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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA

CAMPUS ENSENADA

FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y DISEÑO

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE

CIRCUITOS DIGITALES AVANZADOS

ELABORADO POR : PROFESOR ABRAHAM FLORES VERGARA

1

Contents

1 Contador de 4 bits asíncrono 41.1 Competencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3.1 Contador Asíncrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3.2 Interruptor mecánico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.3 Circuito antirebote . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.4 MOD 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.4 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.5 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.6 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Diseño de contadores Síncronos 62.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.5 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.6 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Registros de corrimiento 73.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.4 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.5 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.6 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 Decodicadores 94.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.4 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.5 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.6 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5 Codicador de prioridad 74147 Decimal a BCD 105.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.4 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.5 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6 Número de 3 dígitos por teclado en registros de almacenamiento 116.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116.4 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.5 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2

7 Comparador de Magnitud (2 números de 8 bits) 137.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137.4 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137.5 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

8 Convertidor Digital analógico 148.1 Competencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148.2 Material y Equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148.3 Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148.4 Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158.5 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158.6 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3

1 Contador de 4 bits asíncrono

1.1 Competencias

Construir un contador de riso de 4 bits con ip-ops JK y observar su funcionamiento.

Observar el efecto de rebote de los interruptores mecánicos y la manera de solucionar este problema.

Modicar el circuito para que cuente de 0 a 9.

1.2 Material y Equipo

-Fuente de Voltage

-Multímetro

-Generador de Funciones

-Protoboard

-2 CI 7476 flip flop JK.

-4 Leds

-4 Resistencias de 330Ω-Dip Switch

-7406 NOT

-7408 AND

-7432 OR

-7400 NAND

1.3 Procedimiento

1.3.1 Contador Asíncrono

Arme el circuito de la gura 1.1, con el generador de funciones genere una señal cuadrada TTL de 1 Hz y utilícelacomo señal de reloj. Observe su comportamiento.

Figura 1.1: Contador asíncrono de 4 bits, las entradas J y K se suponen como 1.

4

1.3.2 Interruptor mecánico

Retire la señal del generador de funciones y coloque un interruptor para dar la señal de reloj, abra y cierre elinterruptor (genere pulsos) y observe el comportamiento del circuito.

1.3.3 Circuito antirebote

Construya el circuito antirrebote de la gura 1.2 y conecte en la entrada de señal de reloj del circuito. Conmuteel interruptor varias veces entre las posiciones H y L y observe el comportamiento del circuito.

Figura 1.2: Circuito Antirebote

1.3.4 MOD 10

Modique el circuito para que cuente solamente de 0 a 9, utilice para ello la entrada asincrona CLR.

1.4 Cuestionario

1. ¾Cual es el comportamiento del circuito de la gura 1?

2. Dibuje el diagrama de transiciones del circuito de la gura 1.

3. ¾Que es lo que sucede cuando cambia la señal de reloj del generador de funciones por los pulsos generadoscon el interruptor mecánico?

4. Explique a que se debe el comportamiento del circuito al generar pulsos de reloj con el interruptor mecánico

5. Explique brevemente el circuito de la gura 2.

6. Dibuje el circuito correspondiente a la seccion 1.3.4.

7. Especique la manera en que modicaria el circuito de la gura 1 para que cuente de manera descendente.

1.5 Conclusiones

1.6 Bibliografía

Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones. Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer. 8va Edición.

5

2 Diseño de contadores Síncronos

2.1 Competencia

Diseñar y analizar sistemas secuenciales síncronos apartir de diagramas de estados.


-Fuente de Voltage

-Multímetro


-Protoboard

-2 CI 7476 flip-flop JK

-CI 7408 AND

-CI 7432 OR

-3 resistencias de 330 Ω de

-3 LED'S

2.3 Procedimiento

Diseñar un contador secuencial sincrono que realice la secuencia de conteo del diagrama de estados de lagura 2.1. Implemente el circuito para observar su comportamiento.

Figura 2.1. Diagrama de estados

2.4 Cuestionario

1. ¾Cuantos ip ops son necesarios para satisfacer la secuencia de conteo?

2. Utilice el diagrama de estados para construir la tabla de estados presentes y estados siguientes.

3. ¾Cual es la tabla de exitación del circuito?.

4. Diseñe los circuitos lógicos que generan los niveles requeridos en cada entrada J y K, escriba las ecuacionesresultantes y dibuje el circuito correspondiente.

2.5 Conclusiones

2.6 Bibliografía


6

3 Registros de corrimiento

3.1 Competencia

Analizar los registros de retroalimentación

Implementar un contador Jhonson

Implementar un contador circular


-Fuente de Voltage

-Multímetro


-2 7476 Flip-flop D

-4 resistencias 330Ω-4 LED's

-1 Dip Switch

3.3 Procedimiento

Arme el circuito de la gura 3.1, conecte el generador de funciones con una señal TTL de salida de 1 Hza la terminal de reloj del circuito. Observe su comportamiento

Figura 3.1. Registro de conteo circular

En el circuito anterior, cambie en la entrada de retroalimentación del circuito la salida Q por la salida Qver gura 3.2. Conecte la señal TTL a la terminal de reloj y observe su comportamiento.

7

Figura 3.2. Registro de conteo tipo Jhonson

3.4 Cuestionario

1. Describa brevemente el comportamiento del contador circular

2. Describa brevemente el comportamiento del contador tipo Jhonson.

3.5 Conclusiones

3.6 Bibliografía


8

4 Decodicadores

4.1 Competencia

Analizar y utilizar el decodicador de 3 a 8 lineas.

Analizar y utilizar un decodicador de código BCD a 7 segmentos.

Analizar y utilizar un Display de 7 segmentos.


-Fuente de Voltage

-Multímetro


-Protoboard

-Dip switch

-CI 74138 Dec 3 a 8

-8 LED´S

-8 resistencias de 330Ω-CI 7447 BCD a 7 segmentos

-Display de 7 segmentos Anodo común

4.3 Procedimiento

Utilice la Hoja de especicaciones del CI 74138 e implemente en su protoboard el decodicador de 3 a 8lineas, observe su comportamiento.

Describa y analice la tabla de verdad del CI 74138.

Utilice la Hoja de especicaciones del CI 7447 e implemente en su protoboard el decodicador de BCD a7 segmentos, utilice el display de anodo comun para visualizar la salida del decodicador.

Describa y analise la tabla de verdad del CI 7447.

4.4 Cuestionario

1. ¾Que es un decodicador?

2. Cuales son las entradas de control del CI 74138?

3. ¾Cuáles son los tipos de conguración de Display de 7 segmentos y la diferencia entre ellos?

4. ¾Se puede utilizar un display de cátodo común con un CI 7447?

5. ¾Cuales son las entradas de control del CI 7447?

6. Que tipo de información contiene la hoja de especicaciones de un CI.

4.5 Conclusiones

4.6 Bibliografía


9

5 Codicador de prioridad 74147 Decimal a BCD

5.1 Competencia

Analizar y utilizar un codicador de prioridad de decimal a BCD.


-Fuente de Voltage

-Multímetro


-Protoboard

-CI 74147 codificador de prioridad decimal a BCD

-Dip switch (10 interruptores)

-10 resistencias 1 kΩ-Circuito decodificador BCD 7 segmentos con display (practica 4)

-7406 NOT

5.3 Procedimiento

Utilice la hoja de especicaciones del CI 74147 para implementar su funcionamiento en el protoboard

conecte a la salida del codicador el circuito decodicador BCD a 7 segmentos implementado enla Practica4 para observar el funcionamiento del codicador de prioridad decimal a BCD.

Analice el circuito y describa la tabla de verdad del codicador.

Anote las observaciones del comportamiento

5.4 Conclusiones

5.5 Bibliografía


10

6 Número de 3 dígitos por teclado en registros de almacenamiento

6.1 Competencia

Analizar e implementar un codicador de prioridad decimal, un circuito antirebote, un registro de conteocircular, registros de almacenamiento entrada paralelo- salida paralelo en una aplicación.


-Fuente de Voltage

-Multímetro

-protoboard

-10 interruptores de pulso nomalmente abiertos

-10 resistencias de 1kΩ-6 7474 Flip-flop D

-2 7476 Flip-flop JK

-12 Led´s

-12 resistencias de 330Ω-7408 AND

-7427 NOR

-7404 NOT

-Dip Switch

6.3 Procedimiento

El circuito de la gura 6 realiza el almacenado de 3 números que se introducen mediante el teclado armadocon el codicador de prioridad y los interruptores de pulso. Cada vez que se pulsa un interruptor, elcircuito almacena el código correspondeinte a la entrada pulsada y lo almacena en uno de los tres registros.el registro para almacenar dicho código es seleccionado por las salidas Q2, Q1, Q0 del registro de conteocircular enla parte inferior. Realice la implementacion en el protoboard para observar su comportamiento

11

Figura 6.1

De entradas por los diferentes interruptores de pulso y observe que es lo que pasa en los registros de salida.

Analise el circuito e implemente un circuito antirebote en la entrada de reloj en el registro circulas paraque el circuito funcione adecuadamente.

6.4 Conclusiones

6.5 Bibliografía


12

7 Comparador de Magnitud (2 números de 8 bits)

7.1 Competencia

Comparar los numeros binarios mediante el uso de un circuito comparador de magnitud.


-Fuente de Voltage

-Multimetro

-2 -74HC85

-2 -Dip switch (8 int)

-3 Leds

-3 resistencias 330Ω

7.3 Procedimiento

1. Auxiliandose de la tabla de especicaciones del comparador 74HC85, arme en el protoboard un circuitoque compare 2 números de 8 bits. Ver gura 7.1.

gura 7.1

1. Observe el comportamiento del circuito comparador variando los numeros a comparar y anote sus obser-vaciones y conclusiones

2. Realice un diagrama y la simulación de un circuito para comparar dos numeros de 24 bits, puede utilizarel software CircuitMaker, Multisim o el de su preferencia.

7.4 Conclusiones

7.5 Bibliografía


13

8 Convertidor Digital analógico

8.1 Competencia

Implementar sicamente un convertidor Digital Analógico

Comprender la operación y las limitaciones de los convertidores Digital-Analógico


Fuente de Voltage

Multímetro

Dip Switch (8 int.)

AD7524

8.3 Procedimiento

1. Arme el circuito de la gura 8.1 en su protoboard.

Figura 8.1

1. Utilice como voltage de referencia 5v y en las terminales de entrada D7 − D0 utilice la entdada digital[D7 −D0] = [0 0 0 0 0 0 0 1] anote el voltage de salida del AD7524.

2. Utilice varias convinaciones de entrada de D7 −D0 y anote sus resultados en una tabla.

3. Ahora modique el voltage de referencia a 10v y lea los voltages de salida del AD7524 utilizando los mismosvalores de D7 −D0. Anote los resultados en una tabla y compare con los de la tabla anterior.

14

8.4 Cuestionario

1. Explique brevemente el funcionamiento de los convertidores Digital-Analógico

2. ¾Cual es el valor de un paso del AD7524 con un voltage de referencia de 5v?

3. ¾Cual es el valor de un paso del AD7524 con un voltage de referencia de 10v?

4. ¾Cual seria la lectura en la salida si se le aplica un voltage de referencia de 12v con una entrada de datos[D7 −D0] = [0 0 0 0 1 1 1 1]?

5. Comente al menos 2 aplicaciones de los convertidores Digital Analógico

8.5 Conclusiones

8.6 Bibliografía


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