Download - Electronica Digital - Contadores y Registro
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Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA DIGITAL
Capítulo 6
Contadores y Registros
2Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores y registros6
CONTENIDO:
Contadores asíncronos (de rizo)6.1
Contadores síncronos (paralelos)6.2
Registros de corrimiento6.3
Entrada en paralelo – salida en paralelo6.4
Entrada en serie – salida en serie6.5
Entrada en paralelo – salida en serie6.6
Entrada en serie – salida en paralelo6.7
Registros de corrimiento bidireccional6.8
Registro buffer6.9
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3Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
“Los Flip-Flops pueden utilizarse para construir circuitos secuenciales
llamados contadores”
Existen una clasificación básica de los contadores, que los divide en:
• Contadores asíncronos y,
• Contadores síncronos.
Además, los contadores pueden clasificarse:
• Atendiendo al tipo de secuencia que generan
(ascendente/descendente) o,
• Al número de estados por el que pasan (módulo).
4Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
Un contador asíncrono (conocido también como de rizo), es aquel
contador al que la señal de reloj sólo ingresa al Flip-Flop que contiene el
menor bit significativo (LSB).
Por ser un contador binario, la secuencia de conteo es:
0, 1, 2… 2n – 1, 0, 1, 2… 2n – 1, 0, 1…
donde n es el número de Flip-Flops que componen el contador.
El módulo de un contador binario de este tipo es 2n (el máximo que se
puede conseguir utilizando n Flip-Flops).
3
5Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
FIGURA 6-1: Contador asíncrono (o de rizo) ascendente de 3 bits.
Q0
Q’0
J0
Q2
(MSB)
Pulsos de Reloj
CLK
Entrada
K0
+5V +5V +5V
Q1 Q0
(LSB)
Q1
Q’1
J1
CLK
K1
Q2
Q’2
J2
CLK
K2
6Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
NÚMERO MOD
El contador de la figura anterior, tiene 8 estados diferentes (000 al 111)
por tanto se trata de un contador de rizos MOD-8, recordamos que el
número MOD es igual al numero de estados por los cuales pasa el
contador en cada ciclo completo antes que se recicle a su estado inicial.
El numero MOD lo podemos aumentar, simplemente aumentando el
numero de Flip-Flops al contador.
número MOD = 2n
donde n es el numero de Flip-Flops del contador.
4
7Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
DIVISIÓN DE FRECUENCIA
En la figura podemos ver que cada Flip-Flop da una forma de onda de
salida que es exactamente la mitad de la frecuencia de la onda de entrada
CLK. Supongamos que la frecuencia de los pulsos de la señal del reloj es
de 8 KHz, así podemos ver que en la salida del primer Flip-Flop es de 4
KHz, la del segundo Flip-Flop es de 2 KHz y él ultimo Flip-Flop 1 KHz.
FIGURA 6-2: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop.
8Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES
Es relativamente simple construir contadores asíncronos descendentes
(de rizo), los cuales contaran hacia abajo desde una cuenta máxima hasta
cero.
FIGURA 6-3: Cuenta descendente del contador asíncrono.
CUENTA Q2 Q1 Q0
(7) 1 1 1
(6) 1 1 0
(5) 1 0 1
(4) 1 0 0
(3) 0 1 1
(2) 0 1 0
(1) 0 0 1
(0) 0 0 0
5
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS DESCENDENTES
FIGURA 6-4: División de una frecuencia original entre 2 para cada Flip-Flop.
Q0
Q’0
J0
Q2
(MSB)
Pulsos de Reloj
CLK
Entrada
K0
+5V +5V +5V
Q1 Q0
(LSB)
Q1
Q’1
J1
CLK
K1
Q2
Q’2
J2
CLK
K2
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS
Este tipo de contadores, tienen una desventaja importante ocasionada por
su principio básico de operación:
• Cada Flip-Flop se dispara mediante la transición en la salida del
Flip-Flops anterior.
• Debido al tiempo de retardo de propagación inherente (tpd) a cada
Flip-Flop, significa que el segundo Flip-Flop no responderá hasta un
tiempo tpd después de que el primer Flip-Flop reciba una transición
activa de reloj.
• El tercer Flip-Flops no responderá hasta un tiempo igual a 2 x tpd
después de esa transición de reloj, y así sucesivamente.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
RETARDO DE PROPAGACIÓN EN CONTADORES ASÍNCRONOS
En la figura se muestran las formas de onda, con el retardo resultante por
cada Flip-Flop, para un contador asíncrono de tres bits.
FIGURA 6-5: Se muestra una situación en la que ocurre un pulso de entrada cada 1000 s (el
periodo de reloj T = 1000 s) y se supone que cada Flip-Flop tiene un retardo de propagación de 50
s (tpd = 50 s).
CLK
1
0
1
0
1
0
Q0
Q1
Q2
50 s 100 s 150 s
1000 s
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS
Existen varios contadores asíncronos en circuitos integrados TTL y
CMOS. Uno de ellos es el 74LS293.
FIGURA 6-6: Diagrama lógico para el CI contador asíncrono 74LS293.
QD QC QB
JA
KA
QA
Q’A
QA
Salidas Asíncronas del Contador
(MSB) (LSB)
CLKA CLKB CLKC CLKD
JB
KB
QB
Q’B
JC
KC
QC
Q’C
JD
KD
QD
Q’D
MR1
MR2
CLKB
CLKA
Todas las entradas J, K se encuentran internamente conectadas a ALTO (5V).
Flip-Flop A Flip-Flop B Flip-Flop C Flip-Flop D
7
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS
Entre las principales características del 74LS293, tenemos:
• El 74LS293 tiene cuatro Flip-Flop JK con salidas QA, QB, QC y QD,
donde QA corresponde al LSB y QD al MSB.
• Cada Flip-Flop tiene una entrada CLK. Se puede tener acceso
externo de las entradas CLK de QA y QB, marcadas como CLKA y
CLKB, respectivamente. Estas entradas son activas en BAJO.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS
Entre las principales características del 74LS293, tenemos:
• Cada Flip-Flop tiene una entrada asíncrona BORRAR (CLR). Éstas
se encuentran conectadas entre sí a la salida de una compuerta
NAND de dos entradas MR1 y MR2, donde MR significa
Reiniciación Maestra. Estas entradas son activas en BAJO.
• Las salidas QB, QC y QD ya están conectados como un contador de
rizo de tres bits. La salida QA no está conectado internamente a
nada. Esto permite que el usuario opte por conecta el Flip-Flop A
con el Flip-Flop B para formar un contador de cuatro bits, o usarlo
en forma independiente, si así lo desea.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores asíncronos (de Rizo)6.1
CONTADORES ASÍNCRONOS EN CIRCUITOS INTEGRADOS
FIGURA 6-7: Símbolo lógico y diagrama de pines del 74LS293.
CLKA
CLKB
74LS293
(MSB)
Salidas
QA QB QC QD MR2 MR1
Entradas de Reloj
Reiniciación
Maestra
(LSB)
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9 8
74LS293
NC NC NC QC QB NC GND
Vcc MR2 MR1 CLKB CLKA QA QD
CLKB MR1 CLKA QA MR2
QD
QB QC
Salidas
Salidas
Reloj Reset
a) Símbolo lógico del 74LS293. b) Diagrama de pines del 74LS293.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
Los contadores síncronos o paralelos, se diferencian de los contadores
asíncronos en el que todos los Flip Flops se disparan en forma simultanea
(en paralelo) por medio de los pulsos de reloj.
FIGURA 6-8: Contador síncrono de 4 bits.
QA
Q’A
JA
KA
5V
QA
QB
Q’B
JB
KB
QB
QC
Q’C
JC
KC
QC
QD
Q’D
JD
KD
CLK
QD
Salidas Síncronas del Contador
(LSB) (MSB)
Pulsos
de Reloj
CLK CLK CLK
QA
QB
QBQA
QBQA
QC
QCQBQA
9
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
Ya que los pulsos de entrada se aplican a todos los Flip-Flops debe
utilizase algún medio para controlar cuando un Flip-Flops se dispare o
permanezca inalterado por un pulso de reloj:
• Las entradas CLK de todos lo Flip-Flops están conectadas entre sí
de modo que la señal de entrada de reloj se aplica
simultáneamente en todos lo Flip-Flops.
• Solo el Flip-Flop A, que es el LSB, tiene entradas J y K que están
permanentemente en el nivel ALTO. Las entradas J y K de los
demás Flip-Flops son excitadas por alguna combinación de las
salidas de los propios Flip-Flops.
• El contador síncrono requiere de más circuitería que un contador
asíncrono.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
Existen muchos contadores síncronos en CI (circuitos integrados).
Algunos de los más comunes son los siguientes:
• El 74LS160 y 74LS162; contadores síncronos de décadas.
• El 74LS161 y 74LS163; contadores síncronos binarios de 4 bits.
FIGURA 6-9: Diagrama de pines de los contadores síncronos de décadas y binarios.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
Vcc
8
16 15
GND
Entrada de Datos
A B CLK
B EP D
QC
LOAD
ET
D EP
QB QC ET L
Reloj
C
QD
C
QD
Salidas
Borrar
CO
Acarreo
CLK A
CLEAR
QA QB CO
CLR
QA
Hab.
Hab. Carga
74LS160, 74LS161,
74LS162 y 74LS163
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES
Los contadores síncronos ascendentes/descendentes, utilizan dos
entradas de control denominadas CONTEO ASCENDENTE y CONTEO
DESCENDENTE activas en ALTO (en algunos CI esta entrada es única; 1
para contar en forma ascendente y 0 para contar en forma descendente):
• Cuando se aplica los pulsos de reloj en la entrada de control
CONTEO ASCENDENTE, de un contador binario de 4 bits, el
contador contará desde 0000 hasta 1111.
• En el otro caso, cuando se aplica los pulsos de reloj en la entrada
de control CONTEO DESCENDENTE, el contador contará desde
1111 hasta 0000.
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ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES
Existen varios CIs contadores síncronos ascendentes/descendentes;
entre estos tenemos los CI 74LS190, 74LS191, 74LS192 y 74LS193.
• El CI 74LS190 es un contador síncrono de décadas con una
entrada de control ascendente/ descendente.
• El CI 74LS191 es un contador síncrono binario de 4 bits con una
entrada de control ascendente/ descendente.
• El CI 74LS192 es un contador síncrono de décadas con dos
entradas de control, una para el conteo ascendente y la otra para el
conteo descendente.
• El CI 74LS193 es un contador síncrono binario de 4 bits con dos
entradas de control, una para el conteo ascendente y la otra para el
conteo descendente.
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21Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
CONTADORES SÍNCRONOS ASCENDENTES/DESCENDENTES
FIGURA 6-10: Diagrama de pines de los contadores síncronos ascendente/descendentes.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
(a) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con una única Entrad a de Control de conteo (pin 5).
QB DOWN/UP
QC
CLK LOAD C
QB G QA
LOAD
QC
1 2 3 4 5 6 8
16 13 12 11 10 9 15
GND
Vcc
7
14
8
16 15
MAX/MIN A
RIPPLE CLK D
QD B QA G
QD
C CLK RIPPLECLK
A
74LS190 y 74LS191 74LS192 y 74LS193
(b) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con Entradas de Control por separado (p in 4 y 5).
GND
Vcc
D
DN/UP
MAX/MIN
B
Salidas Entradas Entradas
Entradas Entrada Salidas Salidas
QB QA
LOAD
QC QD
C A
D B
CLR Bent Csal
COUNT UP
COUNT DOWN
QB Count UP
QC
CLR LOAD C A D
QD B QA
Entradas Entradas
Entradas Entrada Salidas Salidas
Count DOWN
Bent Csal
Salidas
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
(a) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con una única Entrad a de Control de conteo (pin 5).
QB DOWN/UP
QC
CLK LOAD C
QB G QA
LOAD
QC
1 2 3 4 5 6 8
16 13 12 11 10 9 15
GND
Vcc
7
14
8
16 15
MAX/MIN A
RIPPLE CLK D
QD B QA G
QD
C CLK RIPPLECLK
A
74LS190 y 74LS191 74LS192 y 74LS193
(b) Contadores Síncronos Ascendentes/Descendentes con Entradas de Control por separado (p in 4 y 5).
GND
Vcc
D
DN/UP
MAX/MIN
B
Salidas Entradas Entradas
Entradas Entrada Salidas Salidas
QB QA
LOAD
QC QD
C A
D B
CLR Bent Csal
COUNT UP
COUNT DOWN
QB Count UP
QC
CLR LOAD C A D
QD B QA
Entradas Entradas
Entradas Entrada Salidas Salidas
Count DOWN
Bent Csal
Salidas
22Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES
Muchos contadores síncronos (paralelos) que están disponibles en CI,
están diseñados para ser preestablecibles; en otras palabras, se pueden
prefijar en cualquier valor inicial de conteo.
Existen dos forma de preestablecer al contador:
• Forma asíncrona (independiente de la señal de reloj).
• Forma síncrona (durante la transición activa de la señal de reloj).
Esta operación de preestablecido también se conoce como carga del
contador.
12
23Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Contadores síncronos (Paralelos)6.2
CONTADORES SÍNCRONOS PREESTABLECIBLES
Preestablecimiento Asíncrono: El preestablecimiento asíncrono se
emplea en varios contadores en CI, tales como los 74LS190, 74LS191,
74LS192 y 74LS193.
Preestablecimiento Síncrono: Muchos contadores síncronos paralelos
de CI emplean el preestablecimiento síncrono con la que el contador es
preestablecido durante la misma transición activa de la señal de reloj que
se emplea para el conteo. Los CIs que incluyen preiniciación síncrona son
los 74LS160, 74LS161, 74LS162 y 74LS163.
24Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3
En el procesamiento digital de datos se necesita con frecuencia retener
los datos en ciertas ubicaciones intermedias del almacenamiento
temporal, con el objeto de realizar algunas manipulaciones especificas,
después de las cuales los datos modificados se pueden enviar a otra
localización similar.
Los dispositivos digitales donde se tiene este almacenamiento temporal
se conocen como registros de corrimiento o registros de
desplazamiento. Dado que la memoria y el desplazamiento de
información son sus características básicas, los registros son circuitos
secuenciales constituidos por Flip-Flops, donde cada uno de ellos maneja
un bit de la palabra binaria.
13
25Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3
TIPOS DE REGISTROS
Por lo general se da el calificativo de registro a un conjunto de 8 o más
Flip-Flops. Muchos registros usan Flip-Flops tipo D aunque también es
común el uso de Flip-Flops JK. Son muy populares los de 8 bits, ya que
en los computadores con frecuencia manipulan bytes de información.
Entre los tipos de registros tenemos:
• Entrada en paralelo – salida en paralelo.
• Entrada serial – salida serial.
• Entrada en paralelo – salida serial.
• Entrada serial – salida en paralelo.
• Corrimiento bidireccional.
26Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento6.3
TIPOS DE REGISTROS
FIGURA 6-11: Diagrama de bloques de los tipos de registros.
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Entrada
Serial
Salida
Serial
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Entrada Paralela
Salida Paralela
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Salida Serial
Entrada Paralela
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Salida Paralela
Entrada
Serial
a) Registro de entrada serial - salida serial
b) Registro de entrada paralela - salida paralela
c) Registro de entrada paralela - salida serial
d) Registro de entrada serial - salida paralela
e) Registro de desplazamiento bidireccional
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
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27Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4
Para este tipo de registro, la data aparece en las salidas paralelas,
simultáneamente con la entrada. A continuación se muestra un registro de
entrada paralela - salida paralela de 4 bits con Flip-Flops tipo D.
FIGURA 6-12: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela - Salida Paralela.
28Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4
Las entradas paralelas se indican como D (D3, D2, D1, D0) y las salidas
paralelas como Q (Q3, Q2, Q1, Q0). Luego de que se aplica el pulso de
reloj, toda la data aplicada en las entradas D, aparece simultáneamente
en la correspondiente salida Q.
Los circuitos integrados que contienen registros de entrada paralela/salida
paralela son los siguiente:
• El 74LS174, registro de entrada paralela/salida paralela de 6 Bits.
• El 74LS175, registro de entrada paralela/salida paralela de 4 Bits.
• El 74LS374, registro de entrada paralela/salida paralela de 8 Bits.
15
29Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida paralela6.4
FIGURA 6-13: CIs con Registros de Entrada Paralela/Salida Paralela.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10
11
(a) CI 74LS174 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 6 Bits con CLEAR.
1Q
1 2 3 4 5 6 8
16 13 12 11 10 9 15
GND
Vcc
7
14
8
16 15
CLK
1D
GND
Vcc
(b) CI 74LS175 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 4 Bits con CLEAR y Salidas Negadas.
2D 2Q 3Q 3D
6Q 6D 5D 5Q 4Q 4D
CLR 1Q
CLK
1Q’ 1D 2D 2Q’ 2Q CLR
4Q 4Q’ 4D 3D 3Q’ 3Q
1 2 3 4 5 6 7
1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D G
8 9 10
4D 4Q
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q
9
CLK
(c) CI 74LS374 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 8 Bits con HABILITACIÓN y Salidas de Tres Estados.
6Q 6D
CLK
4D 4Q
CLK
5D 5Q
CLK
CLK CLK CLK
1Q 1D 3D 3Q 2D 2Q
4Q 4Q’
CLK 4D
CLK
3Q’
3D
3Q
CLK 1D
1Q 1Q’ 2Q’ 2Q
CLK 2D
CLK
8Q 8D
CLK
6Q 6D
CLK
5D 5Q
CLK
7D 7Q
CLK CLK CLK CLK
1Q 1D 3Q 3D 4D 4Q 2D 2Q
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10
11
(a) CI 74LS174 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 6 Bits con CLEAR.
1Q
1 2 3 4 5 6 8
16 13 12 11 10 9 15
GND
Vcc
7
14
8
16 15
CLK
1D
GND
Vcc
(b) CI 74LS175 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 4 Bits con CLEAR y Salidas Negadas.
2D 2Q 3Q 3D
6Q 6D 5D 5Q 4Q 4D
CLR 1Q
CLK
1Q’ 1D 2D 2Q’ 2Q CLR
4Q 4Q’ 4D 3D 3Q’ 3Q
1 2 3 4 5 6 7
1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D G
8 9 10
4D 4Q
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q
9
CLK
(c) CI 74LS374 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 8 Bits con HABILITACIÓN y Salidas de Tres Estados.
6Q 6D
CLK
4D 4Q
CLK
5D 5Q
CLK
CLK CLK CLK
1Q 1D 3D 3Q 2D 2Q
4Q 4Q’
CLK 4D
CLK
3Q’
3D
3Q
CLK 1D
1Q 1Q’ 2Q’ 2Q
CLK 2D
CLK
8Q 8D
CLK
6Q 6D
CLK
5D 5Q
CLK
7D 7Q
CLK CLK CLK CLK
1Q 1D 3Q 3D 4D 4Q 2D 2Q
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10
11
(a) CI 74LS174 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 6 Bits con CLEAR.
1Q
1 2 3 4 5 6 8
16 13 12 11 10 9 15
GND
Vcc
7
14
8
16 15
CLK
1D
GND
Vcc
(b) CI 74LS175 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 4 Bits con CLEAR y Salidas Negadas.
2D 2Q 3Q 3D
6Q 6D 5D 5Q 4Q 4D
CLR 1Q
CLK
1Q’ 1D 2D 2Q’ 2Q CLR
4Q 4Q’ 4D 3D 3Q’ 3Q
1 2 3 4 5 6 7
1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D G
8 9 10
4D 4Q
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q
9
CLK
(c) CI 74LS374 Registro de entrada Paralela/Salida Paralela de 8 Bits con HABILITACIÓN y Salidas de Tres Estados.
6Q 6D
CLK
4D 4Q
CLK
5D 5Q
CLK
CLK CLK CLK
1Q 1D 3D 3Q 2D 2Q
4Q 4Q’
CLK 4D
CLK
3Q’
3D
3Q
CLK 1D
1Q 1Q’ 2Q’ 2Q
CLK 2D
CLK
8Q 8D
CLK
6Q 6D
CLK
5D 5Q
CLK
7D 7Q
CLK CLK CLK CLK
1Q 1D 3Q 3D 4D 4Q 2D 2Q
30Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5
Puede construirse un registro de desplazamiento de cuatro bits utilizando
cuatro Flip-Flops tipo D como se muestra a continuación.
FIGURA 6-14: Registro de 4 Bits de Entrada Serial - Salida Serial.
16
31Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5
La operación del circuito es la siguiente:
• Primero se limpia el registro, forzando las cuatro salidas a cero.
• Luego se aplica la data de entrada secuencialmente en la entrada
D del primer Flip-Flops a la izquierda (FF3).
• En cada pulso de reloj, se transmite un bit de izquierda a derecha.
• Si asumimos un dato que sea por ejemplo 1001.
• El bit menos significativo del dato debe ser desplazado a través del
registro desde FF3 hasta el FF0.
32Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5
Para obtener la data desde el registro esta debe ser extraída en forma
serial. Puede hacerse de dos formas:
• De manera destructiva, en la que la data original se pierde al final
del ciclo de lectura, y todos los Flip-Flops que componen el registro
son puestos en cero.
• De manera no destructiva, en la que se evita la perdida del dato.
Para esto se realiza un arreglo de compuertas como se muestra,
de manera que la data que vaya saliendo vuela a entrar al registro.
17
33Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5
La data se carga al registro cuando la señal de control R/W
(READ/WRITE) está en ALTO (ESCRIBIR). La data se desplaza hacia
afuera cuando la señal de control R/W está en BAJO (LEER).
FIGURA 6-15: Diagrama lógico del proceso de lectura no destructivo.
34Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida serial6.5
Este tipo de registro también lo tenemos como un circuito integrado y se
conoce como el 74LS165, registro de 8 bits. Cabe resaltar que este CI en
realidad tiene los dos tipos de entrada (paralela y serial).
FIGURA 6-16: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial - Salida Serial.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
Vcc
8
16 15
GND E F CLK
F QH’ H
B
QH
DS
H QH’
C B DS QH
Reloj
G
A
G
A
Entradas Paralelas
Carga
CO
CLK Inh.
CLK E
LOAD
D C CLOCK
INHIBIT
PL
D
Salida
Ent. Salida
74LS165
Entradas Paralelas
18
35Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida serial6.6
A continuación se muestra un registro de desplazamiento con entrada
paralela y salida serial. El circuito utiliza Flip-Flops tipo D y un arreglo de
compuertas NAND para la entrada de datos al registro (escritura).
FIGURA 6-17: Registro de 4 Bits de Entrada Paralela/Salida Serial.
36Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida serial6.6
La operación del circuito es la siguiente:
• D3, D2, D1 y D0 son las entradas en paralelo, donde D3 es el bit
mas significativo y D0 el menos significativo.
• Para escribir los datos, la línea de control WRITE/SHIFT se coloca
en BAJO (0 voltios) y la data se introduce con un pulso de reloj.
• La data se desplaza cuando la línea de control se coloca en ALTO
(5 voltios).
• El registro realiza un desplazamiento hacia la derecha cuando se
aplica el pulso de reloj.
19
37Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada paralela – salida serial6.6
El 74LS165, es un registro de 8 bits de entrada paralela - salida serial.
Cabe resaltar que este tipo de registro también cuenta con una entrada
serial. Para poder realizar la carga paralela de los datos al registro, se
necesita una entrada de control a la cual se la etiqueta como PL
(WRITE/SHIFT).
FIGURA 6-18: 74LS165 Registro de 8 Bits de Entrada Paralela/Serial - Salida Serial.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
Vcc
8
16 15
GND E F CLK
F QH’ H
B
QH
DS
H QH’
C B DS QH
Reloj
G
A
G
A
Entradas Paralelas
Carga
CO
CLK Inh.
CLK E
LOAD
D C CLOCK
INHIBIT
PL
D
Salida
Ent. Salida
74LS165
Entradas Paralelas
38Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida paralela6.7
Para este tipo de registro la data se introduce en forma serial. Una vez
almacenada, cada bit aparece en su salida correspondiente, y todos los
bits están disponibles simultáneamente. A continuación se muestra un
registro de desplazamiento de 4 bits con esta configuración.
FIGURA 6-19: Registro de 4 Bits de Entrada Serial - Salida Paralelo.
20
39Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Entrada serial – salida paralela6.7
El 74LS164, es un registro de corrimiento de 8 bits. Cabe resaltar que
este tipo de registro cuenta con dos entradas seriales, etiquetadas con las
letras A y B, una entrada de para borrar el contenido del registros
etiquetada como CLR y la entrada de reloj CLK.
FIGURA 6-20: 74LS164 Registro de 8 Bits de Entrada Serial - Salida Paralela.
1 2 3 4 5 6 7
12 11 10 9 8
Vcc
14 13
GND QA B
CLEAR
CLR
Salidas Paralelas
Entradas
CLK
QA
A
Entradas
74LS164
Salidas Paralelas
A
B QB QC QD
QH QG QF QE
QB QC QD
QH QG QF QE CLk
40Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8
Los registros discutidos hasta ahora realizaban desplazamiento hacia la
derecha. (Cada vez que se desplaza un bit hacia la derecha implica una
división entre dos del numero binario).
División 2
FIGURA 6-21: Corrimiento hacia la derecha. División entre 2.
Desplazamiento a la derecha
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Entrada Serial
Salida Serial
21
41Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8
Si la operación se invierte, (desplazamiento hacia la izquierda). El efecto
es que a cada desplazamiento de un bit hacia la izquierda se realiza una
multiplicación por dos del numero binario.
Multiplicación x 2
FIGURA 6-22: Corrimiento hacia la izquierda. Multiplicación por 2.
Con un arreglo adecuado de compuertas NAND se pueden realizar
ambas operaciones. A este tipo de registro se le denomina registro de
corrimiento bidireccional.
Desplazamiento a la izquierda
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Salida Serial
Entrada Serial
42Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8
El arreglo de compuertas NAND selecciona la entrada de dados del Flip-
Flop adyacente bien sea a la derecha o a la izquierda, dependiendo de la
línea de control LEFT/RIGHT.
FIGURA 6-23: Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits.
22
43Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registros de corrimiento bidireccional6.8
El 74LS194, es un registro de corrimiento bidireccional de 4 bits. Este
registro cuenta con dos entradas seriales, una para el corrimiento hacia la
derecha, etiquetada como R, la otra para el corrimiento hacia la izquierda,
etiquetada como L. Cuenta también con una entrada de para borrar el
contenido del registros, etiquetada como CLR, y la entrada de reloj CLK.
FIGURA 6-24: 74LS194 Registro de Corrimiento Bidireccional de 4 Bits.
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9
Vcc
8
16 15
GND A B
B L D
S0
S1
D L
S1 S0
C
CLOCK
C
CLK
Entradas Paralelas
Borrar
A
CLEAR
CLR
Ent.
Entradas
74LS194
Entradas Paralelas
R
QA QB QC QD
R
QA QB QC QD
Ent.
44Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer6.9
Existen circuitos integrados con compuestas buffer arregladas de tal
manera que permiten la transmisión de datos ya sea en un sentido o en
ambos sentidos, mediante una respectiva entrada de control.
APLICACIONES:
Un buffer triestado se utiliza para conectar varias cosas a un mismo bus.
Ejemplo: 3 dispositivos conectados a un bus, no pueden estar
transmitiendo los tres a la vez. Mientras uno utiliza el bus transmitiendo
los datos (1’s y 0’s, dos estados) los otros dos deben estar en alta
impedancia (3er estado).
23
45Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer6.9
Uno de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente:
FIGURA 6-25: El 74LS244, buffer octal con dos entradas de habilitación, una para cada cuatro
buffers.
11
2A
GND
1 2 3 4 5 6 7
1A 2YD 1B 2YC 1C 2YB 1G
8 9 10
1D 2YA
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
2G 1YA 2D 1YB 2C 1YC 2B 1YD
(a) CI 74LS244 Bus Buffer de 8 Bits con dos entradas de HABILITACIÓN, una para cada 4 Buffers.
11
8B
GND
1 2 3 4 5 6 7
1A 2A 3A 4A 5A 6A DIR
8 9 10
7A 8A
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
G 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B
(b) CI 74LS245 Bus Buffer Bidireccional de 8 Bits con una entrada de HABILITACIÓN y una entrada de DIRECCIÓN.
46Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer6.9
Otro de los circuitos integrados que contienen bus buffer es el siguiente:
FIGURA 6-26: El 74LS245, buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada
de control de dirección, ya sea de A hacia B o de B hacia A.
11
2A
GND
1 2 3 4 5 6 7
1A 2YD 1B 2YC 1C 2YB 1G
8 9 10
1D 2YA
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
2G 1YA 2D 1YB 2C 1YC 2B 1YD
(a) CI 74LS244 Bus Buffer de 8 Bits con dos entradas de HABILITACIÓN, una para cada 4 Buffers.
11
8B
GND
1 2 3 4 5 6 7
1A 2A 3A 4A 5A 6A DIR
8 9 10
7A 8A
18 17 16 15 14 13 20 19
Vcc
12
G 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B
(b) CI 74LS245 Bus Buffer Bidireccional de 8 Bits con una entrada de HABILITACIÓN y una entrada de DIRECCIÓN.
24
47Ing. Bady Elder Cruz Díaz
ELECTRÓNICA
DIGITALCapítulo 6
CONTADORES Y REGISTROS
Registro buffer6.9
Modo de operación del 74LS244:
FIGURA 6-27: El 74LS245, buffer octal bidireccional con una entrada de habilitación y una entrada
de control de dirección, ya sea de A hacia B o de B hacia A.
ENTRADA SALIDA ENTRADA SALIDA
G1 1A 1Y G2 2A 2Y
0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 1 1
1 X Z 1 X Z
(a) Diagrama del 74LS244. (b) Tabla de operación del 74LS244.
0: Nivel lógico BAJO
1: Nivel lógico ALTO
X: Valor lógico INDIFERENTE
Z: Alta impedancia, CIRCUITO ABIERTO
48Ing. Bady Elder Cruz Díaz
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CONTADORES Y REGISTROS
GRACIAS
Ing. Bady Elder Cruz Díaz