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Registros y Contadores
1. Registro: definición.
2. Registro de almacenamiento.
3. Registros de desplazamiento.
4. Registros de desplazamiento : entrada serie/salida serie.
5. Registros de desplazamiento : entrada serie/salida paralelo.
6. Registros de desplazamiento: entrada paralelo/salida serie.
7. Registros de desplazamiento bidireccionables.
8. Registros de desplazamiento circulares.
9. Contadores: definición y clasificación.
10. Contador binario asíncrono.
11. Contador de décadas asíncrono.
12. Contador binario síncrono.
13. Diseño del contador de décadas síncrono.
14. Diseño de contador síncrono ascendente/descendente.
15. El contador en anillo.
16. El contador Johnson.
17. Contadores digitales integrados.
ED. Tema 8. Curso Académico 2014-2015
1. Registro: Definición
• Dispositivo capaz de almacenar o registrar n bits de información durante un
periodo de tiempo.
• Almacenamiento de n bits → n flip-flops.
• Dos tipos principales de registros:
1. Registros de almacenamiento → register: almacenamiento
simultaneo de n bits.
2. Registros de desplazamiento → shif register: Cada uno de los flipflops le envía su información al flip-flop contiguo en serie.
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2. Registro de almacenamiento
• Aplicación de los registros de almacenamiento: transferencia de
información, almacenamiento, y cuando haga falta, poder volver a acceder
a ella.
• Señales de entrada/salida/reloj de los flip-flops:
1. Una única señal de reloj.
2. Mismas entradas asíncronas.
3. Entradas síncronas independientes.
4. Salidas independientes.
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3. Registros de desplazamiento
• En un sistema constituido por n flip-flops, cada flip-flop le podrá enviar su
información al flip-flop contiguo, en serie.
• Diferentes modos de transferir y acceder a la información en un registro de
desplazamiento:
1. Entrada serie, salida serie.
2. Entrada serie, salida paralelo.
3. Entrada paralelo, salida serie.
4. Entrada paralelo, salida paralelo.
• Dependiendo de cómo se desplaza la información:
1. Registros de dos sentidos.
2. Registros de desplazamiento cíclico.
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3. Registros de desplazamiento
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4. Registros de desplazamiento:
entrada serie y salida serie
• La información entra mediante una única entrada.
• La información pasará de un flip-flop al contiguo, sincronizada con los
flancos de subida del reloj.
• En el dibujo: conexión serie de flip-flops: cada entrada de información
conectada con la salida de datos del flip-flop precedente.
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4. Registros de desplazamiento:
entrada serie y salida serie
5. Registros de desplazamiento:
entrada serie y salida paralelo
• Si fuesen accesibles los puntos de entrada y salida serie de los registros de
desplazamiento → después de cinco pulsos de reloj, se obtendrían los bits
en paralelo del ejemplo de la transparencia anterior.
• En el dibujo: Sistema constituido por 4 flip-flops. Entrada serie y salidas
accesibles en paralelo.
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5. Registros de desplazamiento:
entrada serie y salida paralelo
74HC164: 8-bit serial in/parallel out shift register.
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6. Registros de desplazamiento:
entrada paralelo y salida serie
• Se añade un circuito lógico a la entrada de cada flip-flop:
1. Conexión con el flip-flop anterior → para garantizar el desplazamiento.
2. Para añadir la entrada en paralelo.
Shift/Load, L:
G1, G2, G3 y G4 → entrada de las puertas AND a 1.
G5, G6 y G7 → entrada de las puertas AND a 0 → entrada en
paralelo.
Shift/Load, H:
G1, G2, G3 y G4 → entrada de las puertas AND a 0.
G5, G6 y G7 → entrada de las puertas AND a 1 → desplazamiento.
7. Registros de desplazamiento bidireccional
•
Las señales Right/Left se conectan a la entrada de datos de los flip-flops.
Right/Left H: G1, G2, G3 y G4 activos → la salida de los flip-flops conectada a la
entrada de los flip-flops contiguos → los datos se desplazan una posición hacia la
DERECHA.
Right/Left L: G5, G6, G7 y G8 activos → se conectan las salidas de los flip-flops a la
entrada de los flip-flops precedentes → los datos se desplazan una posición hacia la
IZQUIERDA.
Sistema
Hamartarra
Zeinua eta
magnitudea
Baterako osagarria
Birako osagarria
+25
00011001
00011001
00011001
-25
10011001
11100110
11100111
+76
01001100
01001100
01001100
-76
11001100
10110011
10110100
7. Registros de desplazamiento bidireccionales.
Ejemplo. A partir del registro de desplazamiento de la transparencia anterior.
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7. Registros de desplazamiento bidireccional.
•
Circuito integrado comercial 74HC194: registro de desplazamiento universal
bidireccional de 4 bits.
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8. Registro de desplazamiento circular
•
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•
•
Registro de desplazamiento circular → contador en anillo.
Conexión de la salida serie a la entrada serie del circuito → los bits circulan sin
interrupción → la información no se pierde.
Para introducir los datos al circuito: multiplexor → para seleccionar entre la salida
serie del flip-flop anterior y una entrada de fuera.
En realidad, se utilizan las entradas asíncronas, activando de forma adecuada las
señales PRESET y CLEAR.
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9. Contadores: definición y clasificación
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•
•
Circuito secuencial que repite su estado a partir de un número conocido de pulsos
de reloj.
Módulo del contador: número de estados que se recorren antes de volver al estado
inicial.
Clasificación de los contadores a partir de la conexión de los clocks:
1. Contadores síncronos: todas las entradas de reloj conectadas entre si.
2. Contadores asíncronos: cada entrada de reloj conectada a la salida de
datos del flip-flop precedente.
Clasificación de los contadores a partir de los diferentes estados:
1. Contadores binarios: a la salida se obtiene una serie de números contiguos
binarios.
2. Contadores de décadas: a la salida se obtiene una serie de números
contiguos decimales.
3. Contadores de propósito específico: contadores especiales dependientes
de cierta aplicación.
Contadores ascendentes, contadores descendentes y contadores bidireccionales.
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10. Contador asíncrono binario
• Contador binario asíncrono de módulo 2n → flip-flops T o JK de
conmutación.
• Primer flip-flop → conectado al reloj del sistema.
• Cada flanco ascendente de reloj → el primer flip-flop conmuta y en la
cuenta se crea el bit de menor peso.
• Cuando el primer flip-flop haya pasado por sus dos estados → conmuta el
segundo flip-flop, para ello → la salida del primer flip-flop debe estar
conectada al reloj del segundo flip-flop.
• Así sucesivamente para los n flip-flops.
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10. Contador asícrono binario.
Ascendente.
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10. Contador asíncrono binario.
Descendente.
• A partir del contador asíncrono binario ascendente, existen tres modos de
crear el contador descendente:
1. La salida NOT(Q) de cada flio-flop conectada al reloj del flip-flop
siguiente.
2. Utilizar flip-flops cuyos relojes se activen con los flancos
ascendentes de reloj.
3. Utilizar las salidas NOT(Q) del contador ascendente. La salida Q
cuenta ascendentemente mientras que su negada cuenta
descendentemente.
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11. Contador asíncrono de décadas
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Contador de módulo n, con n = 10.
Hacen falta 4 flip-flops.
Un circuito combinacional detectará el final de la cuenta.
Para un contador de décadas → habrá que detectar el valor 1010. Como?
Por ejemplo: A partir de flip-flops con entrada reset as’iincrona activa a nivel bajo,
Q3 y Q1 = 1 → utilizar una puerta NAND.
Conectar la salida de la puerta NAND y la entrada RST mediante una puerta AND
y llevar su salida al CLEAR del circuito.
En el dibujo del sistema de abajo faltar’ia conectar mediante una puerta AND la
entrada asincrona RST.
12. Contador binario síncrono
•
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•
•
•
Todos los flip-flops tienen la misma entrada de reloj.
Para un contador síncrono de modulo 2n → hacen falta flip-flops que
trabajen en conmutación. Flip-flops T o JK.
Primer flip-flop: el bit LSB (less significant bit) conmuta a cada flanco
activo de reloj.
Para que conmute el segundo flip-flop, dos condiciones:
1. Flanco activo de la señal del reloj.
2. Que la cuenta del primer flip-flop haya terminado (Q0=1).
Para que conmute el tercer flip-flop, tres condiciones:
1. Flanco activo de la señal del reloj.
2. Que la cuenta del primer flip-flop haya terminado (Q0=1).
3. Que la cuenta del segundo flip-flop haya terminado (Q1=1).
…
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12. Contador binario síncrono
• Contador binario síncrono ascendente de módulo 8:
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12. Contador binario síncrono
• Un contador binario síncrono de módulo 8 es también un circuito
secuencial síncrono → el circuito se consigue a partir del método de diseño
para los circuitos secuenciales síncronos.
Ecuaciones:
J0=K0=1
J1=K1=Q0
J2=K2=Q0·Q1
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13. Diseño de contador de décadas síncrono.
• A partir de los criterios de diseño para circuitos secuenciales:
1. Diagrama de flujo: 10 estados, cada uno de los estados relacionados con
cada una de las diez salidas del contador.
2. Tabla de variación de estados.
3. Minimización del numero de estados.
4. Diagrama de estados.
5. Selección de tipo de flip-flop.
6. Tabla de estados.
7. Ecuaciones de las entradas a los flip-flops.
8. Ecuaciones de salida.
9. Esquema del circuito.
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14. Contador sincrono bidireccional. Dise;o.
Ejemplo a realizar en Prácticas de Aula.
• A partir de los criterios de diseño para circuitos secuenciales:
1. Diagrama de flujo: 10 estados, cada uno de los estados relacionados con
cada una de las diez salidas del contador.
2. Tabla de variación de estados.
3. Minimización del numero de estados.
4. Diagrama de estados.
5. Selección de tipo de flip-flop.
6. Tabla de estados.
7. Ecuaciones de las entradas a los flip-flops.
8. Ecuaciones de salida.
9. Esquema del circuito.
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15. Contador en anillo.
• Registro de desplazamiento circular.
1. Introducir el “uno” por la entrada asíncrona.
2. Dejar funcionar en modo síncrono.
• El “uno” se desplazara en modo síncrono de un flip-flop a otro → el “uno”
pasará por tantos estados como flip-flops tenga el circuito → contador de
módulo n.
• Contador en anillo de 10 bits → es un contador de módulo n = 10.
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15. Contador en anillo.
A partir de la configuración de la transparencia anterior.
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16. Contador Johnson
• Contador Johnson: contador que conmuta al final.
• Se utiliza la salida inversora para conectar el ‘ultimo flip-flop con el
primero.
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17. Contadores digitales integrados
• 74LS93 → Contador binario asíncrono ascendente. Consta de:
Un contador de n = 2.
Un contador de n = 8.
Para hacer un contador de módulo n = 16 → la salida del contador de
módulo 2 se conecta a la entrada de reloj del contador de módulo 8.
• 74LS168 → Contador binario síncrono de 4 bits, ascendente/descendente.
• 4029 → Contador binario síncrono de 4 bits, ascendente/descendente de
tecnología CMOS.
• 4017 → Contador Johnson de modulo 10 en tecnología CMOS.
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