ESCUELA POLITECNICA NACIONALLABORATORIO DE SISTEMAS DÍGITALES FACULTAD DE INGENIERIA

ELECTRICA Y ELECTRONICA

Informe DE:

SISTEMAS DÍGITALES

Práctica Nº: 08 Tema: Diseño de FLIP - FLOPS

Fecha de Realización: 2010 / 12 / 07

Realizado por:

Alumno (s):Luis Alejandro Fernández. Grupo:

(Espacio Reservado)

Fecha de entrega: ____ / ____ / ____ f. __________________ año mes día Recibido por:

Sanción: _____________________________________________

Período: Sep. - Feb.

Grupo 4Martes de 9-11

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICALABORATORIO DE SISTEMAS DÍGITALES PRÁCTICA 8

PRACTICA N°8:

DISEÑO DE FLIP - FLOPS

1. OBJETIVO:

Entender el diseño y funcionamiento de multivibradores biestables, más conocidos como flip – flops, así como su utilidad práctica.

2. PARTE EXPERIMENTAL:

EQUIPO A UTILIZARSE

Fuente DC Compuertas lógicas Dip-switchs LEDs Multímetro Proto board Resistencias Cable de teléfono

3. CUESTIONARIO:

3.1. Haga el análisis de los resultados obtenidos en esta práctica. Comente las modificaciones hechas a su circuito y las causas que las motivaron.

En los circuitos obtuvimos las respectivas tablas de verdad, para comprobar que este correctamente armado tuvimos que poner en un estado para comprobar con el estado 0L en las dos entradas. No se utilizo un circuito para generar señal de reloj, sino se utilizó un pulsador para generar la señal de reloj.

3.2. Investigue acerca de la utilidad de los flip-flops en circuitos prácticos.

Los flip – flops son circuitos digitales muy utilizados en diversas aplicaciones; desde el diseño e implementación de circuitos de control electrónico bastante básicos como una pequeña alarma, una cerradura electrónica de secuencia como una pequeña clave hasta que los flip – flops son el elemento básico de la mayor parte de las memorias digitales ram y rom; ya que un flip - flop es capaz de de almacenar un bit de información. También son utilizados en circuitos secuenciales como relojes digitales, cronómetros de todo tipo, etc. Generalmente presenta tres tipos de aplicaciones siendo estas:

Almacenamiento de datos en paralelo

En los sistemas digitales, los datos son almacenados comúnmente en grupos de bits que representan números, códigos, o cualquier otra información. Así, es normal encontrarse con varios bits almacenados en líneas en paralelo y se almacenen simultáneamente en un grupo de flip-flops. Esta operación se muestra en la figura siguiente:

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Cada una de las tres líneas de datos se conecta a la entrada D de un flip-flop. Puesto que todas las entradas de reloj se conectan al mismo reloj, los datos de las entradas D se almacenan simultáneamente en los flip-flops en el flanco positivo del reloj.

División de frecuencia

Cuando se aplica una onda cuadrada periódica a la entrada de reloj de un flip-flop J-K conectada en modo toggle, la salida Q es una onda cuadrada con una frecuencia mitad de la de la señal de reloj. Si se conectan más flip-flops en cascada como se muestra en la siguiente figura, se pueden conseguir sucesivas divisiones por 2 de la frecuencia de reloj.La salida Q del segundo flip-flop es un cuarto de la frecuencia de la señal de reloj original. Esto es porque la señal de reloj se divide por dos en el primer flip-flop, y entonces es nuevamente dividida por 2 en el segundo flip-flop. Si se conectan más flip-flops de la misma forma, la división de la frecuencia sería de 2 elevado a n, donde n es el número de flip-flops conectados.

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Contadores

Otra aplicación muy importante de los flip-flops son los contadores digitales, los cuales se cubren en detalle en el siguiente tema.En el siguiente diagrama de tiempos se muestra un contador que cuenta de 0 a 3. La secuencia binaria de dos bits repite cada cuatro pulsos de reloj. Cuando cuenta hasta 3, vuelve a 0 empezando la secuencia de nuevo.

3.3. Consulte sobre los circuitos detectores de flanco para flip-flops.

La siguiente figura nos indica cómo están compuestos los dos detectores de Transiciones. Detector de Transiciones Positivas (TPP)

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Circuito Detector de Transiciones Negativas

Las figuras nos muestran del lado izquierdo de la línea verde el pin de entrada de Reloj del FF, el lado derecho nos muestra el circuito interno del FF.

La diferencia entre CK y CK se debe al retraso en la propagación que cualquier compuerta tiene, desde que se aplica una señal en la entrada, hasta que esta se refleja en la salida. Esta diferencia en tiempo, nos permite obtener un pulso de salida solamente cuando ocurre la transición para la que están diseñados, y por lo tanto accionar el FF.

3.4. Comente la siguiente afirmación: “Los flip-flops son la base de las memorias”.

Como ya se explicó anteriormente los flip – flops, al formar parte de los circuitos secuenciales, memorias, procesadores, microprocesadores y un sin fin de aplicaciones y que estos a su vez necesitan almacenar información desde un solo bit de información hasta toda una larga cadena de datos binarios o codificados que puede significar una cantidad de información alrededor de los Gigabytes. Los flip – flops con su capacidad de almacenar niveles de voltaje dentro de los rangos lógicos 0L o 1L son como las células cerebrales en un sistema nervioso digital y electrónico.

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3.5. Utilizando flip-flops tipo J-K, diseñe un contador sincrónico modulo 7, con control ascendente-descendente y control de arranque y detención. Presente su diseño simulado en un paquete computacional

Número de ff=3Tabla de estado

Estado actual Estado siguiente Estado siguiente

X=0 X=1

Q0 Q6 Q1

Q1 Q0 Q2

Q2 Q1 Q3

Q3 Q2 Q4

Q4 Q3 Q5

Q5 Q4 Q6

Q6 Q5 Q0

Q7 x X

Tabla de función

E act Eact Eact Eact Esig Esig Esig J2 K2 J1 K1 J0 k0X Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q00 0 0 0 1 1 0 1 X 1 X 0 X0 0 0 1 0 0 0 0 X 0 X X 10 0 1 0 0 0 1 0 X X 1 1 X0 0 1 1 0 1 0 0 X X 0 X 10 1 0 0 0 1 1 X 1 1 X 1 X0 1 0 1 1 0 0 X 0 0 X X 10 1 1 0 1 0 1 X 0 X 1 1 X0 1 1 1 X X X X X X X X X1 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 1 X1 0 0 1 0 1 0 0 X 1 X X 11 0 1 0 0 1 1 0 X X 0 1 X1 0 1 1 1 0 0 1 X X 1 X 11 1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X1 1 0 1 1 1 0 X 0 1 X X 11 1 1 0 0 0 0 X 1 X 1 0 X1 1 1 1 x x x x X X X x X

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Ecuaciones del ffMayúscula =complementoMinuscula= normal

J2=XQ1Q0+xq1q0 K2=XQ1Q0+Xq1 J1=XQ0+xq0 K1=Q0+xq0 J0=Q1+q1X K0=1L

Diagrama

4. CONCLUSIONES:

Por: Luis Alejandro Fernández

Los flip – flops con su capacidad de almacenar niveles de voltaje dentro de los rangos lógicos 0L o 1L son como las células cerebrales en un sistema nervioso digital y electrónico.

La diferencia entre CK y CK se debe al retraso en la propagación que cualquier compuerta tiene, desde que se aplica una señal en la entrada, hasta que esta se refleja en la salida.

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La diferencia en tiempo de los detectores de flanco, nos permite obtener un pulso de salida solamente cuando ocurre la transición para la que están diseñados, y por lo tanto accionar el FF.

El PRESET y CLEAR nos permite que el flip-flop tenga a la salida Q sin importar lo que tengamos un 1L y un 0L.

Ha sido posible comprender la manera en que los Flip-Flops permiten almacenar valores en memoria.

Se ha utilizado el diseño de Flip-Flops con habilitador/deshabilitador para permitir un mejor control sobre las salidas que se desean.

Bibliografía:

Carlos Novillo M. / Libro y Apuntes / http://www.forosdeelectronica.com/about537.html FLOYD, THOMAS. Fundamentos de Sistemas Digitales. 7ma. Edición. Ronald J. Tocci, “Sistemas Digitales, Principio y Aplicaciones”, Sexta Edición,

Prentice Hall Hispanoamericana, México 1996.