Universidad Mayor de San AndrsIngeniera ElectrnicaSISTEMAS DIGITALES II LABORATORIO, ETN621LINFORME ITema:GENERADOR DE CARACTERES Y REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO

Integrantes:UNIV. CATACORA GRUNDY RAUL UNIV. ERGUETA CARVAJAL ARNY UNIV. URUCHI QUISPE NELSON

Grupo: G-15Docente:ING. LEONFecha de entrega:25 de septiembre de 2013GENERADOR DE CARACTERES Y REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO1. OBJETIVO Familiarizar al estudiante en el manejo de flip-flop D y JK para registros de desplazamiento. Familiarizar al estudiante en el manejo de memorias semiconductoras, en sus procesos de lectura y escritura.2. FUNDAMENTO TEORICO

a) REGISTRO DE DESPLAZAMIENTOUnregistro de desplazamientoes uncircuito digitalsecuencial (es decir, que los valores de sus salidas dependen de sus entradas y de los valores anteriores) consistente en una serie debiestables, generalmente de tipo D, conectados en cascada (Fig. 1), que basculan de forma sincrnica con la misma seal de reloj. Segn las conexiones entre los biestables, se tiene un desplazamiento a la izquierda o a la derecha de la informacin almacenada. Es de sealar que un desplazamiento a la izquierda de un conjunto de bits, multiplica por 2, mientras que uno a la derecha, divide entre 2. Existen registros de desplazamiento bidireccionales, que pueden funcionar en ambos sentidos. Los registros universales, adems de bidireccionales permiten la carga en paralelo.Tipos de registros de desplazamientoDependiendo del tipo de entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican como: Serie-Serie: slo la entrada del primer flip-flop y la salida del ltimo son accesibles externamente. Se emplean como lneas de retardo digitales y en tareas de sincronizacin. Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos los flip-flops, pero slo la salida del ltimo. Normalmente tambin existe una entrada serie, que slo altera el contenido del primer flip-flop, pudiendo funcionar como los del grupo anterior. Serie-Paralelo: son accesibles las salidas de todos los flip-flops, pero slo la entrada del primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa, por ejemplo para conexiones serie como elRS232. Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para clculos aritmticos.Un registro de desplazamiento muy utilizado, que es universal (se llama as porque puede utilizarse en cualquiera de las cuatro configuraciones anteriormente descritas) y bidireccional (porque puede desplazar los bits en un sentido u otro) es el 74HC194, de cuatro bits de datos.Otros registros de desplazamiento conocidos, fabricados tambin con la tecnologa CMOS, son el 74HC165 (entrada paralelo, salida serie) y 74HC164 (entrada serie, salida paralelo).AplicacionesAdems de la conversin serie-paralelo y paralelo-serie, los registros de desplazamiento tienen otras aplicaciones tpicas: Generador pseudoaleatorio. Se construye con un registro de desplazamiento, realimentando a la entrada una combinacin de varias salidas, normalmente un or exclusivo entre ellas. Multiplicador serie. Se realiza la multiplicacin mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384. Registro de aproximaciones sucesivas. Se usa enconversores A/D. Se van calculando los bits sucesivamente, empezando por el ms significativo. Mediante unconversor DACse compara la entrada analgica con los resultados parciales, generando el siguiente bit. Retardo. Se pueden utilizar para retardar un bit un nmero entero de ciclos de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en cascada, tantos como ciclos de reloj deseemos retardar los bits).

Formas de construir registros de desplazamiento Registro de entrada paralelo y salida serie.Puede construirse con un multiplexor digital combinacional y un contador. Las entradas de datos del multiplexor se conectan a los datos a transmitir, y las entradas de control, a las salidas del contador (el bMs del MUX conectado al bMs del contador), dicho contador deber estar en modo de carrera libre. Registro de entrada serie y salida paralelo.Similar al caso anterior, se sustituye el muliplexor por un demultiplexor, ahora las salidas de ste sern las salidas paralelos. Biestables en cascada.Con esto y la lgica combinacional adecuada, se pueden construir incluso registros de desplazamiento bidireccionales y universales, aunque en este caso es ms aconsejable disponer del 74HC194, dado que ocupa mucho menos espacio (y el precio del integrado es muy asequible) y en un solo integrado incluye las cuatro posibles configuraciones y la funcionalidad de desplazar los bits en ambos sentidos.

b) MEMORIAS DE SEMICONDUCTORES

Desde 1972 el tipo de memoria universalmente empleada comomemoria principales la memoria de semidonductores. Las memorias de semiconductoresalmacenan la informacin en forma electrnica, mediante circuitos simples, que pueden ser construidos automticamente y en forma masiva con la cada vez ms sofisticada tecnologa de integracin de gran escala. Lamentablemente,stas memorias son voltiles. Dado quealmacenan lainformacinelectrnicamente, al quitarse la alimentacin la misma se pierde.Todas las memorias que se considerarn son dedireccionamiento cableadoy, por lo tanto, son de acceso aleatorio.Se puede establecer la siguiente clasificacin: De lectura y escritura o RAM Estticas (SRAM) Dinmicas o con refresco (DRAM) De slo lectura ROM3. REALICE LA JUSTIFICACION DE LAS MEJORAS Y MODIFICACIONES INTRODUCIDAS EN LOS CIRCUITOS ORIGINALES.En la prctica se obtuvo logro apreciar de manera exitosa el manejo de compuertas de la primera parte del laboratorio as tambin el uso de FF-T que se obtuvo cortocircuitando el FF-JK y de esta manera se trabaj en frecuencias bajas, pero bien sabemos que nuestra forma de trabajo en general se la realiza a frecuencias altas y es cuando la forma de la onda de salida de nuestra compuerta es de diferente manera como se muestra en la siguiente figura:

Observamos que la onda sufre una deformacin es por eso que la forma de mejorar modificando dicho circuito es aadiendo un capacitor en la entrada de la compuerta AND para lograr una especie de retardo y modelar la forma de la onda. Por otra parte la segunda solucin que el grupo propone es manejar de manera adecuada el manual de los TTL, para poder ver la mxima frecuencia de trabajo, ya que existen TTL que pueden trabajar a FRECUENCIAS ALTAS.

En la segunda parte del laboratorio se sugiere intercambiar el uso de la memoria RAM por una memoria EEPROM ya que esta memoria realiza la misma funcin que la RAM es decir el proceso de escritura y el de lectura a diferencia que en la memoria EEPROM esta es una memoria no voltil. Como podemos apreciar en el grfico.

4. ANALOGIAS DE LOS CIRCUITOS ARMADOS CON OTROS DISPOSITIVOSEn el primer circuito armado en laboratorio se lo realizo con FF-T este tipo de FF puede ser utilizado tambin como un clock, la diferencia es que este clock es retardado y puede ayudarnos en los posteriores laboratorios. En el segundo circuito armado en laboratorio se asemeja muchsimo a todas los paneles que muestran mensajes, nmeros, tiempo, etc. Estos se los puede encontrar en los bancos, autos, cines, relojes, partidos de futbol. Pero a diferencia de estos generadores de caracteres, el realizado en laboratorio fue con REGISTROS y UNA MEMORIA, y no asi en los otros que son realizados de manera ms practica y se utiliza PICS.

5. DIAGRAMA DE TIEMPOS DE LECTURA Y ESCRITURA DEL CIRCUITO INTEGRADO DE LA MEMORIA UTILIZADA, CON UNA EXPLICACION COMPLETA DE LOS PARAMETROS QUE INTERVIENEN.Los siguientes diagramas de tiempos para el proceso de lectura y escritura se los obtuvo de la hoja de datos de la memoria EEPROM AT28C16.Para el proceso de LECTURA:

1. Como podemos observar CE y el OE se habilitan con un 0, en la primera parte del diagrama de tiempos se observa claramente que estos se inician en 1 lgico.2. Al momento de introducir la direccin de lectura conmutamos el CE y el OE a 0 lgico para iniciar la etapa de lectura.3. Al terminar el tiempo (tACC) se logra transmitir a la salida los datos guardados en la memoria.

Para el proceso de ESCRITURA:

1. Para el proceso de lectura utilizaremos la forma de CE controlado.2. Para esto conmutamos el OE de 0 a 1 para inhabilitar la salida y habilitar la entrada.3. Introducimos la direccin en la que vamos a guardar la informacin (ADDRESS).4. Conmutamos el WE de 1 a 0 para habilitar el proceso de escritura.5. Para guardar la informacin tenemos que conmutar el CE de 1 a 0.6. Se guarda los datos en el tiempo (tWC) en la direccin destinada.7. Termina el proceso de escritura.6. DIBUJAR LOS DIAGRAMAS DE TIEMPO DEL PUNTO 3.1. PROPONER UNA SOLUCION PARA LA DISTORSION QUE SE PRODUCE EN ALTA FRECUENCIA. Para el FF-T ascendente

Para el FF-T descendente

El diagrama de tiempos es el siguiente

Para el FF-T ascendente en el punto A-C Frecuencia a 1 K [Hz]

Frecuencia a 100 K [Hz]

Frecuencia a 2 M [Hz]

Para el FF-T ascendente en el punto A-BFrecuencia a 1 K [Hz]

Frecuencia a 100 K [Hz]

Frecuencia a 2 M [Hz]

Para el FF-T descendente en el punto D-FFrecuencia a 1 K [Hz]

Frecuencia a 100 K [Hz]

Frecuencia a 2 M [Hz]

Para el FF-T descendente en el punto E-FFrecuencia a 1 K [Hz]

Frecuencia a 100 K [Hz]

Frecuencia a 2 M [Hz]

Como vemos en las grficas obtenidas en laboratorio en el FF-T ascendente existe una gran deformacin, mientras que en el FF-T descendente no se aprecia gran deformacin por tanto se puede corregir esa deformacin no tan apreciable con un capacitor, pero la mejor manera de arreglar la distorsin es trabajar con TTL que trabajan a frecuencias altas y de todas las anteriores la mejor solucin es trabajar con tecnologa CMOS.7. EXPLICAR EL MODO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS FLIP-FLOP D, JK SINCRONOa) FLIP FLOP JK

Existen dos entradas adicionales en elbiestable o flip flop JKmuy importantes:- La entradaPRESET(poner), que sirve para poner directamente en el biestable un "1" en la salida Q y- La entradaCLEAR(borrar), que sirve para poner en "0" en la salida Q.Estas entradas son asincrnicas, lo que significa que tendrn efecto sin importar el estado del reloj y/o las entradas J y K.Es importante no activar simultneamente estas dos entradas.Importante: Los biestable pueden "TENER o NO" una pequea burbuja (esfera, bolita) en las entradas PRESET o CLEAR.- Cuando NO la tienen significa que la seal es activa cuando est en nivel ALTO.- Cuando SI la tienen significa que la seal es activa cuando est en nivel BAJO.El diagrama completo delbiestable JKser como se muestra en el diagrama anterior.Tabla de verdad del Flip Flop JK

De latabla de verdadanterior se puede ver que las entradas CLEAR (CLR) y PRESET son activas en bajo (ver la pequea esfera en estas entradas) y se imponen en la salida Q sin importar el estado del reloj y de las entradas J y K. (ver las entradas J, K y el reloj con una X)Para quelas entradas J y K y el reloj sean funcionales, las entradas Clear y Preset deben de estar en nivel "alto" (no activas), entonces:-Memorizar: Con J = 0 y K = 0, hay un estado de memoria o retencin (mantiene la salida que tenaantes deque las entradas hayan cambiado).-Reset: Con J = 0 y K = 1, se pode en Q un "0" y enQun "1".-Set: Con J = 1 y K = 0, se pode en Q un "1" y enQun "0".-Bascular: Con J = 1 y K = 1, el biestable bascula pasando de un nivel a otro ("0" a "1" o "1" a "0").Lo anterior slo tiene efecto en el momento en que el pulso de reloj est en el flanco descendente oposterior(ver la flecha en lacolumna"Reloj")b) FLIP FLOP TIPO D

La diferencia entre elflip-flop Dy el biestable Des que el flip-flop copia la entrada D a la salida Q en el flanco del pulso de reloj, el biestable lo hace por nivelElflip-flop tipo Des unelementode memoria que puede almacenar informacin en forma de un "1" o "0" lgicos. Este flip-flop tiene una entrada D y dos salidas Q yQ.Tambin tiene una entrada de reloj, que en este caso, nos indica que es un FF disparado por el borde o flanco descendente (ver el tringulo y la pequea esfera en la entrada en losdiagramasinferiores).Si elflip flopse disparara por el borde ascendente slo aparecera el tringulo (no hay la pequea esfera).Elflip-flop tipo Dadicionalmente tiene dos entradas asincrnicas que permiten poner a la salida Q del flip-flop, una salida deseada sin importar la entrada D y el estado del reloj.Estas entradas son:- PRESET (poner)-CLEAR(Borrar)Es importante notar que estas son entradas activas en nivel bajo (ver la bolita o burbuja en la entrada)Ser activo en nivel bajosignificaque:- Para poner un "1" en la salida Q se debe poner un "0" en la entrada PRESET- Para poner un "0" en la salida Q se debe poner un "0" en la entrada.8. ENUMERE Y DESCRIBA LOS TIPOS DE MEMORIaa) MEMORIA RAMConceptoRAM: Siglas de RandomAccessMemory, un tipo de memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte dela memoriasin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo ms comn de memoria en lascomputadorasy en otros dispositivos, tales como lasimpresoras.Hay dos tipos bsicos de RAM: DRAM(Dynamic RAM), RAM dinmica SRAM(Static RAM), RAM estticaLos dos tipos difieren en latecnologaque usan para almacenar losdatos. La RAMdinmicanecesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAMestticano necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace ms rpida, pero tambin ms cara que la RAM dinmica. Ambos tipos son voltiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta laalimentacin.Enel lenguajecomn, el trminoRAMes sinnimo de memoria principal, la memoria disponible paraprogramas. En contraste,ROM(Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar programas que realizan tareas de arranque de la mquina y de diagnsticos. La mayora de los computadores personales tienen una pequea cantidad deROM(algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria (ROM y RAM)permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a lamemoria RAMcomo memoria delecturayescritura, y a lamemoria ROMcomo memoria de solo lectura.Se habla deRAMcomo memoria voltil, mientras queROMes memoria no-voltil.La mayora de los computadores personales contienen una pequea cantidad deROMque almacena programas crticos tales como aquellos que permiten arrancar la mquina (BIOSCMOS). Adems, lasROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras ydispositivos perifricostales como impresoraslaser, cuyas 'fonts' estan almacenadas enROMs.

TIPOS DEMEMORIARAM1) DRAM (DynamicRAM)2) VRAM (Vdeo RAM)3) SRAM (Static RAM)4) FPM (Fast Page Mode)5) EDO (Extended Data Output)6) BEDO (Burst EDO)7) SDRAM (Synchronous DRAM)8) DDR SDRAM SDRAM II (Double Data Rate SDRAM)9) PB SRAM (Pipeline Burst SRAM)10) RAMBUS11) ENCAPSULADOS12) SIMM (Single In line Memory Module)13) DIMM (Dual In line Memory Module)14) DIP (Dual In line Package)15) Memoria Cach RAM Cach16) RAM Diskb) MEMORIA ROMConceptoROM, por las siglas deRead Only Memory, en castellano Memoria de Slo Lectura.Se trata de una memoria que usan los equipos electrnicos, como es el caso de las computadoras. Aquella informacin que se almacene en esta memoria no puede ser modificada por el propio usuario, de all su nombre.Existen los siguientes tipos de memoria ROM:1) PROM: por las siglas de Programmable Read Only memory, en castellano ROM programable, se caracteriza por ser digital. En ella, cada uno de los bits depende de un fusible, el cual puede ser quemado una nica vez. Esto ocasiona que, a travs de un programador PROM, puedan ser programadas por nica vez. La memoria PROM es utilizada en casos en que los datos necesiten cambiarse en todos o la mayora de los casos. Tambin se recurre a ella cuando aquellos datos que quieran almacenarse fe forma permanente no superen a los de la ROM.2) EPROM:por las siglas en ingls de Erasable Programmable Read-Only Memory, en castellano, ROM programable borrable de slo lectura. Esta memoria ROM es un chip no voltil y est conformada por transistores de puertas flotantes o celdas FAMOS que salen de fbrica sin carga alguna. Esta memoria puede programarse a travs de un dispositivo electrnico cuyos voltajes superan a los usados en circuitos electrnicos. A partir de esto, las celdas comienzan a leerse como 1, previo a esto se lo hace como 0. Esta memoria puede ser borrada slo si se la expone a luces ultravioletas. Una vez que la EPROM es programada, se vuelve no voltil, o sea que los datos almacenados permanecen all de forma indefinida. A pesar de esto, puede ser borrada y reprogramada con la utilizacin de elevados niveles de voltaje. Si bien actualmente siguen siendo utilizadas, presentan algunas desventajas, entre ellas que el proceso de borrado del chip es siempre total, es decir que no se puede seleccionar alguna direccin en particular. Por otro lado, para reprogramarlas o borrarlas, deben removerse de su circuito y este proceso lleva por lo menos veinte minutos. Estas desventajas han sido superadas por memorias flash y EEPROM, por lo que las EPROM estn cayendo en desuso en ciertos diseos y aplicaciones.3) EEPROM:por las siglas en ingls de Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, en castellano ROM programable y borrable elctricamente. Esta memoria, como su nombre indica puede ser programada, borrada y reprogramada elctricamente y no con rayos ultravioleta, como en el caso de las EPROM, lo que hace que resulten no voltiles. Adems de tener las puertas flotantes, como las anteriores, cuenta con una capa de xido ubicado en el drenaje de la celda MOSFET, lo que permite que la memoria pueda borrarse elctricamente. Como para realizar esto no se precisan programadores especiales ni rayos ultravioletas, se puede hacer en el propio circuito. Adems presenta la posibilidad de reescribir y borrar bytes individualmente, y son ms fciles y veloces de reprogramar que las anteriores. Las desventajas que presenta en comparacin a las anteriores son la densidad y sus costos altos.

9. CONCLUSIONES Se logr un manejo exitoso de los FF-D y los FF-JK como registros de desplazamiento de izquierda a derecha conjuntamente con la memoria en la cual se guard en 37 direcciones diferentes combinaciones que formaban la palabra CRISTIAN con una matriz hecha por el grupo de 5 por 5. Utilizamos una memoria no voltil de escritura y lectura, una memoria EEPROM 28C16 ATMEL, con ayuda de la hoja tcnica se obtuvo una grabacin y lectura exitosa para la demostracin de los caracteres grabados. Utilizamos contadores para leer los datos guardados en la memoria EEPROM y una compuerta AND que reiniciaba la generacin de caracteres en la direccin 38. Observamos que la funcin de salida es distorsionada a grandes frecuencias y que para evitar este acontecimiento es mejor trabajar con TTL que trabajen a grandes frecuencias, la inclusin de un capacitor y trabajar con tecnologa CMOS que es la respuesta mas satisfactoria.