Laboratorio NRO. 3 Circuitos Sumadores y Decodificadores

1. Objetivos Generales

• Comprender las funciones lógicas elementales

• 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

      2. Objetivos Específicos

• Implementación de circuitos de aritmética binaria usando C.I.: Sumadores y restadores.

• Implementación de circuitos decodificadores y displays de 7 segmentos.

• Utilizar un SIMULADOR para comprobar el comportamiento de los mismos.

     3. Marco Teórico 

Circuito Sumadores y Decodificadores BCD a 7 segmentos 

SUMADORES
Es un circuito que realiza la suma de dos palabras binarias. Es distinta de la operación OR, con la que no nos debemos confundir. La operación suma de números binarios tiene la misma mecánica que la de números decimales.

La suma de números binarios con dos o más bits, puede ocurrir el mismo caso que podemos encontrar en la suma de números decimales con varias cifras: cuando al sumar los dos primeros dígitos se obtiene una cantidad mayor de 9, se da como resultado el dígito de menor peso y “me llevo" el anterior a la siguiente columna, para sumarlo allí.

TIPOS

SEMISUMADOR (HALF ADDER)

El semi sumador (Half Adder) es un circuito combinatorio formado por compuertas que tiene como función sumador dos bits (dos entradas) y obtener como resultado la suma y el carry o lleva (dos salidas). A continuación se presenta su tabla de verdad, su ecuación lógica, su símbolo y su circuito lógico.

SUMADOR COMPLETO (FULL ADDER)

Tiene tres entradas, los dos bitas a sumar con el carry anterior (Ci) y dos salidas, la suma y el nuevo carry (Co). Abajo se tiene la tabla de verdad, el símbolo y el circuito lógico formado por dos semisumadores.

SUMADOR BINARIO DE 4 BITS

Este sumador es el circuito integrado 74283, suma dos números binarios de 4 bits con el carry anterior (Co), o sea, en total 9 entradas y se obtiene a la salida los 4 bits del resultado de la suma y el nuevo carry (C4), en total 5 salidas. Es un circuito integrado de 16 pines con la tierra (pin 8) y la fuente Vcc (pin 16). A continuación se presenta la distribución de los pines del circuito, su diagrama lógico y su símbolo lógico.

Diagrama lógico
El esquema mostrado en la figura es el conexionado interno que presenta dicho sumador de 4 bits, configurado dentro del CI 7483

DECODIFICADORES

Son sistemas combinacionales que generan productos canónicos de una combinación binaria aplicada a sus entradas de manera que convierte un código binario de X bits en Y lineas de salida

TIPOS

• Decodificadores excitados : se activa mas de una salida a la vez.
• Decodificadores no excitados : solo se  activa una salida a la vez. 

 Por ejemplo

El circuito de abajo tiene dos entradas binarias (A y B), o sea, que puede ser 00 (=0), 01(=1), 10 (=2) o 11 (=3) la salida se activa colocando un 0 en la salida correspondiente So, S1, S2, S3. Para que funcione se requiere que el pin E=0.

DECODIFICADOR DE 3 A 8

El 74138 es un circuito integrado que decodifica un número binario de 3 bits a la entrada A0-A1-A2 en 8 salidas Oo a O7. La salida correspondiente se activa según el código presente en la entrada. Por ejemplo, si A2-A1-A0=011 (LHH) se activa O3=L.

DECODIFICADOR DECIMAL

El 74147 es un decodificador decimal que tiene como entradas las líneas de 1 al 9 y como salidas el código binario que corresponde a la entrada activada. Funciona con lógica negativa (activa con nivel bajo).

DECODIFICADOR BCD

 BCD Quiere decir Binario Codificado en Decimal. Este circuito 7442 es un decodificador cuya entrada es un número binario de 4 bits y su salida el correspondiente número decimal.

DECODIFICADOR BCD A 7 SEGMENTOS 

Es un decodificador cuya entrada es un número binario BCD y su salida son las líneas (a, b, c, d, e, f, g) que se activan para formar el número decimal en un display de 7 segmentos.

MAPAS DE KARNAUGH

• Segmento A

• Segmento B 

• Segmento C 

• Segmento D 

• Segmento E

• Segmento F

• Segmento G 

RECUERDA:

LABORATORIO 03 

PROCEDIMIENTO 1: 

• SIMULAR dicho circuito y completar la tabla siguiente:

Tendremos los siguientes resultados :

• Armar circuito en el ENTRENADOR y verificar resultados

• Visualización de Números Binarios (DECODIFICADORES)

Primer ejemplo:

ejemplo 2:

PROCEDIMIENTO 2: 

• Usando un Decodificador COMERCIAL: 7448
• Realice la SIMULACION del circuito mostrado. Luego realice la IMPLEMETACION en el ENTRENADOR comprobando la tabla anterior

RESPONDER:

• ¿Qué sucede si la SUMATORIA es superior a 9?, ¿qué número se muestra en el DISPLAY y por qué?

Si la sumatoria es mayor a nueve el resultado en el display simplemente es el encendido de los leds sin formar un número por ejemplo si sumamos 0111+0011=1010 es decir 6+4=10

En el CI 7448, ¿para qué se utilizan los pines BI/RBO, RBI y LT?

• RBI: ondulación de entrada de borrado
• LT: ENTRADA DE PRUEBA DE LÁMPARA (ACTIVO BAJO)
• BI: ENTRADA EN BLANCO

En el bloque del entrenador denominado HEX 7 SEGMENT DISPLAY, ¿para qué sirven las entradas LE, RBI y la salida RBO?

LT "Lamp Test" 

Sirve para checar si el CI funciona al tener armado tu circuito y activarlo se deberan encender todos los segmentos del display

BI/RBO Blanking Input "Corte de salida / Fluctuación Corte de salida" 
se activa cuando lo está RBI y la entrada BCD es 0 

VÍDEO : 

LINK: CIRCUITOS SUMADORES Y DECODIFICADORES

OBSERVACIONES 

• Vimos que algunos de nuestros materiales no hacían buen contacto 
• Es muy importante conectar su gnd y vcc de los componentes digitales, como del sumador, si no se realiza esto simplemente no funcionará.
• Algunos pones del contador tiene que ir conectados a negativo. 
• Algunos cables que se usaron, no estaban en buenas condiciones los cuales tuvieron que ser separadas del resto de conductores .
• Si el labsoft no funciona es necesario reiniciarlo.
• El cable usb de los equipos del protoboard no funcionaba, por lo cual tuvo que cambiarse.

CONCLUSIONES 

• Se debe verificar el uso buen del conexionado ya que de eso depende mis respuestas 
• Se debe verificar el funcionamiento de cada uno de los instrumentos para no tener respuestas erróneas 
• Al momento de usar los decodificadores vimos que todo dependía de las entradas y salidas ya que como resultado daba en el Dispay lo que nos ayudaba a identificar si alguna conexión estuviera mal 
• Al momento de rellenar la tabla vimos que uno de los cuadros nos salían con dos dígitos en la cual no podíamos ver el numero ya que solo utilizamos un display para la solución de esto seria aumenta otro display para poder tener los resultados 
• hay diferentes maneras de sacar el resultados de sumando ya que otros son mas complejos pero en el laboratorio vimos que hay una manera mas fácil.
• Los códigos binarios representan números binarios, por lo cual se pueden realizar sumas de digitosbinarios para obtener un resultado. 
• Los números binarios se leen de derecha a izquierda.
• Es muy importante conocer la de los dígitos binarios para poder realizar una suma, por ejemplo si tenemos un número 0101, podemos decir que el uno posicionado en número cero de la derecha represente a un 2^0, y esto es 1, luego tenemos a un cero, el cual no representa a nada, y en la segunda posición tenemos al uno, el cual es 2^2 que es cuatro y finalmente tenemos un 0. Si realizamos la suma de estos dígitos tenemos 4 +1 igual a 5, por ende el dígito binarios 0101 representa al 5.
• Los ignotos binarios son muy importante para realizar por ejemplo contadores, los cuales son muy utilizados en las industrias. 
• Los displays se activan según la señal que se manda mediante y sumador o simplemente mediante dígitos binarios.

INTEGRANTES: 

1. RAMOS HUAMANI KAREN
2. QUISPE VITA JOSSY
3. USCA QUISPE CARLOS ABEL

LABORATORIO NRO. 4

LATCHES y  FLIP FLOPS

Latch 

Un latch (late memory en inglés) es un circuito electrónico biestable asíncrono usado para almacenar información en sistemas lógicos digitales. Un latch puede almacenar un bit de información, asimismo los latches se pueden agrupar de tal manera que logren almacenar más de 1 bit, por ejemplo el 'latch quad ' (capaz de almacenar cuatro bits) y el 'latch octal' (capaz de almacenar ocho bits). Los latches son dispositivos biestablesasíncronos que no tienen entrada de reloj y cuyo cambio en los estados
 de salida es función del estado presente en las entradas y de los estados previos en las salidas (retroalimentación). Los latches a diferencia de los flip-flops no necesitan una señal de reloj para su funcionamiento. 

Latch SR 

El latch lógico más simple es el SR, donde R y S representan los estados 'reset' y 'set' respectivamente. El latch es construido mediante la interconexión retroalimentada de puertas lógicas NOR (negativo OR), o bien de puertas lógicas NAND (aunque en este caso la tabla de verdad tiene salida en lógica negativa para evitar la incongruencia de los datos). El bit almacenado está presente en la salida marcada como Q, y Q´ su complementación (valor negativo a Q).
Al tener dos entradas para el ingreso de datos (S y R), tenemos 4 posibles combinaciones (recordando que 2n representa las combinaciones posibles con datos binarios, donde 'n' representa el número de bits a trabajar). Cada combinación define el estado presente en Q, de esta manera tenemos la siguiente tabla de verdad:

Latch D 

D-Type Transparent Latch

También conocido como latch transparente, debido a que el nivel presente en D se almacenará en el latch en el momento en que la entrada Habilitar (Enable por su palabra en inglés), sea activada, generalmente mediante un estado alto, es decir 1.

Al tener dos entradas para el ingreso de datos (EN y D), tenemos 4 posibles combinaciones (recordando que 2n representa las combinaciones posibles con datos binarios, donde 'n' representa el número de bits a trabajar). Cada combinación define el estado presente en Q, de esta manera tenemos la siguiente tabla de verdad:

Flip flop    
           

 El flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

Son dispositivos con memoria mas comúnmente utilizados. Sus características principales son:

• Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.
• Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.
• Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del Flip-Flop cambie.

Flip-Flop R-S (Set-Reset)

Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.)

La conexión cruzada de la salida de cada compuerta a la entrada de la otra construye el lazo de reglamentación imprescindible en todo dispositivo de memoria.

Flip-Flop T

El Flip-flop T cambia de estado en cada pulso de T. El pulso es un ciclo completo de cero a 1. Con el flip flop T podemos complementar  una entrada de reloj al flip flop rs.

Flip-Flop J-K (Jump-Keep)

El flip-flop J-K es una mezcla entre el flip-flop S-R y el flip-flop T. 

A diferencia del flip flop RS, en el caso de activarse ambas entradas a la vez, la salida adquiere el estado contrario al que tenía.

Laboratorio en realizado en clases :

Una aplicación muy conocida y muy común de estos dispositivos son los contadores, a continuación se muestra un circuito contador.

 Contador ascendente

Video tutorial editado y subtitulado 

Explicando las experiencias hechas en el laboratorio:

https://youtu.be/GRpBSDXRQj0

OBSERVACIONES:

• Algunos cables del laboratorio se encontraban en mal estado.
• Los números superiores a 9 en el display son representados por letras.
• El display también tiene que ser conectado a neutro y voltaje de 5v, caso contrario no encenderá.
• Es necesario usar una punta de prueba para realizar el seguimiento de los altos y bajos del circuito.

CONCLUSIONES: 

• Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales
• Todos los circuitos digitales utilizan datos binarios para funcionar correctamente, los circuitos están diseñados para contar, sumar, separar, etc
• Los FLIP FLOP  pueden tener varias entradas, dependiendo del tipo de las funciones internas que realice, y tiene dos salidas.
• La diferencia entre CK y CK se debe al retraso en la propagación que cualquier compuerta tiene, desde que se aplica una señal en la entrada, hasta que esta se refleja en al salida. Esta diferencia en tiempo, nos permite obtener un pulso de salida solamente cuando ocurre la transición para la que están diseñados, y por lo tanto accionar el Flip Flop.
• Se concluye que es muy importante el uso del flip flop, en un circuito donde se quiere recordar algo.