Carlos Rodrguez Lpez (110354)

Rodrigo Velzquez Jimnez (121191)

Sistemas Digitales

Laboratorio Practica III

Lgica Combinacional (Sumador-Restador

3 Bits)

13 de Octubre del 2015

Contenido Introduccin ........................................................................................................................................ 3

Marco Teorico ..................................................................................................................................... 3

Codificador ...................................................................................................................................... 4

Comparador de magnitud .............................................................................................................. 4

Sumador-Restador 3 bits ................................................................................................................ 5

Convertidor de Binario a Decimal .................................................................................................. 7

Multiplexor ..................................................................................................................................... 8

Decodificador .................................................................................................................................. 9

Desarrollo.......................................................................................................................................... 11

Conclusiones ..................................................................................................................................... 14

Bibliografa ........................................................................................................................................ 15

Introduccin Se denomina sistema combinacional o lgica combinacional a todo sistema digital en el que sus

salidas son funcin exclusiva del valor de sus entradas en un momento dado, sin que intervengan

en ningn caso estados anteriores de las entradas o de las salidas. Las funciones

(OR, AND, NAND, XOR) son booleanas (de Boole) donde cada funcin se puede representar en una

tabla de la verdad. Por tanto, carecen de memoria y de retroalimentacin.

En electrnica digital la lgica combinacional est formada por ecuaciones simples a partir de las

operaciones bsicas del lgebra de Boole. Entre los circuitos combinacionales clsicos tenemos:

Lgicos

Generador/Detector de paridad

Multiplexor y Demultiplexor

Codificador y Decodificador

Conversor de cdigo

Comparador

Aritmticos

Sumador

Aritmticos y lgicos

Unidad aritmtico lgica

stos circuitos estn compuestos nicamente por puertas lgicas interconectadas entre s

(Wikipedia.org, 2015).

Marco Teorico Dentro de esta prctica podemos encontrar 3 tipos de sistemas combinacionales (Multiplexor,

codificadores, decodificadores, comparadores y sumadores), dentro de la parte de sumador en este

caso utilizamos un sumador-restador (con complemento a 2). El circuito que se nos propuso de

podemos ver que se compone de 7 bloques dentro de los cuales encontramos

Codificador.

Comparador.

Sumador (sumador-restador 3 bits).

Convertido de Binario a Decimal.

Multiplexor.

Decodificador.

Codificador Un codificador es un circuito combinacional con 2N entradas y N salidas, cuya misin es presentar

en la salida el cdigo binario correspondiente a la entrada activada. (Tocci & Widmer, 2003).

Para este caso lo que debemos realizar era codificar las entradas que tenamos, en el sentido de que

se seleccionara un numero por medio de los dip-switch, y esto lo realizamos por medio de un

codificador decimal a octal, ya que lo que realizaremos operaciones con 3 bits, y para esto se busc

un circuito integrado que nos codificara 8 a 4 lneas y para esto encontramos el circuito integrado

74LS148

Y dentro de este encontramos que las entradas como las salidas del mismo eran negadas as que se

tom la decisin de que las entradas fueran ingresadas por medio de ceros lgicos y por lo mismo

se tuvo que invertir las salidas por medio de inversores (74LS04).

Y esto lo realizamos para nuestras dos entradas (Sumandos, minuendo y sustraendo).

Comparador de magnitud Despus de esto lo que necesitamos saber en el caso de que fuera un resta si el minuendo era

menor que el sustraendo y por ende el resultado ser un numero negativo, y para detectar este

caso utilizamos un comparador de magnitud (74LS85), este circuito integrado es un comparador

de magnitud de 4 bits y con salidas en cascada en caso de requerir acoplar ms bits a l.

Y dentro de nuestro circuito lo que debemos hacer es ingresar los 2 valores (en binario) y l nos

indicara si es mayor que, menor que o igual que (que en este caso el valor que nos interesaba

saber era menor que) y que este valor nos lo indicara solo en caso de ser resta, o solo tomaramos

este valor para nuestro siguiente bloque.

Sumador-Restador 3 bits Para la parte que nos realizara ya sea la suma o la resta de nuestros 2 nmeros lo que realizamos

fue un sumador restador (complemento a 2). Este circuito es realizado con un sumador 74LS83,

que es un sumador de 4 bits con acarreo de entrada y acarreo de salida (esto no es til en dado

caso de requerir poner en casada mas sumadores). Para la parte del restador lo que se opto fue

por obtener el complemento a 2 de nuestro minuendo y esto lo realizamos por medio de

compuertas XOR dado que la tabla de verdad de esta cumple con la funcin de que cuando

detecta que existe un uno lgico en la entrada lo complementa a 2 dependiendo del valor que

reciba en su otra entrada.

Dentro de nuestro circuito la manera de implementacin quedo de la siguiente manera. Ya que lo

nico que nos faltara es volver a hacer el complemento a 2 ya su complemento ser el nmero

negativo y para realizar esto volvemos a utilizar una seria de compuertas XOR.

Ya implementado en nuestro circuito quedar de la siguiente manera.

Convertidor de Binario a Decimal Una vez que obtuvimos el resultado de nuestra operacin (ya sea suma o resta) para poder

procesar nuestro resultado debemos de convertir este nmero que recibimos en binario poderlo

representar en decimal, ya que podra ser que este resultado estuviera compuesto por 2 nmero y

esto lo realizo por medio de otro sumador conectado a un sistema que responda por medio de

que si detecta un nmero mayor a 9 lo complemente a si siguiente digito pasa as poder

representar nuestro nmero con 2 dgitos.

Multiplexor Podemos entender como multiplexor que son circuitos combinacionales con varias entradas y una

nica salida de datos, estn dotados de entradas de control capaces de seleccionar una, y slo

una, de las entradas de datos para permitir su transmisin desde la entrada seleccionada hacia

dicha salida (Mano, 2003).

Este circuito nos servir para poder seleccionar cul de los dos valores queremos mostrar (los

nmeros a operar o el resultado). El circuito integrado multiplexor de 8 entradas y 2 salidas es el

74LS157

Como podemos ver la terminal 1 es nuestra terminal de seleccin con la cual por medio de ya sea

un 1 lgico o un 0 lgico el multiplexor solo dejara pasar el dato seleccionado ya sea A o B y para

esto dentro nuestro circuito requerimos 2 ya que manejaremos 2 displays, encadenando las

entradas de ambos.

Decodificador Es un elemento digital que funciona a base de estados lgicos, con los cuales indica una salida

determinada basndose en un dato de entrada caracterstico, su funcin operacional se basa en la

introduccin a sus entradas de un nmero en cdigo binario correspondiente a su equivalente en

decimal para mostrar en los siete pines de salida establecidos para el integrado, una serie de

estados lgicos que estn diseados para conectarse a un elemento alfanumrico en el que se

visualizar el nmero introducido en las entradas del decodificador. El elemento alfanumrico que

se conecta a las siete salidas del decodificador tambin est diseado para trabajar con estados

lgicos, es un dispositivo elaborado con un arreglos de LED de tal manera que muestre los

nmeros decimales desde el cero hasta el nueve dependiendo del dato recibido desde el

decodificador, a este elemento se le conoce con el nombre de display dispositivo alfanumrico

de 7 segmentos. (Tocci & Widmer, 2003).

Para esto lo realizaremos con el circuito integrado 74LS47 que es un decodificador de binario a

BCD (Binario Codificado en Decimal). Donde las salidas iran a las resistencias que limitan la

corriente de entrada a los display.

Para nuestro circuito requeriremos 2 (uno por cada display de 7 segmentos).

Nuestro circuito a bloques queda la siguiente manera representando todo el proceso que se

requiere para poder realizar nuestro sumador-restador 3 bits

Y nuestro circuito completo quedara de la siguiente manera.

Desarrollo Para poder realizar nuestra practica procedimos al armado previo de nuestro circuito en nuestra

protoboard y nos queda de la siguiente manera. Cabe mencionar que fueron necesarias 3

protoboard ya que el circuito era extenso. Y comprobamos que funcionara, que realizar las sumas

correctamente y que las mostrara segn sea el dato seleccionado por medio de 2 push-button

(uno para el valor a mostrar por medio del multiplexor o que realizara la operacin de resta)

Ya en el laboratorio lo mostramos que el circuito trabajara correctamente, en este caso los

nmeros que ingresamos fueron el nmero 4 y el nmero 6.

Al momento de realizar la suma nos tendra que dar como resultado el nmero 10.

Y al momento de restarlos nos tendr que dar el nmero -2 (utilizando el led para indicar el signo

negativo.

Y con esto podemos corroborar que nuestro circuito trabaja correctamente y puede realizar tanto

las sumas como las restas y poder mostrar la magnitud del resultado.

Como parte adicional observamos que despus de un tiempo mayor aproximado a 7 minutos el

circuito comenzaba a presentar algunas fallas que eran progresivas conforme al tiempo de

funcionamiento. Cosa que no es normal, y nos dedicamos a comprobar los voltajes que fueran

correctos, pero para lo que debemos comprobar cuanta corriente estaba consumiendo el circuito,

por lo que por medio de un multmetro, seleccionado como ampermetro medimos la corriente

consumida y obtuvimos que consuma .92 Amperes. Por lo cual pudimos deducir que con la fuente

que la estamos trabajando solo nos suministra hasta .5 Amperes, asi que pudimos deducir que por

esta causa se estaba teniendo esta falla, adems pudimos percatarnos que tanto el transformador

como el regulador de voltaje se comenzaban a calentar de manera excesiva.

Conclusiones Por medio de la realizacin de esta prctica pudimos comprender el funcionamiento de circuitos

combinacionales, as como llegamos a aprender a manejar las hojas de datos de los circuitos

integrados ya que fue necesario para poder comprender que la configuracin de terminales y que

mientras en la simulacin en Multisim funcionaba correctamente al momento de hacer el armado

y prueba vimos que era necesario conectar algunas terminales ya sea a 0 lgico o a 1 lgico, por la

situacin de las terminales flotantes que toman un valor aunque no estuviera conectada.

Otra de las situaciones que pudimos comprender fue que cuando tengamos un circuito muy extenso

lo ms recomendable es armar el circuito por bloques ya que se debe de tener una gran habilidad

al momento de cablear o interconectar los circuitos integrados, y ya que tenemos armado un

bloque, comprobar que este funciona correctamente, y as poder armar el siguiente bloque y

cometer menos errores y realizar menos correcciones.

Bibliografa Floyd, T. (2000). Fundamentos de Sistemas Digitales. En T. Floyd, Fundamentos de Sistemas

Digitales. Prentice-Hall.

Mano, M. (2003). Diseo digital. En M. Mano. Prentice-Hall.

Tocci, R. J., & Widmer, N. S. (2003). Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones . Mxico: Pearson.

Wikipedia.org. (8 de Septiembre de 2015). Sistema combinacional. Obtenido de

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_combinacional