Ejercicios Electronica Digital i

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ INGENIERÍA BIOMÉDICA ELECTRÓNICA DIGITAL I

DOCENTE: ING. Luis Pacheco Cribillero

EJERCICIOS ELECTRÓNICA DIGITAL I

A. CIRCUITOS SECUENCIALES BASICOS a. DIAGRAMAS DE TIEMPO PARA LOS FF´s: hallar el diagrama de tiempo para el siguiente circuito:

CONSIDERACIONES PARA LA SOLUCIÓN: En general para estos casos deben hacer una TABLA DE ESTADO, en donde UDS tabularán los ESTADOS: PRESENTE y SIGUIENTE que se presentarán en las salidas de los FF’s. Consideremos que se considera ESTADO PRESENTE, al Estado de las salidas de los FF´s antes de

la ocurrencia del PULSO DE RELOJ (flanco de subida o flanco de bajada), QA, QB, QC. Por lo tanto cuando ocurre el PULSO DE RELOJ las salidas “pasan” al ESTADO SIGUIENTE, teniendo en cuenta cuales eran los “valores” que habían en las entradas de los FF’s y la tabla del FF que están analizando, OK?, tendremos QA*, QB* y QC*. Ya saben, si no se dice nada se asume que inicialmente las salidas de los FF´s eran CEROS (“0”). Con estos valores iniciales, UDS deben escribir las ecuaciones para c/u de las entradas de los FF’s, para el ckto dado, si el FF de la izquierda es A, el del centro B y el de

la derecha C; entonces para el FFA tendremos: JA = QB’+QC ; KA = 1, también JB = QA’ y KB = 1, del mismo modo JC = (QA.QB)’ y KC = (QB’ xor QA’), entonces en estas ecuaciones reemplazamos las condiciones iniciales y sabremos cuales serán las entradas a los FF´s que estarán esperando la ocurrencia del PULSO DE RELOJ, para provocar el cambio en sus salidas (de acuerdo a su tabla) y generar el ESTADO SIGUIENTE, que será ahora el nuevo ESTADO PRESENTE y repetimos como si estos fueran los nuevos valores iniciales. OKKKKK? Deberán repetir el proceso hasta que UDS observen que todos los estados vuelven a repetirse. OK?????... Pues bien a trabajar. UDS. Deberán pasar la Tabla al Diagrama de Tiempos, arriba, OK? Los “1” en el PRESET y CLEAR, dejarán que la secuencia exista.

b. Aplicar lo revisado en la construcción del diagrama de tiempos para el siguiente circuito

ESTADO PRESENTE ESTADO SIGUIENTE

QA QB QC QA* QB* QC*

0 0 0

CK

JA

KA

QA

JB

KB

QB

JC

KC

QC

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S2

R3 74LS76

J9

Q11

CLK6

K12

Q10

S7

R8 74LS76

J4

Q15

CLK1

K16

Q14

S2

R3 74LS76

1

2

3

74LS32

1

2

3

74LS00

1

2

3

74LS86

1

RELOJ

1

1

?

?

?

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1 74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13 74LS74

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1 74LS74

2

3

1

74LS02

1

2

3

74LS86

U1:A(CLK)

1

1 ?

? ?

A B C



B. DISEÑE UN REGISTRO ESPECIAL, DE 4 BITS, USANDO FF’S TIPO D (74LS74) QUE REALICE LAS SIGUIENTES

OPERACIONES: OPERACIONES Carga de datos en paralelo Desplazamiento a la derecha Carga de nuevos datos, en paralelo Desplazamiento a la izquierda SOLUCIÓN En este tipo de diseños deben considerar los siguientes comentarios y pasos a realizar:

Como hay 4 operaciones, entonces con 2 variables x e y, sabemos que tendremos 22 = 4 combinaciones, c/u de las cuales servirá para controlar una operación a la vez, entonces podemos implementar la siguiente Tabla:

X Y OPERACIÓN COMENTARIOS QUE DEBE TENER EN CUENTA

0 0 Carga de datos en paralelo Todos los FF’s deben cargarse a la vez

0 1 Desplazamiento a la derecha Los datos desplazados se pierden cuando avanzan

1 0 Carga de nuevos datos, en paralelo Todos los FF’s deben volver a cargarse otra vez

1 1 Desplazamiento a la izquierda Los datos desplazados se pierden cuando avanzan

Como siguiente paso debemos dibujar nuestro esquema circuital, recordando que será sobre los 4 FF’s que conforman el Registro, en donde ocurrirán las operaciones de la tabla, esto lo debemos entender como que habrían 4 circuitos diferentes para hacer cada una de las operaciones indicadas.

Entonces si sobre un solo circuito, que es el registro, se van a realizar cuatro operaciones, entonces debe haber algún dispositivo o circuito combinacional que lo permita: será en este caso un MULTIPLEXOR de 4x1 es decir un 74LS153, el cual posee en su interior 2 Mux de 4x1.

En el circuito CARGA DE DATOS, es para colocar cualquier numero de 4 bits (0000 – 1111) que luego se desplazará hacia la derecha o izquierda.

CONTROL corresponde a los valores de X = B e Y = A en la Tabla con ellos realizamos las secuencias pedidas.

Se dan cuenta que A y B son los pines de control del MUX verdad?...

1Y es la salida del Mux superior y 2Y es la salida del Mux inferior.

1E Y 2E son los pines de habilitación para que los MUX puedan trabajar (se habilitan con “0”)

1X06

1Y7

1X15

1X24

1X33

2X010

2Y9

2X111

2X212

2X313

A14

B2

1E1

2E15

U1

74LS153

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U2:A

74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13

U2:B

74LS74

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U3:A

74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13

U3:B

74LS74

1X06

1Y7

1X15

1X24

1X33

2X010

2Y9

2X111

2X212

2X313

A14

B2

1E1

2E15

U4

74LS153

1

0

0

1

U2:B(CLK)

1

1

0?

?

01

1

0

?

?

IN SHR

IN SHL

CARGA DE DATOS

CONTROL

OUT SHR

OUT SHL

RESET O CLEAR

SET O PRESET

A

B C

D

REGISTRO ESPECIAL DE 4 BITS

A = MSB

D = LSB



IN SHR, es el pin de entrada de datos seriales para desplazarse a la derecha, si tiene el valor “0” como en el esquema, luego del desplazamiento el registro queda lleno de CEROS, y si tuviera el valor “1” quedaría lleno de UNOS, verifíquelo.

IN SHL, es análogo al anterior pero para desplazarse a la izquierda, OK?...

Si SET fuese “0” todas las salidas irían a UNO, se entiende por qué?….

Si RESET fuese “0” todas las salidas irían a CERO y tendríamos un RESETEO Noo? OK?...

1E habilita Mux superior, prefijos 1X, mientras que 2E habilita Mux inferior con prefijos 2X, OK?..

OUT SHR es el pin por donde salen los datos desplazados a la derecha y

OUT SHL es el pin por donde salen los datos desplazados a la izquierda.

OBSERVE Y PRACTIQUE: si UD “quita” el Logic State IN SHR y esa entrada lo conecta a QD y también, al mismo tiempo “quita” el Logic State IN SHL y esa entrada lo conecta a QA, cambiará la acción de “desplazamiento” por uno denominado de “rotación”, en donde el dato cargado, si le controlamos 4 pulsos de reloj, observaremos que todos los bits “salieron” pero, después de los 4 pulsos, volvieron a su posición de cargados.

Observe como hemos quitado INSHR y INSHL y hemos conectado QD y QA, respectivamente, y hemos añadido también el control de clock, con el cual podemos “parar” el clock, cuando queramos y con solo colocar en el Logic State un “0”.

Para conectar QD y QA hemos usado los TERMINALS del menú, OK?... ¿sabes cómo? Noo? a. Entonces, luego del desarrollo anterior les propongo diseñar el circuito para realizar las siguientes

operaciones, usando la misma filosofía explicada para el diseño anterior, OK?..: NOTAS PARA LA SOLUCIÓN:

Se dan cuenta que ahora necesitarán ____ variables para realizar todo el control, verdad?..

Que ahora para controlar las ____ operaciones necesitarán un Mux de _____

Que ahora solo se les pide “rotación” y no “desplazamiento”

OPERACIONES

Cargar dato de 4 bits

Rotar datos a la derecha

Rotar datos a la izquierda

Cargar nuevo dato

Rotar datos a la izquierda

Rotar datos a la derecha

Poner todas las salidas a “1”

Poner todas las salidas a “0”

1X06

1Y7

1X15

1X24

1X33

2X010

2Y9

2X111

2X212

2X313

A14

B2

1E1

2E15

U1

74LS153

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U2:A

74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13

U2:B

74LS74

D2

Q5

CLK3

Q6

S4

R1

U3:A

74LS74

D12

Q9

CLK11

Q8

S10

R13

U3:B

74LS74

1X06

1Y7

1X15

1X24

1X33

2X010

2Y9

2X111

2X212

2X313

A14

B2

1E1

2E15

U4

74LS153

1

0

0

1

U5:A(A)

1

1

?

?

1

1

0

?

?

IN SHR

IN SHL

CARGA DE DATOS

CONTROL

OUT SHR

OUT SHL

RESET O CLEAR

SET O PRESET

A

B C

D

REGISTRO ESPECIAL DE 4 BITS

A = MSB

D = LSB

QD

QD

QA

QA

1

2

374LS08

1CONTROL CLOCK



C. USANDO COMPARADORES 74LS85 DISEÑAR UN SISTEMA DE CONTROL DE MODO QUE SI SE TIENE UN DATO DE ENTRADA IGUAL A 8, SE ACTIVE UNA LAMPARA QUE FUNCIONA A 220 VAC 60 HZ, Y CUANDO LA ENTRADA ES MENOR O IGUAL QUE 6 UN “CARRITO” DE JUGUETE AVANCE HACIA DELANTE, Y SI EL DATO ES MAYOR O IGUAL QUE 10 EL “CARRITO” RETROCEDA, ENTRE 7 Y NUEVE EL CARRITO ESTARÁ DETENIDO. S O L U C I Ó N

A0

10

A1

12

A2

13

A3

15

B0

9B

111

B2

14

B3

1A

<B

2Q

A<

B7

A=

B3

QA

=B

6A

>B

4Q

A>

B5

U174LS85

A0

10

A1

12

A2

13

A3

15

B0

9B

111

B2

14

B3

1A

<B

2Q

A<

B7

A=

B3

QA

=B

6A

>B

4Q

A>

B5

U274LS85

A0

10

A1

12

A2

13

A3

15

B0

9B

111

B2

14

B3

1A

<B

2Q

A<

B7

A=

B3

QA

=B

6A

>B

4Q

A>

B5

U374LS85

0101 0110 0001

IN12

OUT13

OUT26

OUT311

OUT414

IN27

IN310

IN415

EN11

EN29

VS

8

VSS

16

GND GND

U4

L293D

1

U4(VSS)

R1

1k

Q12N3904

RL112V

220V 60Hz

L1220V

D11N4001

B1

12V8610

ENTRADA DE DATOS MANUAL

ENABLE

MOTORES DE RUEDAS DELANTERAS

D015

Q03

D11

Q12

D210

Q26

D39

Q37

UP5

TCU12

DN4

TCD13

PL11

MR14

U5

74LS193

1

2

3

U6:A

74LS08U6:A(B)

1

1

0

1 2

3

4 5

6

9 10

8

12

13

11

0 0 0 0

ENTRADA DE DATOS AUTOMATICA

CONTROL RELOJ

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