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1. Describir el concepto de registro, analice su funcionamiento y mencione los tipos característicos de los registros y analizar cada uno de ellos (Los circuitos y sus características, tablas de estados y diagramas de tiempo). Un registro es un sistema secuencial síncrono constituido por un conjunto de flipflops funcionando como elementos de memoria (biestables D). Se emplean como elementos de memoria de reducida capacidad. registros de entrada y salida en paralelo Los registros de entrada y salida en paralelo (o simplemente registros) se emplean como bancos de memoria. Están formados por biestables D activados por flanco o por nivel. El siguiente esquema muestra el circuito y el bloque funcional de un registro de 4 bits sincronizado por flanco ascendente. El bloque funcional se caracteriza porque carece de identificación.

registros de desplazamiento En los registros de desplazamiento los biestables están encadenados en serie a través de sus terminales de información, de manera que un impulso de sincronismo desplaza la información de un biestable a otro.

Se pueden agregar entradas y/o salidas paralelo a un registro de desplazamiento para obtener distintos tipos de registros con diferentes aplicaciones:

Registro de desplazamiento con salidas en paralelo

El símbolo de calificación general es SRGm (de Shift ReGister) donde 'm' indica el número de bits. La flecha → en la entrada de sincronismo significa desplazamiento hacia la derecha. Registro de desplazamiento con entradas paralelo síncronas

La entrada D/C' (Desplazamiento/Carga) escoge el modo de funcionamiento del registro. Cuando vale 1 funciona como un registro de desplazamiento serie-serie y las entradas paralelo síncronas están inhibidas. Cuando vale 0 se inhibe el desplazamiento y la entrada serie, y se desinhiben las entradas paralelo síncronas para la carga de datos en el registro. Registro de desplazamiento de derecha a izquierda El registro de desplazamiento de derecha a izquierda se obtiene conectando la salida de cada biestable (excepto la del primero, que es la salida serie del registro) con la entrada de información de la etapa anterior. El siguiente ejemplo muestra el circuito con biestables D y el bloque funcional:

2. Describir las características especificas de los registros : De desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable y sus aplicaciones. Registro de desplazamiento bidireccional Un registro bidireccional desplaza la información de izquierda a derecha, o de derecha a izquierda, en función del estado lógico de una línea de control. El siguiente ejemplo muestra el circuito y el bloque funcional de un registro bidireccional de 3 bits.

Registro de desplazamiento universal Un registro de desplazamiento bidireccional con entradas y salidas en paralelo se denomina registro de desplazamiento universal. La figura siguiente muestra el bloque funcional de un registro universal de 3 bits.

M1 M0 Modo 0

0

Inhibido

0

1

Desplazamiento dcha.

izda.

a

1

0

Desplazamiento izda.

dcha.

a

1

1

Entradas paralelo síncronas

aplicaciones Además de la conversión serie-paralelo y paralelo-serie, los registros tienen otras aplicaciones típicas: 

Generador pseudoaleatorio. Se construye con un registro de desplazamiento, realimentando a la entrada una combinación de varias salidas, normalmente un or exclusivo entre ellas.



Multiplicador serie. Se realiza la multiplicación mediante sumas y desplazamientos. Un ejemplo es el 74LS384.



Registro de aproximaciones sucesivas. Se usa en conversores A/D. Se van calculando los bits sucesivamente, empezando por el más significativo. Mediante unconversor DAC se compara la entrada analógica con los resultados parciales, generando el siguiente bit.



Retardo. Se pueden utilizar para retardar un bit un número entero de ciclos de reloj (consiste simplemente en un conjunto de biestables en cascada, tantos como ciclos de reloj deseemos retardar los bits).

3. De los manuales técnicos obtener los IC TTL y CMOS que cumplen con las funciones de registros: De desplazamiento, almacenamiento, universal, direccionable, analice brevemente su tabla de verdad, diagrama de tiempo. Y funcionamiento. 

TTLS

Los fabricantes de circuitos integrados ofrecen muchos registros de desplazamiento. El que estudiaremos a continuación es un registro de desplazamiento universal. El símbolo lógico de bloques para el registro de desplazamiento /universal de 4 bits, TTL 74194 se muestra en la figura 5. Este registro tiene 10 entradas y 4 salidas; estas ultimas están conectadas a la salidas normales (Q) de cada flip flop en el circuito integrado.

Figura 7: Registro de desplazamiento TTL 74194 Observar que las 4 entradas del registro 74194 (A, B, C, D) son las entradas de carga en paralelo las 2 entradas siguientes introducen los datos en el registro en forma serie (o sea, cada vez un bit), estas son: entrada serie de desplazamiento a la derecha (DCR). esta introduce los bits por la posición A (QA) (es decir, el visualizador A ) de esta forma el registro se ha desplazado hacia la derecha. La entrada serie de desplazamiento a la izquierda (DCL) introduce los bits por la posición D (QD) (es decir visualizador D) y así el registro se desplaza hacia la izquierda Las entradas del reloj (CLK) dispara los 4 flip-flops durante las transición L a H (bajo a alto) del pulso de reloj. Cuando la entrada de borrado (CLR) la activamos con un nivel BAJO automáticamente ponemos todos los flip-flops a cero. Los controles de modo a través de una red de puertas le indican al registro que desplace a la izquierda, a la derecha, que cargue en paralelo, o no haga nada (mantenimiento). Como todos los CI’s TTL el 74194 tiene sus conexiones de alimentación +5V y GND, pero habitualmente esta no se indican en el símbolo lógico.

Los modos de operación del registro de desplazamiento son: reset, mantenimiento, desplazamiento a la izquierda, desplazamiento a la derecha, y carga en paralelo. En los registros de desplazamiento la forma de identificar las entradas y las salidas varían de un fabricante a otro.

CMOS Los fabricantes de circuitos integrados disponen de gran variedad de registros de desplazamiento CMOS. El que estudiaremos a continuación es el CI 74HC164 es un registro de desplazamiento de 8 bits entrada serie salida paralelo. El diagrama en bloques para el registro de desplazamiento CMOS 74HC164 se muestra en la figura xx, este CI viene encapsulado en forma de DIP de 14 patillas, opera con una fuente de alimentación de +5V DC y opera disparado con flanco y solo permite la entrada de datos serie.

Figura 8: Registro de desplazamiento CMOS 74HC164 El CI CMOS 74HC164 es un registro de desplazamiento disparado por flanco, que

solo permite la entrada de datos en serie. Que proceden de cada uno de los 8 flipflops internos y, por cada flip-flop hay disponible una salida (Q0 a Q7). Los datos se introducen bit a bit (serie) a través de cada una de las 2 entradas de datos (Dsa y Dsb) Estas 2 entradas pueden realizar la operación AND. Esto significa que una entrada puede utilizarse como entrada de habilitación de datos activa en un nivel ALTO, mientras que el dato serie se introduce por la segunda entrada de dato. Si no se necesita la habilitación de entrada de datos, ambas entradas de datos (DSa y DSb) se unen y se utilizan como única entrada de datos serie. La entrada del reloj (CP) desplaza una posición a la derecha desde (Q0 a Q7) en la transición de nivel L a H (BAJO a ALTO). La entrada de reset maestro (MR) en el 74CH164 es una entrada activa en nivel BAJO que reinicializa los 8 flip-flops y pone las salidas a cero, esta es una entrada asíncrona, que elimina las demás entradas. Los fabricantes producen diversos registros de desplazamiento CMOS. Si se conectan registros de desplazamiento que contengan flip-flop D, se pueden utilizar los CI 4076 y 40174. El CI 4014 es un registro de desplazamiento estático de 8 etapas es un dispositivo de entrada serie salida paralelo. El 4031 es un registro de desplazamiento estático de 64 etapas. El registro de desplazamiento de 4 bits 4035 es una unidad de desplazamiento entrada serie salida paralelo. El registro de desplazamiento estático de 8 bits 4034 es una unidad universal de entrada/salida serie/paralelo bidireccional de 3 estados, con la que se puede entrar y salir a las líneas del bus. También hay disponibles otros muchos registros de desplazamiento en las series 74H y 74HCT de CI CMOS.

4. ¿Cuál es la diferencia entre un registro de desplazamiento y un registro de almacenamiento; así como la diferencia entre un registro universal y un registro direccionable? Muestre circuitos prácticos para explicarlos. La diferencia entre un registro de almacenamiento y desplazamiento radica en la conexión de las entradas y salidas y de los flip flops que los componen. En el

registro de almacenamiento las entradas y salidas asíncronas son independientes para cada flip flop mientras que en el de desplazamiento están conectadas entre sí en serie o cascada.

La diferencia entre un registro universal y un registro direccional es que el primero se puede modificar para que se funcione como cualquier tipo de Registro de desplazamiento Registro de almacenamiento registro de desplazamiento, como carga paralela o como memoria y el segundo solo sirve para modificar el desplazamiento de los datos 5. Analice el funcionamiento de los IC’s: 74LS75, 7491, 74164, 74LS165, 74194, 74273, 74373, 74374, 74377; investigar sus características, especificaciones técnicas. Analice circuitos prácticos con registros. 74LS75: es un circuito integrado compuesto por 4 latch tipo D, su funcionamiento es el de un registro de 4 bits del tipo asíncrono pues se activa con un enable y muestra los datos de entrada y salida. Existe otro circuito integrado CMOS 4042 que tiene igualmente cuatro cerrojos tipo D.

7491: es un circuito integrado que funciona como registro de desplazamiento de 8 bits. Cuenta con 14 pines, siendo del tipo SISO. Se halla en la gama de los TTL y se compone por 8 flip flops del tipo SR.

74164: es un circuito integrado cuyo funcionamiento radica en su uso como registro que procesa 8 bits con entrada en paralelo y salida en serie; se encuentra compuesto por flip flop tipo JK.

74LS165: es un circuito integrado que funciona como un registro de desplazamiento de 8 bits. Las entradas son del tipo paralelo y salida serie; también admite una entrada opcional serie. Está compuesto por flip flops de tipo JK.

74194: es un circuito integrado que posee 4 bits entradas de manera paralela y salida de desplazamiento bidireccional. Cumple la función de registro, conocido como registro universal pues cuenta con una entrada de desplazamiento izquierdo y a su vez derecho como lo mencionamos anteriormente (bidireccional).

74273: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flop tipo D. Funciona como un registro paralelo de 8 bits con una entrada de reloj y una entrada de master reset, esta configuración hace que sea ideal para aplicaciones en las computadoras, que opera con o bits que corresponden a un byte. La frecuencia máxima de operación de los circuitos integrados de este tipo de numero normal es de 30 Mhz con un consumo de 62 mA cada uno.

74373: es un circuito integrado importante ya que es compatible con circuito de puertas paralelos de los ordenadores y por lo tanto pueden ser excitados directamente por los niveles de la lógica en un PC. Funciona como registro que contiene 8 latch con salida triestado (transparente). Se puede utilizar para trabajar con un byte de longitud, sin problemas. La frecuencia máxima de operación de este circuito es de 50 Mhz con un consumo de 24 mA.

74374: es un integrado TTL formado por 8 flip flops tipo D, contando con 20 pines. La frecuencia máxima de funcionamiento de este chip es de 50 Mhz con un consumo de energía de 27 mA . Funciona de la siguiente manera: este CI cuenta con 3 estados para la activación de los flip flops que lo conforman, con ello forma un registro de almacenamiento con 8 bits, su activación se da con una señal de reloj.

t 74377: es un circuito integrado compuesto por 8 flip flops tipo D con habilitador (enable). Son similares a los 74273, poseen un amplio rango de voltaje operativo de 2 6 V a V .

6. simulaciones

CIRCUITO 3: Registro de almacenamiento asíncrono de 4 bits:

El 7475 Es un integrado de entradas paralelas ,contiene 4 FF’stipo D (4bits) que entregan como salida el dato ingresado en su puerto de entrada, siempre y cuando se habilite el envío de datos en los pines E1/E2 y E3/E2, (pines 13 y 4 del CI) cada una controla dos FF’s(D0,D1 y D2,D3). Este circuito se suele utilizar para almacenar datos temporalmente, como si fuera una pequeña memoria. En la figura se tiene el dato 1001 ( 9 en decimal). Al activar una vez el envío, a la salida se tendrá la señal 1001.

CIRCUITO 5: Registro universal IC 74194:

Tabla de verdad del IC 74194:

CIRCUITO 6: Registro direccional IC 74259: Tabla de verdad del CI74259 (clear y enable activos en bajo):

Según la tabla de verdad 

cuando la entrada clear = 1 y enable = 0, las salidas(Q0 a Q7) se comportan como un latch direccionable, según el numero binario (de 0 a 7) escogido en la entrada de selección. Por ejemplo: El número de selección 6, se refiere a que DATO (0 o 1) se mostrará en la salida Q6, siempre y cuando se envíe un nivel bajo a la señal “enable”(habilitar)

Si se requiere usar otra salida y enviar DATO allí, la señal “enable” debe estar en alto (deshabilitar) por un momento, hasta que se termine de ingresar el número de selección. Después de ingresado, en este caso 3, enviamos un nivel bajo a la señal “enable” y DATO se carga en Q3.



Cuando clear = 1 y enable = 1 se produce un estado de memoria, se queda guardado el último cambio realizado.



Cuando clear = 0 y enable = 0 el circuito integrado se comporta como un de-multiplexor de 8 líneas. Según se cambie las entradas de selección, le corresponderá una única salida. Se mostrara a su salida el valor de DATO. Por ejemplo: Se muestra el valor 5 en la entrada de selección y su salida correspondiente Q5=DATO=1



Cuando clear = 0 y enable = 1 se produce condición de reseteo en salidas.