PRACTICA_SECUENCIALES.doc

7/27/2019 PRACTICA_SECUENCIALES.doc

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Practicas de CircuitosSecuenciales

Profesor René Jorge Alonso TéllezAcademia de Electrónica Digital Turno Matutino



PRACTICA DE SECUENCIALES

PRÁCTICA No. 1

ESTUDIO DE LOS LATCHS OBJETIVOS

Obtener las tablas de verdad de los Flip Flop: RS, D, JK y T.

Identificar las diferencias entre un Flip-Flop y un _latch_ de tipo D.

Observar el efecto del reloj en los Flip Flop temporizados y la sincronía deentrada _salidas.

INTRODUCCIÓN

Los circuitos combinatorios son parte fundamental de los sistemas digitales; pero en lamayoría de las aplicaciones se requieren de elementos de memoria que complementen elprocesamiento de la información. Los sistemas que contemplan parte combinatoria y loselementos de memoria se les conoce como _circuitos secuenciale

En un sistema de este tipo, la salida presente no depende sólo de la combinaciónpresente a la entrada, sino de la secuencia en que se hayan aplicado los valores deentrada anteriores. Estos estados son almacenados precisamente en los elementos dememoria antes mencionados.

Figura 1.1 Diagrama a bloques de un circuito secuencial

Como se observa en la figura 1.1, el circuito secuencial consta de un lazo de

Prof. René j. Alonso Téllez

Página 2

CIRCUITO

COMBINATORIO

MEMORIA

ENT

PRIMARIA

SAL

PRIMARIA

SALIDA SECUNDARIA

ENTRADA SECUNDARIA

ENTRADA




retroalimentación, que toma información de algún punto del circuito, lo memoriza y lapresenta en la entrada de tal forma que el funcionamiento se basa en una secuencia deinformaciones que en conjunto, determinan las salidas presentes.

MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO

Cantidad Descripción

1 Fuente de alimentación de 5 VDC1 CI SN 74021 CI SN 74081 CI SN 74741 CI SN 74751 CI SN 74762 LED_S2 Resistores de 220, 330, 470 ó 560 ohms, ¼ W.- Resistores de 1K,2.2K o 3.9 k ohms, ¼ W.2 Microswith de 8P8T1 Protoboards1 Probador Lógico1 Generador de Funciones1 Osciloscopio.

Pre-reporte:

Investigar los diagramas esquemáticos de los C.I. utilizados en estas prácticas, así

como sus tablas de verdad.

Llevar por lo menos 5 hojas cuadriculadas.

Para la segunda parte, traer implementado con el CI 7476, el circuito generador decombinaciones de la figura 1.2 . mediante resistencias de 220 ohms


Página 3

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S

2

R

3

U1:A

7476

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S

7

R

8

U1:B

7476

SW1

SW-SPDT

B1

VI1

VO3

G N D

2

U2

SW2

SW-SPDT

13



2

3

1

U1:A

5

6

4

U1:B

R1100

R2100

D1 D2

R31k

R41k

S

R

QQ'


Figura 1.2 Circuito generador de Combinaciones.

DESARROLLO

Primera parte: Latchs o Cerrojos básicos con compuertas

1.- Implemente el circuito de la figura 1.3. Colocando Led’s a las salidas polarizados medianteresistencias.


Página 4



2

31

U1:A

5

6

4

U1:B

R1100

R2100

D1 D2

R31k

R41k

SR

QQ'

1

2

3

U2:A

7408

4

5

6

U2:B

7408

R51k

CLS


Figura 1.3: Celda básica _RS_ con compuertas NOR_s.

2. Obtenga la tabla de verdad característica y anote los resultados en la tabla 1.1NOTA : Verifique siempre las condiciones iniciales.

S R Q Q’

0 0

0 1

1 0

1 1

Latchs básica _RS_ temporizada

3. Modifique el circuito de la figura 1.3 para obtener el circuito de la figura 1.4.


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Figura 1.4: Celda básica _RS_ temporizada.

4. Obtenga la tabla de verdad, para este circuito. Simule el pulso de reloj con el interruptorCLK. Anote los resultados en la tabla 1.2. Compare las dos tablas: ¿Cuál es ladiferencia?. Concluya.

CLK=0 CLK=1S R Q Q’ Q Q’0 00 11 01 1

Tabla 1.2: Tabla de verdad para la celda _RS_ temporizada.

Flip_Flop D activado por nivel (latch)

5. Modifique el circuito de la figura 1.4 para obtener el _latch_ tipo _D_ de la figura 1.5.Conecte sus entradas como se indica y coloque LED´s a las salidas, polarizados medianteresistencias de 220 .


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Figura 1.5: Flip-Flop tipo _D_ activado por nivel.

6. Obtenga la tabla de verdad característica, teniendo cuidado de establecer en el circuitolas condiciones iniciales correctas. Anote los resultados en la tabla 1.3.


Página 7

CLK D Q Q’

0 0

0 1

1 0

1 1

2

3

1

U1:A

5

6

4

U1:B

R1100

R2100

D1 D2

R31k

R41k

D

QQ'

1

2

3

U2:A

7408

4

5

6

U2:B

7408

CLK

8

9

10

U1:C

7402



D02

Q016

Q01

D13

Q115

Q114

D26

Q210

Q211

D37

Q39

Q38

E0/113

E2/34

U1

74LS75

D2

Q5

CLK3

Q6

S

4

R

1

U2:A

74LS74

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S

2

R

3

U1:A

7476

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S

7

R

8

U1:B

7476

SW1

13

A

B

C

5 VOLTS


Tabla 1.3: Tabla de verdad para el _latch D_.

7. Invierta las entradas D y CLK y repita el paso 6. Analice y concluya.

Segunda parte: Circuitos integrados Flip-Flops y latch_s

Latch _D_ y Flip-Flop _D_

Los conceptos de _latch_ y Flip-Flop a veces son tomados (erróneamente) comosinónimos. La principal diferencia radica en que un _latch_ responde al nivel (ya sea alto obajo) de una señal de reloj, mientras que un Flip-Flop solo lo hace únicamente en lastransiciones (ascendentes o descendentes).

8. Con los CI_s 74LS74 y 74LS75, implemente el circuito mostrado en la figura 1.6,verificando que las señales asíncronas se conectan correctamente.

Figura 1.6: Flip-Flop y _latch_ de tipo _D_.

9. Aplique con el generador una señal TTL de 10 KHz y con la ayuda del osciloscopio,

elabore el diagrama de tiempo que contenga las salidas del generador (entradas _D_, _E_ yCLK) y las salidas _Q_s_ del _latch y del Flip-Flop. Dibújelas en hojas cuadriculadas.

Flip-Flop _JK_


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J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S

2

R

3

U1:A

7476

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S

7

R

8

U1:B

7476

SW1

13

A

B

C

5 VOLTS

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S

2

R

3

U2:A

7476


10. Con el CI 7476 implemente el Flip_Flop tipo _JK_ mostrado en la figura 1.7. Conectelas entradas clear y preset en estado alto.

Figura 1.7: Flip-Flop tipo _JK_

11. Con ayuda del osciloscopio, realice un diagramas de tiempo con CLK, J, y Q; dibujeen papel cuadriculado.

NOTA: Recuerde verificar en estos circuitos, la presencia de los flancos y no el pulso.

12. Intercambie las entradas J y K realice un nuevo diagrama de tiempos. Analice y

concluya.

Flip_Flop Tipo _T_

13. Interconecte las dos entradas J y K del circuito de las figuras 1.7, para convertirlo enun Flip_Flop tipo _T_, y conecte esta entrada a la salida B del generador decombinaciones.


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1

2

3

U1:A

74136

4

5

6

U1:B

74136

1

0

X

Y

?

?


14. Con el nuevo circuito, obtenga el diagrama de tiempos.

15. Invierta las entradas T y CLK y obtenga un nuevo diagrama de tiempo. Analice yconcluya.

ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS

1.- Describa la operación del circuito de la figura 1.8. ¿Podría funcionar como unFlip_Flop?.

Figura 1.8: Circuito de análisis

Explique como podría usarse para simular el resultado de lanzar al aire una moneda.Suponga que Q = 0 significa que ha caído _sello_ y que Q = 1 _águila_.

2. ¿ Qué observaciones haría respecto a los pulsos de reloj de los Flip_Flops estudiados?

3. ¿ Cuál es la razón por la cual no se analizó a los Flip_Flop tipo _JK_ y _T_ en SSI,usando interruptores a las entradas?


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4. Simule los Flip_Flops tipo _RS_ y _D_ con compuertas NAND en el paquetecomputacional EWB4. Concluya al respecto, comparando con los resultados de lapráctica.5. Analice el circuito generador de combinaciones. ¿Qué tipo de circuitos utiliza?, ¿En quéestado trabaja?.

PRACTICA N° 2

EL FLIP-FLOP

OBJETIVO:

TRABAJO PREPARATORIO

a. Dibuje la constitución de los Flip-Flops internos que forman el circuito integrado 74112.


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b. Identifique todos sus terminales.c. Cuántos FF tiene internamente.

4. COMPETENCIA: Verifica la operación del FF JK con entradas asincrónicas y sincrónicasaplicando señales lógicas con normas que conserven el buen estado de los componentes.

5. MATERIALES Y EQUIPOS

• 2 Diodo emisor de luz.• 1 Fuente 5Vcc.• 1 CI 74112• 1 Protoboard.• 1 Resistencia de 330 Ώ• Cables de conexión.• Herramientas de punta, corte y voltímetro

6. PROCEDIMIENTOa. Arme el circuito de la figura 1.

Figura 1. Esquema básico del FF JK.

b. Realice la combinación para las entradas R y S utilizando el DSW1 para los valores de latabla 1 y escriba el resultado que se obtiene en la salida Q y Q’.

c. Conecte R y S a 1logico (utilice el DSW1)

d. Inyecte una señal de reloj (1 Hz) y realice las combinaciones para J y K según indica la tabla


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2. Anote el resultado en la misma tabla.

e. Conecte J y K a 1 lógico Inyecte la señal de reloj. Conecte R = 0 y S = 1. Observe la salida.¿Qué sucede?f. Conecte J y K a 1 lógico. Inyecte la señal de reloj. Conecte R = 1 y S = 0. Observe la salida.¿Qué sucede?g. Inyecte una señal de reloj a la entrada CLK. Conecte J y K a alto (Vcc). Observe laoperación de la salida.

h. Arme el circuito de la figura 2.

Figura 2. Contador binario ascendente.

i. Complete la tabla 3, con los valores del contador binario.

j. Arme el circuito de la figura 3.


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J3

Q5

CLK1

K2

Q6

S

4

R

1 5

U1:A

74LS112

J11

Q9

CLK13

K12

Q7

S

1 0

R

1 4

U1:B

74LS112

R1100

D1LED-RED

R2100

D2LED-RED

J3

Q5

CLK1

K2

Q6

S

4

R

1 5

U2:A

74LS112

J11

Q9

CLK13

K12

Q7

S

1

0

R

1 4

U2:B

74LS112

R3100

D3LED-RED

R4100

D4LED-RED




Figura 3. Contador binario ascendente.

k. Observe detenidamente el funcionamiento y complete la tabla de verdad (tabla 4).7. RESULTADOS Y ANALISISa. Tabla 1. Efecto de las señales R y S en el FF.

b. Escriba en la tabla 1, columna RESULTADO los casos AMBIGUO Y SIN EFECTO (NOCAMBIA).c. Tabla 2. Efecto de las señales J y K en el FF


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S R Q Q’ RESULTADO

0 0

0 1

1 0

1 1

J K Q Q’ RESULTADO

0 0

0 1

1 0

1 1




d. Escriba en la tabla 2, columna RESULTADO los casos CAMBIA, NOCAMBIA.e. Tabla 3. Contador binario ascendente.

QB QA

f. Tabla 4. Contador binario descendente.

QB QA

8. CUESTIONARIOa. Para operación normal de las entradas J y K las entradas R y S se deben conectar en a) alto,

b) bajo, c) cualquier valor.b. Como determina el estado AMBIGUO en el FF?c. Como determina el estado NO CAMBIA en el FF?d. Cuál es la función de la entrada de reloj en el FF?e. Tiene algún efecto la señal de reloj en las entradas asincrónicas.f. Qué entradas tiene mayor prioridad en la salida del FF: a) sincrónicas, b) asincrónicas, c)Sólo la J, d) Ninguna.g. Diseñe un contador descendente MOD-16.

9. CONCLUSIONES

PRÁCTICA No. 3

FUNCIONAMINTO DEL 555 EN EL MODO AESTABLEProf. René j. Alonso Téllez

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OBJETIVOS

Analizar la operación del 555 en el modo astable.

Observar cómo varía la frecuencia de la salida en función de los componentes externos

MATERIAL:

1 Circuito integrado 5551 resistencia de 10k (R1)1 Preset de 100k1 Resistencia de 100 0 220 ohms1 Capacitor de 10uf 16 volts electrolitico1 LED1Fuente de 5 voltsManual del 555

Descripción del circuito

En la figura 1 se muestra el circuito que vamos a utilizar en este experimento para comprobar laoperación del 555 en el modo estable (reloj). La resistencia R1 y POT1 y el condensador C1establecen las características de la señal de salida. Para detectar la presencia de pulsos se utiliza elmonitor lógico formado por el LED y la resistencia R3.

Cuando la salida es alta D1 se prende y cuando es baja se apaga. Como resultado el LED parpadeaa una determinada frecuencia, ajustable mediante el potenciómetro POT1

Procedimiento

Paso1 Arme sobre su protoboard del circuito de la figura 1. Conecte el potenciómetro POT 1

mediante con alambres del calibre adecuado, con todos los componentes que se piden para su buen

funcionamiento. Tenga cuidado en la polarización del 555

Paso2. Ya amado su circuito y polarizado observe como esta parpadeando el LED, varie el POT1 y

observe como esta variando la frecuencia de trabajo.


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Figura 1 Circuito Astable con el 555 y sus componentes.

Conclusiones

PRÁCTICA No. 4

SISTEMAS SECUENCIALES: CONTADORES SÍNCRONOS Y ASÍNCRONOS


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C14.7uf

R4

DC7

Q3

G N D

1

V C C

8

TR2

TH6

CV5

U1

555

R110k

5 0 %

RV1

100kR2220

D1

5 VOLTLS USE SU FUENTE




1.- OBJETIVOS

- Comprobar los modos de funcionamiento de un contador síncrono y uno

asíncrono.

- Realizar un montaje de un contador síncrono y un contador asíncrono.

- Comprobar la necesidad de utilizar un circuito que evite los _rebotes_ en un pulsador

mecánico.

- Verificar el funcionamiento de los circuitos utilizando un analizador lógico.

2.- TAREAS PREVIAS A LA ASISTENCIA AL LABORATORIO

- Lectura de la práctica.

- Estudio de contadores síncronos y asíncronos. Modos de funcionamiento y

señales de control

- Diseño de los montajes.- Lectura del manual de manejo del analizador lógico

3.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

3.1.- Montaje del sistema y verificaciónMontar y comprobar el funcionamiento del contador asíncrono de 4 bits (74LS197).

Utilizar como señal de reloj la salida TTL del generador de funciones. Verificar el

funcionamiento del contador utilizando el analizador lógico como analizador

temporal y en modo de adquisición automático (sin condición de disparo). Observar

la aparición de estados transitorios en las salidas del contador.

Comprobar los tiempos de propagación y compararlos con los proporcionados por el

fabricante. Las señales de control y los datos de carga en paralelo se conectarán a las

salidas de los micro interruptores de la placa de entrada/salida.

Modificar el montaje anterior para comprobar el funcionamiento del contador

síncrono reversible de 4 bits (74LS169B). Comprobar el modo de contaje

ascendente y descendente. Observar las diferencias con el contador asíncrono

4.- MATERIAL PARA LA REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA

Circuitos Integrados:

Unidades Modelo Descripción


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1 74LS197 Contador asíncrono de 4 bits.

1 74LS169B Contador síncrono reversible de 4 bits.

1 74LS14 6 inversores con histéresis

1 74LS00 4 puertas NAND de 2 entradas.

PRACTICA Nº 5

Registros de Almacenamiento y de Corrimiento

Objetivo:


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Comprobar el funcionamiento de los registros de almacenamiento y de corrimiento

como elementos que almacenan y, en el caso del registro de corrimiento, modifican

información binaria

IntroducciónUn registro es un conjunto de flip-flops interconectados de tal manera que funcionan

como una unidad que puede almacenar y, en algunos casos manipular, información

binaria. Los registros básicos son:

l El registro de almacenamiento

l El registro de corrimiento

En esta práctica implementarás un registro de almacenamiento y un registro decorrimiento

Actividades1.- Registro de AlmacenamientoLa siguiente figura muestra un registro de almacenamiento:

1D=1, 2D=0, 3D=1 y 4D=0. OK ___

Conecta temporalmente el pulso del reloj (pin 3 del NE555) al pin 11 del 273

(Clock) y déjalo conectadoel tiempo suficiente para que el reloj complete un ciclo.


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Una vez completado el ciclo, desconecta el pin3 del NE555. Las salidas 1Q a 4Q

deben tomar el valor de su entrada respectiva

Escritura Ok ___

1.2) Lectura del datoSi todo funcionó correctamente, el dato 1010 debe permanecer en las salidas del

registro, aún cuando

modifiques los valores de las entradas 1Q a 4Q.

Lectura Ok ___

b) Ahora definan otro dato de 4 bits a almacenar al registro y repitan los pasos

anteriores.Dato: ____________________

Valores que deben tener las entradas 1D: ____ 2D: _____ 3D: ____ 4D: ____

i) Escritura Ok ___

ii) Lectura Ok ___

2.- Registro de CorrimientoEl registro de corrimiento más simple se forma conectando en cascada una serie de

flip-flops D. La figura siguiente muestra un registro de corrimiento de 3 bits:


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2.1.- Utilizando el 74LS273 construye un registro de corrimiento de 4 bits. Es decir,

1D será la entrada

del registro (la señal X en la figura anterior) , 1Q se conecta a 2D, 2Q se conecta a

3D, y 3Q se conecta a

4D. Las salidas del registro serán 1Q, 2Q, 3Q y 4Q.

Registro de corrimiento de 4 bits implementado: Ok ___

2.2 Escritura al registro de corrimiento.La entrada al registro de corrimiento implementado es serial, es decir se coloca el

primer bit del dato (el bit menos significativo) y se aplica un pulso de reloj, se

coloca el siguiente bit y se aplica un segundo pulso del reloj, y esto se repite

sucesivamente hasta que se coloca el bit más significativo y se aplica por última vez

el pulso del reloj.

a) Escritura del dato 0101.

Para escribir este dato debes realizar los siguientes pasos:

Coloca 1D = 1 y aplica un primer pulso de reloj al 273 Ok __

Coloca 1D = 0 y aplica un segundo pulso de reloj al 273 Ok __ Coloca 1D = 1 y aplica un tercer pulso de reloj al 273 Ok __

Coloca 1D = 0 y aplica un cuarto y último pulso de reloj al 273 Ok __

Si todo funcionó correctamente, ahora 1Q .. 4Q = 0101

Escritura correcta Ok ___

dicho dato al registro de corrimiento

Nuevo dato: _________


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Valor que debe tener 1D para el primer pulso 1D = ___

Valor que debe tener 1D para el segundo pulso 1D = ___

Valor que debe tener 1D para el tercer pulso 1D = ___

Valor que debe tener 1D para el cuarto y último pulso 1D = ___

Escritura correcta Ok ___

Lectura correcta Ok ___

Comentarios y conclusiones


Página 23

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