ELECTRÓNICA DIGITAL
LABORATORIO N° 05
CIRCUITOS CONTADORES CON
FLIP FLOPS
Alumno(s)
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Nota
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Uscca Giraldo
Jose Leonardo
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Salas Molina
Hector Sebastian
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Grupo
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“A”
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Ciclo 4C4
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Electrotecnia
Industrial – Electrónica Digital
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Fecha de
entrega
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I.
CACAPACIDAD TERMINAL
·
Identificar las aplicaciones de
la Electrónica Digital.
·
Describir el funcionamiento de
las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
·
Implementar circuitos de lógica
combinacional y secuencial.
II. COMPETENCIA
ESPECIFICA DE LA SESION
·
Implementación de circuitos monoestables.
·
Implementación de circuitos contadores con Flip
Flops JK.
·
Utilizar un SIMULADOR para comprobar el
comportamiento de los mismos.
III.
CONTENIDOS A TRATAR
·
Circuitos Monoestables
·
Circuitos Contadores Ascendentes y Descendentes.
·
Aplicaciones con circuitos contadores.
IV. RESULTADOS
·
Diseñan sistemas eléctricos y
los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su
cargo.
V. MATERIALES Y EQUIPO
·
Entrenador para Circuitos Lógicos
·
PC con Software de simulación.
·
Guía de Laboratorio. El trabajo se desarrolla de
manera GRUPAL.
VI. REPASO DEL
LABORATORIO ANTERIOR
·
Diseño de circuitos sumadores y
decodificadores
VII.
FUNDAMENTO TEÓRICO
·
Revise los siguientes enlaces:
·
CIRCUITOS MONOESTABLES:
·
CIRCUITOS CONTADORES CON FLIP FLOPS:
TAREAS GUIADAS DENTRO
DEL LABORATORIO:
1. Determine
la Ecuación Lógica y la Tabla de Verdad del circuito mostrado.
R
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S
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Q
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0
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0
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1
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1
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1
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0
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0
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1
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0
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0
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0
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1
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0
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0
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1
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1
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1
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0
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1. Compruebe
en simulación el comportamiento de los circuitos mostrados.
1. Armar
circuito en el ENTRENADOR y verificar resultados.
1. Conecte
4 flip flops de la forma mostrada para formar un CONTADOR, compruebe su
funcionamiento implementando de forma física.
1. Finalmente
conecte al contador previo el DISPLAY DE 7 SEGMENTOS con decodificador incluido
para ver el incremento de los números. Utilizar los bloques mostrados:
1.
CONTENIDO DEL INFORME EN EL BLOG:
a.
Teoría de LATCHES y FLIP FLOPS
b. Video
tutorial editado y subtitulado explicando las experiencias hechas en el
laboratorio:
c. Observaciones
y conclusiones. ¿Qué he aprendido de esta experiencia? (en modo texto)
d. Integrantes
(incluye foto de todos)
Los
dispositivos biestables poseen dos estados de estables, denominados SET
(activación) y RESET (desactivación), en los cuales se pueden mantener
indefinidamente, por lo que estos dispositivos son muy adecuados como elementos
de almacenamiento. La diferencia básica entre latches y Flip-Flops es la manera
en que cambian de un estado a otro.
1.
LATCHES
El Latch
(cerrojo) es un dispositivo de almacenamiento de dos estados, que se suele
agrupar en una categoría diferente a la de los flip-flops. Un Latch es un tipo de multivibrador biestable, debido a que
presenta realimentación (feedback) regenerativa característica de todos los
multivibradores. Se muestran a continuación dos ejemplos.
Para estos
Latchs las entradas son los terminales “ S “ Set y “ R “ Reset y las salidas “
Q “ y “ Q’ “ . Podemos describir su funcionamiento de acuerdo a la siguiente
tabla que nos muestra su funcionamiento para el caso (b):
Los símbolos lógicos para los
casos (a) y (b) se muestran en las figuras
Se le añade
al circuito básico del Latch un terminal más denominado, entrada de
habilitación; la salida Q será controlada por los terminales R y S, mientras la
entrada de habilitación ( EN , enable ) este a nivel alto , si esto no sucede
el Latch no cambia de estado hasta que la entrada EN este activa . El Diagrama
y Símbolo lógicos se muestran a continuación.
Existe otro
Latch con entrada de habilitación que se denomina Latch D, se diferencia del
Latch S-R en que sólo tiene una entrada además del de habilitación. En este
tipo la salida Q es igual a la entrada D cuando la entrada de habilitación EN
está a nivel alto.
Un ejemplo de
CI Latch D con entradas de habilitación es el 7475, este dispositivo esta
compuesto por cuatro latches, observe que cada entrada de habilitación EN
activa a nivel alto esta compartida por dos latches y se designa por entrada de
control ( E0-1 y E 2-3 ) . La X en la tabla de verdad designa una condición
indiferente. En este caso, cuando la entrada EN está a nivel bajo, da lo
mismo el valor que tenga la entrada D, ya que las salidas no se ven afectadas y
permanecen en los estados en que se encontraban.
1.
DISPARO DE FLIP-FLOPS POR FLANCOS
Los
Flip-Flops son dispositivos biestables síncronos. Esto significa que los cambios en la salida se producen
sincronizadamente con los pulsos de control en la entrada de reloj.
Un Flip-Flop
disparado por flanco cambia de estado con el flanco positivo ( flanco de subida
) o con el flanco negativo ( flanco de bajada ) del impulso de reloj y es
sensible a sus entradas sólo en esta transición del reloj.
A
continuación mostraremos los símbolos lógicos y las tablas de verdad de tres
tipos : S-R, D y JK . Nótese que estos se pueden disparar por flanco positivo
( No hay circulo en la entrada C ) o por
flanco negativo ( Hay un circulo en la entrada C ) , la entrada C es la entrada
de reloj.
La mayoría de
los circuitos integrados Flip-Flops tienen también entradas asíncronas. Estas
son entradas que pueden variar el estado del Flip-Flop independientemente del
reloj. Generalmente recibe el nombre de
Inicialización o Preset (PRE) y Borrado
o Clear (CLR). Un nivel activo en la entrada de Preset pone a SET el
dispositivo, y un nivel activo en la entrada de Clear lo pone en estado de RESET
Como ejemplo
de CI tenemos al 7474, este dispositivo contiene dos flip-flops idénticos pero
que son independientes uno del otro, excepto que comparten Vcc y Tierra. Estos
son disparados por flanco positivo y disponen de las entradas asíncronas de
Preset y Clear activadas a nivel bajo.
Tenemos
también al CI 7476 , presenta dos flip-flops pero disparados por flanco
negativo, con entradas de Preset y Clear activadas con nivel bajo.
1.
TIPO MAESTRO – ESCLAVO
Dos de los
tipos fundamentales de los flip-flops maestro-esclavo, son los disparados por
pulso (pulse- triggered) y los flip-flops con estradas de datos aisladas ( data
lock-out ). En ambos casos los datos se introducen en el flip-flop con el
flanco anterior del impulso del reloj, pero la salida no refleja el estado de
la entrada hasta que llega el flanco posterior. Otra característica más entre
ambos tipos es que el disparado por pulso no permite variar los datos mientras
el impulso del reloj se encuentre activo, mientras que el de tipo con entrada
de datos aislada no posee esta restricción.
A continuación mostramos su
símbolo lógico y su tabla de verdad.
Un CI del
tipo maestro-esclavo es el 74107, el cual es disparado con flanco negativo y
sólo presenta el control asíncrono de Clear.
1.
CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN
Es necesario conocer las
características de funcionamiento de estos dispositivos, a continuación
nombramos las más importantes.
RETARDO DE PROPAGACION.- Se define como el intervalo de
tiempo requerido para que se produzca un cambio en la salida una vez que se ha
aplicado una señal en la entrada, como ejemplo mostramos a continuación el
retardo de propagación entra la señal de reloj y la salida (a), y la de las
entradas asíncronas y la salida (b).
( a )
( b )
TIEMPO DE SET-UP ( Establecimiento ).- ( ts ) Es el
intervalo mínimo de tiempo que los niveles lógicos deben de mantenerse
constantes en las entradas antes de que llegue el flanco de disparo del impulso
de reloj, de modo que dichos niveles sincronicen correctamente en el flip-flop.
Se muestra como ejemplo este caso para un flip-flop tipo D.
TIEMPO DE HOLD ( Mantenimiento ).- ( th ) Es el intervalo
mínimo de tiempo que los niveles lógicos deben de mantenerse constantes en las
entradas después de que haya pasado el flanco de disparo del impulso del reloj,
de modo que dichos niveles sincronicen correctamente en el flip-flop. Para el
caso de un flip- flop tipo D.
FRECUENCIA MAXIMA DEL RELOJ.- ( f max ) Es la mayor
velocidad a ala que se puede disparar al flip-flop de manera fiable. Para
frecuencias de reloj superiores a la máxima, el dispositivo puede ser incapaz
de responder lo suficientemente rápido.
ANCHURA DE IMPULSOS.- ( tw ) Este parámetro es especificado
por los fabricantes para la entrada del reloj, Preset y Clear .
IMÁGENES DE LA EXPERIENCIA 1
IMÁGENES DE LA EXPERIENCIA 2
IMÁGENES DE LA EXPERIENCIA 3
VÍDEO DE LA EXPERIENCIA
Observaciones:
- · Hubo algunos problemas en cuanto los sumadores, ya que algunos estaban mal o roto al igual que algunos cables.
- · Es muy importante conectar el codificador a neutro ya que sino lo hacemos este no funcionara, muy aparte de la entrada por debajo , se le conecta donde dice NG
- · En el caso que se hizo con 4 sumadores se observó que este circuito tenía muchas conexiones y esto dificultaba el trabajo puesto que se presta más a confusiones.
- · Se ha usado lo anterior para realizar el circuito de contendores.
- · Estos componentes electrónicos tienen estabilidad en cuanto a funciones múltiples.
Conclusiones:
- · Este tipo de contador HC193 remplaza a los 4 sumadores ya que dentro de el esta todo un circuito que permite contar.
- · Los contadores son activados con pulsos que se les da, estos pueden ser de forma creciente o de forma decreciente, según la configuración simulada por el proteus.
- · Es un componente electrónico que básicamente procesa mediante pulsos un conteo este tiene unas salidas, de las cuales van al decodificador de 7 segmentos, tienen que ir en un correcto orden porque si no nos botaría números al azar.
- · En el campo de la electrónica se ha usado los contadores para el uso de la vida diaria, como por ejemplo en los relojes.
- · Se ha demostrado que la electrónica es un campo abierto a resolver problemas de la sociedad, planteando de manera que se pueda solucionar de manera rápida y sencilla.
- · En resumen los contendores utilizan las compuestas aprendidas anteriormente, para si halla ecuaciones que facilitan un resultado eficaz.
FOTO GRUPAL
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