso, cronometros, etc.En este proyecto se ensamblara un reloj electrónico digital típico que utiliza como elemento principal un circuito integrado MM5314 de National Semiconductor y como pantalla para mostrar las horas, minutos y segundos, seis indicadores de siete segmentos tipo LED.Los relojes electrónicos utilizan internamente circuitos digitales. Los principales son; Osciladores, contadores, multiplexores, decodificadores, manejadores o drivers e indicadores luminosos o displays de diferentes tipos.<br />
  51. 51. Funcionamiento<br />El principio básico de funcionamiento de un reloj electrónico consiste en tomar un tren de pulsos generados en forma precisa, por un cristal de cuarzo o una base de tiempo, e ir dividiendo esa frecuencia hasta lograr pulsos muy exactos de un segundo o menos, si es necesario.<br />
  52. 52.
  53. 53. Tipos de circuito de reloj.<br />Reloj<br />Reloj analógico<br />Reloj electrónico<br />Reloj de arena<br />Cronómetro<br />Reloj digital en formato de 12 horas<br />Reloj digital en formato de 24 horas<br />
  54. 54. Memoria digital.<br />Se trata de pequeñas tarjetas de memoria 100% electrónicas, basadas en el uso de celdas de almacenamiento tipo NAND, las cuáles permiten guardar datos por largos periodos de tiempo sin necesidad de tener alimentación eléctrica durante ese lapso. Al no tener partes en movimiento (salvo los dispositivos MicroDrive), tienen una baja generación de calor, poco desgaste pero una alta velocidad de transmisión de datos, <br />
  55. 55. Tipos de memorias digitales<br />- De manera típica, han existido los siguientes tipos de memorias digitales, cada liga permite conocer las características específicas de cada una:<br />Compact Flash (CF) <br />MultiMedia Card (MMC) <br />Memoria Secure Data (SD) <br />Memoria extreme Digital de Fuji® (xD) <br />Memorias USB - Pendrive <br />Memory Stick de Sony® <br />MicroDrive (es un minidisco duro pero se puede considerar dentro de esta clasificación) <br />SmartMedia <br />Solid State Drive (SSD) <br />
  56. 56. Tabla de tipos de memorias actuales en general<br />Tabla basada en la descripción de la revista “PC a Fondo" y complementada:<br />

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