SISTEMAS DIGITALES
contadores síncronos
Un contador es un circuito digital capaz de contar sucesos electrónicos, tales como impulsos, avanzando a través de una secuencia de estados binarios. El contador síncrono es un tipo de contador en el que todas las etapas utilizan el mismo impulso de reloj.
DISEÑO DE UN CONTADOR BINARIO CON FLIP-FLOPS JK
Paso 1 –Diagrama de estados. Cuando se aplica una señal de reloj, el diagrama de estados muestra una progresión de estados por los cuales el contador avanza.
Paso 2 – Tabla del estado siguiente. Enumera cada estado del contador( estado actual) junto con el correspondiente estado siguiente. El estado siguiente es el estado al que el contador paso desde su estado actual, al aplicar un puso de reloj. La tabla del estado siguiente se obtiene a partir del diagrama de estados.
Paso 3 – Tabla de transiciones de los Flip-FlopsSe enumeran todas las posibles transiciones de salida, mostrando como evoluciona lasalida Q del flip-flop al pasar de los estados actuales a los estados siguientes. Qn es elestado presente en el flip-flop (antes de un impulso de reloj) y Qn+1 es el estadosiguiente (después de un impulso de reloj).El número de variables de estado va a coincidir con el numero de flip-flops que vamos autilizar. En nuestro ejemplo utilizamos 3 variables d estado, por lo tanto, 3 flip-flops.Tomamos un tabla de transiciones para un FF-JK:
Paso 4 – Mapas de Karnaugh
Utilizando la tabla de transiciones del FF-JK, se debe utilizar un mapa de Karnaugh para la
entrada J y otro para la entrada K de cada flip-flop. Habrá que realizar tantos mapas de Karnaugh como entradas de flip-flops.
Paso 5 – Expresiones lógicas para las entradas de los flip-flops
Paso 6 – Implementación del contador./Diagrama electrónico
Secuencias de Tiempo
Subrutinas de retardo
El tiempo que tarda en ejecutarse un programa depende de la frecuencia del oscilador conectado al microcontrolador y del número de ciclos máquina ejecutados.
Osciladores
Los osciladores son circuitos electrónicos generalmente alimentados con corriente continua capaces de producir ondas sinusoidales con una determinada frecuencia.
Con Resistencia
Sin Resistencia
Oscilador de cristal
Un oscilador de cristal es un circuito oscilador electrónico que utiliza la resonancia mecánica de un cristal vibratorio de material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una frecuencia precisa.
Esta frecuencia se utiliza comúnmente para controlar el tiempo, como en los relojes de cuarzo, para proporcionar una señal de reloj estable para circuitos integrados digitales y para estabilizar las frecuencias de los transmisores y receptores de radio.
Contadores y unidades de memoria
El contador es todo circuito o dispositivo que genera una serie de combinaciones a sus salidas sincronizadas por una señal de reloj externa. El contador de programa es incrementado automáticamente en cada ciclo de instrucción de tal manera que las instrucciones son leídas en secuencia desde la memoria. Ciertas instrucciones, tales como las bifurcaciones y las llamadas y retornos de subrutinas, interrumpen la secuencia al colocar un nuevo valor en el contador de programa.
Flip flops, existen los tipo RS, JK, D y T
Es la unidad básica de memoria que se usa para almacenar y transferir datos, existen 2 tipos: asincrono y síncrono
Asincrónico
Dependen de las entradas.
Tlabas de exitacion
Para construir un contador debemos
conocer su tabla de exitación.
Sincrónico
Dependen de la señal del reloj.
Los contadores cuentan las subidas o bajadas, es decir cuando alcanza el 1 o el 0, una vez que a alcanzado dicho valor, se mantendra esa informacion hasta que cambie de 0 a 1 o de 1 a 0
Cuando se recibe la señal del reloj pasa a nuestros contadores, la señales pasan a otro contador y así sucesivamente, cada contador manda un cero o un uno que dependiendo de su posición será su valor, al sumarlos tendremos el valor final del contador.
El contador cuenta con un modulo, que es la cantidad máxima que puede leer o contar, para saber el valor total debemos potenciar 2 al numero de contadores que tenemos. por ejemplo si tenemos 3 contadores nuestro modulo será de 8 bits como máximo.
El contador tiene 3 flip flop, por lo tanto
sera 2 elevado a 3 que nos dara 8, es decir
que nuestro contador va de 0 a 7.
La unidad de memoria es todo lo asociado que se necesitan para ingresar y sacar la información de almacenamiento. La memoria almacena información binaria en grupos de bits que se denominan palabras. Una palabra en la memoria es una entidad de bits que se introducen o se sacan del almacenamiento como una unidad. Una palabra de memoria es un grupo de números 1 y 0 que puede representar un número, un código de instrucción, uno o mas caracteres alfanuméricos o cualquier otra información en código binario. La mayo parte de las memorias de las computadoras utilizan palabras cuyo número de bits es un múltiplo de 8, por lo tanto, una palabra de 16 bits contiene dos bytes, y una palabra de 32 bits está formada de cuatro bytes. La capacidad de las memorias en las computadoras comerciales por lo general se define como la cantidad total de bytes que pueden almacenarse.
Unidad de Memoria
Una unidad de memoria es un conjunto de celdas de almacenamiento junto con los
circuitos asociados que se necesitan para ingresar y sacar la información de
almacenamiento. La memoria almacena información binaria en grupos de bits que se
denominan palabras. Una palabra en la memoria es una entidad de bits que se introducen o
se sacan del almacenamiento como una unidad. Una palabra de memoria es un grupo de
números 1 y 0 que puede representar un número, un código de instrucción, uno o mas
caracteres alfanuméricos o cualquier otra información en código binario. La mayo parte de
las memorias de las computadoras utilizan palabras cuyo número de bits es un múltiplo de
8, por lo tanto, una palabra de 16 bits contiene dos bytes, y una palabra de 32 bits está
formada de cuatro bytes. La capacidad de las memorias en las computadoras comerciales
por lo general se define como la cantidad total de bytes que pueden almacenarse.
Memoria Principal
En ella se guardan las instrucciones y datos sobre los que el CPU trabaja. Es la memoria más rápida del sistema de compúto y en general, esta formada por dispositivos de memoria de semiconductor.
RAM(Random Access Memory):Memoria en la cual la localización física real de una palabra em la memoria no tiene efecto sobre el tiempo que tarda en leer o escribir en esa localidad. El tiempo de acceso es el mismo para cualquier localidad de memoria.
Memoria Dinámica: Dispositivos de memoria de semiconductor en los cuales los datos almacenados no se quedarán permanentemente guardados, aun con energía aplicada, a menos que los datos se reescriban en forma periódica en la memoria. Esta operación se conoce como REFRESCO
Memoria Estática: Dispositivos de memoria de semiconductor en los cuales los datos alamacenados se quedarán permanentemente guardados, mientras se aplique energía eléctrica, sin necesidad de escribir períodicamente los datos en la memoria.
Memoria Secundaria
Este tipo de memoria se conoce como memoria auxiliar. Almacena grandes cantidades de información externa a la memoria interna de la computadora. En general es más lenta que la memoria interna y siempre es no volátil
ROM (READ ONLY MEMORY). : Son previamente grabadas para después ser únicamente extraida su información existen diferentes tipos de nomenclaturas que identifican el tipo de grabación utilizada y si pueden ser borradas las memorias y como.
PROM (Program Read Only Memory). :También conocidas como OTPPROM o ROMS de programación única. A diferencia de las ROM de mascarilla estas memorias estan listas para ser programadas por el usuario esto quiere decir que las mascarillas se encuentran conectadas por fusibles que se quemaran para crear un cero 0 para quemar elfusible se requieren de 12.5v hasta 21.5v de acuerdo a las caracteristicas del fabricante.
EPROM( Electric Program Read Only Memory): En esta memoria el usuario puede programar y borrar al dispositivo cuantas veces como lo desee mientras lo permita la memoria. ( Es decir hasta que el fabricante indique que cantidad de veces soporta de grabación.)
EEPROM (Electric Erasable Program Read Only Memory). :La EEPROM se inventó en 1980 como una mejora a la EPROM. La EEPROM aprovecha la misma estructura de compuerta flotante que la EPROM. Agrega la característica de borrado eléctrico através de la adición de una delgada región de oxido, arriba del DRENADOR del MOSFET esto provoca que con el mismo voltaje de programación pueda ser borrada la memoria
Registros
Interfaces
Son la conexión física y funcional que se establece entre dos aparatos, dispositivos o sistemas que funcionan independientemente uno del otro.
Interfaz física: Constituida por objetos que nos permiten introducir datos y manipular la computadora.
Interfaz gráfica: Permite al ser humano interactuar con el computador mediante una serie de elementos gráficos.
Interfaz de usuario: Nos referimos al espacio u entorno en el que ocurren las interacciones entre máquina y usuario, diseñado para facilitar la comunicación entre ambos.
Memoria de Acceso Aleatorio
La Memoria de Acceso Aleatorio o Memoria RAM (Random Access Memory por sus siglas en inglés) se utiliza como memoria de trabajo de computadoras y otros dispositivos para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software.
Hay dos tipos básicos de RAM:
DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica
SRAM (Static RAM), RAM estática
DRAM:
Tipo de tecnología de memoria de acceso aleatorio basada en condensadores, los cuales pierden su carga progresivamente, necesitando de un circuito dinámico de refresco que, cada cierto período, revisa dicha carga y la repone en un ciclo de refresco.
SRAM:
Tipo de tecnología de memoria RAM basada en semiconductores, capaz de mantener los datos, mientras siga alimentada, sin necesidad de circuito de refresco.
En la RAM se cargan todas las instrucciones que ejecuta la unidad central de procesamiento (CPU) y otras unidades del computador, además de contener los datos que manipulan los distintos programas.
Registro de Desplazamiento
¿Qué son?
Grupo de celdas de almacenamiento binario adecuadas para mantener información binaria
Un grupo de flip-flop constituye un registro, ya que cada flip-flop es una celda binaria capaz de almacenar un bit de información. Un registro de n-bit tiene un grupo de n flip-flop y es capaz de almacenar cualquier información binaria que contengan bits. Además de los flip-flop, un registro puede tener compuertas lógicas combinacionales que realicen ciertas tareas de procesamiento de datos
Forma de introducir la información
En serie
Los bits se transfieren uno a continuación del otro por una misma línea
Paralelo
Se intercambian todos los bits al mismo tiempo, utilizando un número de líneas de transferencia igual al número de bits.
Tipos de registro
Registro serie-paralelo
Es aquél que convierte un string (cadena) de datos binarios en formato serie a un formato paralelo donde dichos datos se encuentran sincronizados con una señal de reloj externa. Un uso popular es dentro de la parte de recepción de un MODEM de comunicaciones donde la señal recibida es un tren de bits los cuales deben ser pasados a un formato paralelo a fin de poder ser procesados convenientemente por un microprocesador, el cual sólo trabaja con señales binarias en dicho formato paralelo. Está basado en una cadena de Flip-Flops tipo “D”. Si el RD es de“N” bits, el string de bits se hace entrar por el primero FF y luego de “N” ciclos de reloj se tiene en las “N” salidas de los FFs el dato ya convertido a paralelo.
Registro paralelo - serie
Es aquél que convierte un dato en formato paralelo en un string (cadena) de datos binarios en formato serie, donde dichos datos se encuentran sincronizados con una señal de reloj externa. Un uso popular es dentro de la parte de transmisión de un modem de comunicaciones donde la señal recibida proviene de un microprocesador, el cual sólo trabaja con señales binarias en formato paralelo. Dicha información es convertida por el RD en un tren de bits.
Nota: Un RD de “N” bits está basado generalmente en una cadena de “N” Flip-Flops tipo “D” para la conversión de datos y un latch de “N” bits para la carga del dato binario al comienzo de cada sesión de transmisión. Respecto a la carga de datos en paralelo, el RD puede ser del tipo “carga asincrónica” ó “carga sincrónica”.
