ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR FLIP-FLOP

Presentado por: Hector Leonardo Lpez Avila Cod. 20081020051

Presentado a: Dagoberto Rodrguez Cedeo Arquitectura del Computador I y Laboratorio

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas Bogot D.C. Noviembre de 2010

FLIP FLOPSEnunciadoConstrur los diferentes tipos de flip flops(RS sncrono, RS asncrono, tipo D, tipo JK, Contador, Registro de Desplazamiento) y comprender las caractersticas fundamentales de cada uno, haciendo nfasis en sus funciones especficas para comprender con ms precisin los circuitos lgicos secuenciales.

Objetivos Verificar las operaciones lgicas realizadas por los circuitos lgicos secuenciales Comprender las caractersticas y funcionalidades de todos los tipos de flip flops Implementar correctamente el pulso del reloj (TTL NE555) en aquellos flip flops sncronos

Flip Flop

Los circuitos lgicos se clasifican en dos categoras. Los grupos de compuertas lgicas tales como AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR, NOT, SUMADORES, COMPARADORES y por otro lado los que se denominan circuitos lgicos secunciales. Los bloques bsicos para construir los circuitos lgicos secunciales son los flip -flops. La importancia de los circuitos lgicos se debe a su caracterstica de memoria. Los flip - flops tambin se denominan "cerrojos", "multivibradores biestables" o "binarios".

Flip Flop RS asncrono Este es el flip - flop bsico, su smbolo es el siguiente:

El flip-flop tiene dos entradas R (reset) y S (set), se encuentran a la izquierda del smbolo. Este flip-flop tiene activas las entradas en el nivel BAJO, lo cual se indica por los circulitos de las entradas R y S. Los flip-flop tienen dos salidas complementarias, que se denominan Q y 1, la salida Q es la salida normal y 1 = 0.

El flip-flop RS se puede construir a partir de puertas lgicas. A continuacin mostraremos un flip-flop construido a partir de dos puertas NAND, y al lado veremos su tabla de verdad correspondiente.

Circuito equivalente a un flip flop RS con compuertas NAND

Modo de Operacin Prohibido Set Reset Mantenimiento

Entradas R 0 0 1 1 S 0 1 0 1 Q 1 1 0

Salidas Q 1 0 1 No Cambia

Flip Flop RS sncrono El flip-flop RS es un dispositivo asncrono. No opera en conjuncin con un reloj o dispositivo de temporizacin. El flip-flop RS sncrono opera en conjuncin con un reloj, en otras palabras opera sincronizadamente. Su smbolo lgico se muestra a continuacin. Es igual a un flip-flop RS aadindole una entrada de reloj.

Circuito equivalente a un flip flop RS sncrono

Modo de Operacin Prohibido Set Reset Mantenimiento

Entradas CLK S 0 0 1 1 R 0 1 0 1 1 1 1 Q

Salidas Q No Cambia 1 0 1

Flip Flop D El flip-flop D es muy similar al cerrojo D, y su diferencia radica en que la seal habilitadora (enable) es reemplazada por el mecanismo del flip-flop maestro/esclavo, el cual actualiza los datos cada vez que la seal de reloj tiene una transicin de 0 a 1 o 1 a 0 dependiendo del tipo de flip-flop.

Diseo Flip Flop D

D 0 1

CLK

Q 0 1

Q 1 0

La forma de operacin de este flip-flop es muy sencilla: Cuando D=0 y se presenta un cambio de 0 a 1 lgico en la entrada de reloj del flip-flop la salida Q=0. Cuando D=1 y se presenta un cambio de 0 a 1 lgico en la entrada de reloj del flip-flop la salida Q=1.

Flip Flop JK Este flip-flop es una versin modificada del flip-flop D, y su aplicacin es muy difundida en el Anlisis y Diseo de Circuitos Secuenciales. El funcionamiento de este dispositivo es similar al flip-flop RS, excepto que en este no se presentan indeterminaciones cuando sus dos entradas se encuentran en 1 lgico, si no que el flip-flop entra en un modo de funcionamiento llamado modo complemento, en el cual, la salida Q cambia a su estado complementario despus de cada pulso de reloj.Modos de Operacin Set Asncrono Borrado Asncrono Prohibido Mantenimiento Reset Set Conmutacin PR 0 1 0 1 1 1 1 CLR 1 0 0 1 1 1 1 Entradas CLK X X X Salidas J X X X 0 0 1 1 K X X X 0 1 0 1 Q 0 1 1 NO CAMBIA 0 1 1 0 ESTADO OPUESTO Q 1 0 1

Contadores Los contadores son circuitos lgicos secuenciales porque la temporizacin es obviamente importante y porque necesitan una caracterstica de memoria. Los contadores digitales tienen las siguientes caractersticas: Un nmero mximo de cuentas. Cuenta ascendente o descendente. Operacin sncrona o asncrona. Autnomos o de autodetencin

CUENTA DECIMAL 0 1 2 3 4 5 6 7

8 D 0 0 0 0 0 0 0 0

CUENTA BINARIA CUENTA 4 2 1 DECIMAL C B A 0 0 0 8 0 0 1 9 0 1 0 10 0 1 1 12 1 0 0 12 1 0 1 13 1 1 0 14 1 1 1 15 Tabla de Transiciones

CUENTA BINARIA 8 D 1 1 1 1 1 1 1 1 4 C 0 0 0 0 1 1 1 1 2 B 0 0 1 1 0 0 1 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1

Registro de Desplazamiento

Es uno de los dispositivos funcionales ms utilizados en los sistemas digitales. Son circuitos lgicos secuenciales, y se construyen con flip-flops, se utilizan como memorias temporales y para desplazar datos de la izquierda o a la derecha; tambin se utilizan para convertir datos serie en paralelo o viceversa. Un mtodo de identificar los registros de desplazamiento es por la forma en que se cargan y leen los datos en las unidades de almacenamiento. Cada dispositivo de memoria es un registro de 8 bits. Estos registros se clasifican: Entrada serie salida serie Entrada serie salida paralelo Entrada paralelo salida serie

Entrada paralelo salida paralelo

Materiales

Flip flopRS asncrono-

Materiales1 Protoboard Cable para protoboard 2 Resistencias (1k ) 1 DIP Switch de 4 entradas 1 SN74LS00N (NAND) 2 Led (Rojos) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL 1 Protoboard Cable para protoboard 3 Resistencias (1k ) 1 Resistencia (10 k ) 1 Condensador 100 uF 1 DIP Switch de 4 entradas 1 LM7555N (Reloj) 1 SN74LS00N (NAND) 3 Leds (Verde) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL 1 Protoboard Cable para protoboard 4 Resistencias (1k ) 1 Resistencia (10 k ) 1 Condensador 100 uF 1 DIP Switch de 4 entradas 1 LM7555N (Reloj) 1 SN74LS74N (NAND) 3 Leds (Verde) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL 1 Protoboard Cable para protoboard 5 Resistencias (1k ) 1 Resistencia (10k ) 1 Condensador 1 uF 1 Condensador 100 uF 1 DIP Switch de 4 entradas 1 LM7555N (Reloj) 1 SN74LS76AN (Flip - Flop JK)

RS sncrono

D

JK

-

3 Leds (Verde) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL 1 Protoboard Cable para protoboard 5 Resistencias (1k ) 1 Resistencia (10k ) 1 Condensador 100 uF 1 DIP Switch de 4 entradas 1 LM7555N (Reloj) 2 SN74LS76AN (Flip - Flop JK) 5 Leds (Verde) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL 1 Protoboard Cable para protoboard 7 Resistencias (1k ) 1 Resistencia (10k ) 1 Condensador 100 uF 1 DIP Switch de 8 entradas 1 LM7555N (Reloj) 1 SN74LS194N (Registro de Desp.) 5 Leds (Verde) 1 Bateria 3.7 V Manual TTL

Contador

-

Registro de Desplazamiento

Diseo Lgico

Diseo lgico flip flop RS asncrono

Diseo lgico flip flop RS sncrono

Diseo lgico flip flop D

Diseo lgico flip flop JK

Diseo lgico Contador

Diseo lgico Registro de Desplazamiento

Conclusiones Por medio de los anteriores laboratorios enfocados a los diferentes tipos de flip-flop, se ha logrado establecer con claridad, las caractersticas inherentes de cada uno de ellos, adems de sus funcionalidades particulares, diferencindose de los circuitos integrados de las compuertas lgicas bsicas.

Bibliografa Gua de circuitos integrados TTL http://www.ladelec.com/teoria/electronica-digital/193-flip-flop--flip-floprs.html http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/050501. htm http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/050501.htm