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CIRCUITOS ELECTRONICOS DIGITALES, ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID Práctica 2: Contadores 

INTRODUCCIÓN 

En esta práctica se introducirá el concepto de diseño de contadores síncronos. La práctica durarádos semanas; la primera (Parte A) se dedica al diseño de una serie de circuitos en el entorno Xilinx

ISE y la segunda (Parte B) al montaje hardware  de los mismos. Cada semana vale hasta unmáximo de 10 puntos. 

DESCRIPCIÓN DEL CONTADOR 74163

Principales Características: 

  Contador binario de 4 bits (cuenta de QDQCQBQ A = 0000 a QDQCQBQ A = 1111 y vuelve arepetir desde 0000)

  Tanto la carga (load ) como el reset  son síncronos. Es decir, actúan cuando están activas ya la vez llega un flanco de reloj.

  Con cada flanco de subida en CLK, el valor de las salidas QD..A  se incrementa en una

unidad, donde QD es el bit más significativo.  Si el flanco de subida de CLK ocurre cuando hay un cero en LOAD (entrada activa a nivel

bajo), las salidas QDQCQBQ A se cargan con el valor que haya en las entradas DCBA (cargasíncrona).

  Si el flanco subida de CLK se produce cuando hay un cero en CLR, entonces las salidasQDQCQBQ A se ponen a cero (reset  síncrono).

  La salida RCO (ripple carry out ) se pone a 1 cuando todas las salidas QDQCQBQ A están auno. RCO se suele llamar a veces TC (terminal count ). 

  El circuito tiene 2 clock enables llamados ENT y ENP. La cuenta sólo se realiza cuando hayun 1 en ambas entradas ENP y ENT.

  RCO, ENT y ENP se utilizan cuando se ponen varios 74163 en cascada para aumentar elnúmero de bits de la cuenta: la salida RCO del primero (menos significativo) se conecta con

las entradas ENP y ENT del segundo, y así sucesivamente.   El pinout  del 74xx163 (Motorola) es:

Simulación: El circuito equivalente del 74HC163 es el 74_163

El 74HC163 existe como soft-macro bajo el nombre X74_163, para las familias Xilinx XC9500   yCoolrunner    .

  No hace falta dibujar un 74HC163: ya está dibujado. Ud. sólo debe utilizarlo.

  Deberá trabajar en el ISE con las familias Xilinx XC9500  o Coolrunner    . En el resto de lasfamilias no existe este componente.

  Cuando ubique el componente X74_163 en la hoja, puede pulsar el botón derecho del ratóny seleccionar Push Into Symbol. Se encontrará con un nuevo esquemático, donde está eldibujo con puertas básicas (llamadas primitivas) del 74xx163, probablemente copiado de un

manual original de TTLs.  Observe que puede modificar este tipo de hojas a base de primitivas para hacer un

contador diferente.

  En la figura adjunta se muestra la hoja de datos del X74_163, que puede hallarla en elcatálogo de componentes Library Guide de Xilinx (se accede al mismo a través del Help delISE, en On-Line Documentation). 

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EJERCICIO 1 Primera semana (3 puntos):

En todos los casos utilice la siguiente nomenclatura:

Nombre de la hoja con el sch: se debe llamar  pr2ej1. No ponga ej1, juan1, etc.

Poner en el circuito dos conectores de entrada y uno de salida, llamados:

CLR : clear  o reset  (entrada)

CLK : reloj de entrada (entrada)

Z : salida del circuito (señal RCO del contador, salida)

Las señales de DCBA, Load, ENT y ENP serán controladas o fijadas a Vcc o GNDinternamente.

Turno Lab Martes:  Utilizando un 74_163 diseñar y simular un divisor x3 de la frecuenciade reloj de entrada. Las entradas DCBA deben fijarse a VCC o GND.  

Turno Lab Jueves:  Utilizando un 74_163 diseñar y simular un divisor x5 de la frecuenciade reloj de entrada.

Turno Lab Viernes Mañana:  Utilizando un 74_163 diseñar y simular un divisor x7 de lafrecuencia de reloj de entrada.

Turno Lab Viernes Tarde:  Utilizando un 74_163 diseñar y simular un divisor x8 de lafrecuencia de reloj de entrada.

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EJERCICIO 2 Primera semana: Síntesis de Contadores (7 puntos):

Introducción

Utilice la siguiente nomenclatura:

Nombre de la hoja con el sch: pr2ej2

CLK : reloj de entrada

RST : Señal de reset  o clear (Use en este caso RST y no CLR como en el ejercicio

anterior)Z0 : bit 0 de la salida del contador (LSB) – No confunda 0 con O.

Z1 : bit 1 de la salida del contador

Z2 : bit 2 de la salida del contador

Z3 : bit 3 de la salida del contador (MSB)

Seleccione la familia Spartan 3E (no la Spantan 3 - a secas - sin la E) al crear el “Project”. 

Se pide realizar el circuito con puertas y FF tipo D con clear , NO DEBE UTILIZAR EN ESTEEJERCICIO EL 74_163. Llegue al Lab con un plano hecho en papel con todos los mapas Kresueltos.

Utilice el FF tipo D con clear  que se llama FDR (flip-flop D con reset ).

 Antes de simular ejecute el comando Check schematics  del menú Tools. Si hay errores nofuncionará la simulación.

Enunciado común para todo el Laboratorio de CED y particular para cada estudiante: 

Sintetizar "con lápiz y papel" y simular un contador cíclico que partiendo de 0000 pase en BCD porlos 4 últimos números de su DNI. Por ejemplo: si Ud. tiene DNI 13404239, entonces el contador

debe hacer: 0000-1001-011-0010-0100-1001-011-0010-0100-1001-………

Observe que: 

  El contador parte de 0000 al inicializarse y después no vuelve a pasar por dichovalor.

  Si su DNI contiene un cero entre los 4 últimos dígitos, comience por dicho cero yasí aprovecha la inicialización.

  Si su DNI tiene dígitos repetidos su circuito se complica: debe agregar unoo más FF para distinguir los dígitos que son iguales. Si tiene más de 2dígitos repetidos consulte a su profesor de laboratorio. 

NOTA:

  No se pide en este ejercicio la solución alternativa [contador tipo163 + codificador]. Esa arquitectura se desarrolla en la Práctica 4.

  En el entorno Xilinx, la célula soft-macro CB4CLE (contador binario 4 bit con clear  load  y enable) también es un circuito equivalente al 74_163.

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EJERCICIO 1 HARDWARE Segunda semana (10 puntos):

 Antes de comenzar la práctica verifique con un cable largo que los LEDs, laalimentación de 5 volts y los interruptores de su equipo funcionan correctamente.

Turno Lab Martes: Utilizando el contador binario 74HC163 y puertas adicionalesrealizar el montaje HW de un contador de 4 bits que sólo pase por los números del0 al 9 cíclicamente. Utilice un interruptor del laboratorio como entrada de reloj y losLEDs del entrenador para visualizar la salida. Recuerde que puede utilizar el

multiplexor para realizar funciones lógicas.

Turno Lab Jueves: Utilizando el contador binario 74HC163 y puertas adicionalesrealizar el montaje HW de un contador de 4 bits que sólo pase por los números de0 al 12 cíclicamente. Utilice un interruptor del laboratorio como entrada de reloj ylos LEDs del entrenador para visualizar la salida. Recuerde que puede utilizar elmultiplexor para realizar funciones lógicas.

Turno Lab Viernes Mañana: Realizar el montaje HW del divisor de frecuencia x7diseñado en la semana anterior. Utilice un interruptor del laboratorio como entradade reloj y los LEDs del entrenador para visualizar la salida. Recuerde que puede

utilizar el multiplexor para realizar funciones lógicas.

Turno Lab Viernes Tarde:  Realizar el montaje HW del divisor de frecuencia x8diseñado en la semana anterior. Utilice un interruptor del laboratorio como entradade reloj y los LEDs del entrenador para visualizar la salida. Recuerde que puedeutilizar el multiplexor para realizar funciones lógicas.

HOJAS DE DATOS 

En http://focus-webapps.ti.com/general/docs/sitesearch/advancedsearch.tsp 

y en http://www.ii.uam.es/~cedeps/ced-comp.htm 

puede encontrar las hojas de datos de los componentes 

El 74xx163 corresponde a las numeraciones: 74163 (Motorola)  (Texas Instruments)  y 7447(Motorola) (Texas Instruments) 

Concordancia entre la nomenclatura de  pines  de las versiones del 74xx163 de Motorola y TexasInstruments:

Motorola 

Texas Instruments 

Xilinx 

R  CLR  R 

CP 

CLK 

CK 

P3..0  D..A  D..A 

CEP  ENP  ENP 

PE  LOAD  LOAD 

CET 

ENT 

ENT 

Q3..0  QD..A  QD..A 

TC  RCO  RCO 

E. Boemo, S. López-Buedo, Marzo 2006. Revisada Febrero 2015 

http://focus-webapps.ti.com/general/docs/sitesearch/advancedsearch.tsphttp://focus-webapps.ti.com/general/docs/sitesearch/advancedsearch.tsphttp://focus-webapps.ti.com/general/docs/sitesearch/advancedsearch.tsphttp://www.ii.uam.es/~cedeps/ced-comp.htmhttp://www.ii.uam.es/~cedeps/ced-comp.htmhttp://www.ii.uam.es/~cedeps/ced-comp.htmhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls160arev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls160arev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls160arev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls060.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls060.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls060.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls47rev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls47rev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls47rev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls111.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls111.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls111.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls111.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls47rev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sdls060.pdfhttp://www.ii.uam.es/~etc1lab/sn74ls160arev5.pdfhttp://www.ii.uam.es/~cedeps/ced-comp.htmhttp://focus-webapps.ti.com/general/docs/sitesearch/advancedsearch.tsp