ÍNDICE:
> Introducción
> El registro de desplazamiento
> El circuito integrado 74HC164N
> El circuito integrado 74HC4094 (en preparación)
> Un circuito real
> Ejemplos prácticos: Cartel de LEDs de 7x32 con PIC
> Ejemplos prácticos: Display LEDs de 4 dígitos de 7 segmentos
> Hoja de datos del 74HC164N
> Hoja de datos del 74HC4094
> Introducción
> El registro de desplazamiento
> El circuito integrado 74HC164N
> El circuito integrado 74HC4094 (en preparación)
> Un circuito real
> Ejemplos prácticos: Cartel de LEDs de 7x32 con PIC
> Ejemplos prácticos: Display LEDs de 4 dígitos de 7 segmentos
> Hoja de datos del 74HC164N
> Hoja de datos del 74HC4094
> El registro de desplazamiento:
La mejor manera de entender conceptos nuevos es apoyándose en analogías con temas que nos son familiares. En este caso no vamos a hacer una excepción, por lo que utilizaremos como ejemplo el funcionamiento de una cola, como la de un banco o supermercado.
La mejor manera de entender conceptos nuevos es apoyándose en analogías con temas que nos son familiares. En este caso no vamos a hacer una excepción, por lo que utilizaremos como ejemplo el funcionamiento de una cola, como la de un banco o supermercado.
Supongamos que dos tipos de personas pueden formar parte de una cola. Estos dos tipos de personas son las que se ven en la figura siguiente, y es imposible confundir una con otra. Es decir, siempre estaremos seguros que en una posición determinada de la fila esta una u otra persona. Las llamaremos "0" (el "gordito) y "1" (al mas flaco).
Aclaro que la elección de los personajes solo tiene que ver con el parecido (?) con el 0 y el 1.
Aclaro que la elección de los personajes solo tiene que ver con el parecido (?) con el 0 y el 1.
"0" y "1", nuestros personajes.
La cola que usaremos como ejemplo tiene 8 lugares, que hemos numerado del 0 al 7, pero nada impide trabaja con colas más largas, por lo que todo lo que se vea aquí, puede ser generalizado para colas de la longitud que se desee.
La cola utilizada como ejemplo tiene 8 posiciones.
Otra particularidad de nuestra hipotética cola es que nunca puede estar vacía. Todas sus posiciones tienen que estar ocupadas, ya sea por "gorditos" o "flacos". En el estado inicial, la cola se encuentra completamente llena de "gorditos", como se a continuación:
El estado inicial de la cola es este: completa de "gorditos".
Nuestra cola funciona como cualquier cola de la vida real: cuando alguien nuevo llega a la fila, se coloca en el lugar de mas atrás, que en este caso corresponde a la "posición 0". Como la cola tiene una longitud máxima (en nuestro ejemplo) de 8 posiciones, para hacer lugar al recién llegado, es necesario que todos los que estaban en la fila "avancen" una posición. El que estaba en la posición 0 pasa la 1, el que estaba en la 1 pasa a la 2, y así hasta llegar al que estaba en la posición 7, que "sale" por el extremo opuesto.
Llega un nuevo integrante a la cola....
...y ocupa el ultimo lugar, desplazando a todos los demás una posición. El primero "sale" de la fila.
Este es el estado final de nuestra fila, con el nuevo integrante en el último lugar.
Si continuaran ingresando personas en la fila, el proceso se repetiría con cada nuevo integrante que llegue. Como el que entra primero es el primero en salir, a este tipo de colas se las llama "FIFO", por First Input, First Output (Primero que entra, primero que sale).
Con todas estas cuestiones en mente podemos seguir avanzando en la comprensión del funcionamiento de los registros de desplazamiento. Supongamos que queremos que en la cola haya dos flacos en los primeros lugares, luego un gordo, otra vez dos flacos, luego otro gordo por ultimo dos flacos más (como siempre, 8 personas en total). Sabiendo que cada personaje que ingresa en la cola "empuja" a todos una posición a la derecha, si queremos que el que termine ocupando el extremo derecho de la cola sea un flaco, ese será el que primero debe entrar. Siguiendo el razonamiento anterior, los personajes deberían entrar en la fila en el orden siguiente:
Los nuevos integrantes de la fila, esperando para ocupar su lugar.
Este es el estado final de nuestra fila, con los integrantes originales desplazados hacia la derecha.
Poniendo fin a nuestra analogía, tendríamos que los integrantes de esta hipotética cola son los "0"s y "1"s (o estados altos y bajos) de nuestros circuitos, es decir, nuestros datos. La cola en si es el registro de desplazamiento. Cuando decíamos que el estado inicial de la cola eran 8 gordos, estábamos queriendo decir que al alimentar nuestro circuito, todas las salidas estarán en "0" o estado bajo.
Hay una salvedad, y es la existencia del "reloj". Efectivamente, en un circuito real, los datos pasan al registro de desplazamiento con cada pulso de reloj. Podemos pensar en este reloj como si se tratase de un "maestro de ceremonias", que da una palmada cada vez que alguien debe ingresar en la cola.
Muchos circuitos de registros de desplazamiento "reales" también incluyen un sistema de RESET, que permite poner simultáneamente todas las salidas en "0" o estado bajo, sin necesidad de ingresar 8 ceros seguidos. Esto permite limpiar rápidamente el registro de desplazamiento.
Cuando decimos "rápidamente" nos referimos a que como la velocidad de los pulsos del reloj (CLOCK) no puede ser infinita (típicamente el máximo ronda los 10 o 20 MHz) y cada dato demora el tiempo de un pulso de reloj en desplazarse por el registro, introducir 8 "0"s llevaría 800 ns (100 ns * 8 bits), contra los 100 ns que demora en aplicarse el RESET. No obstante, para obtener los tiempos exactos implicados se debe consultar la hoja de datos del integrado que estemos utilizando, ya que los limites varían incluso con la tensión de alimentación y la temperatura.
> El 74LS164N:
Este interesante circuito integrado de la familia TTL viene en diferentes “sabores”, de acuerdo a la velocidad, temperatura de operación, voltajes y corrientes soportadas, etc. Dichas características dependen de las letras entre el “74” y el “164”.
Este interesante circuito integrado de la familia TTL viene en diferentes “sabores”, de acuerdo a la velocidad, temperatura de operación, voltajes y corrientes soportadas, etc. Dichas características dependen de las letras entre el “74” y el “164”.
El integrado 74LS2164N, un registro de
desplazamiento de 8 bits.
Desde el punto de vista técnico, dentro de este integrado se encuentra un “registro de desplazamiento” completo, de 8 bits de largo. Esto significa que se comporta como un conversor serie-paralelo, en el que se introducen pulsos de reloj por un pin (CP) y datos en serie por otro (dos en realidad, unidos por una compuerta AND, cuyas entradas son DSA y DSB). Las 8 salidas van toman los estados indicados por el “tren” de datos de la entrada. Dispone de un pin (el 9) que realiza la función de poner en cero todas las salidas (Reset, MR en el esquema de abajo).
Esquema interno del integrado 74LS2164N
Diagrama lógico, extraído de la hoja de datos de Motorola.
Función de cada patilla del 74LS2164N
Los pines 1 y 2 son la entrada de datos. Como dijimos antes, internamente existe una compuerta AND que realiza el producto lógico de los valores de ambas entradas. En general, se unen entre si para que el resultado de la función AND sea igual al valor del dato (ver compuertas lógicas) o bien se pone una de las entradas en alto (conectándola a +5V) para que la otra entrada sea la que determine el valor de la salida. Cualquiera de las dos formas es válida. Por supuesto, existen aplicaciones donde se obtienen datos de dos fuentes distintas, en cuyo caso se conectará una entrada de la compuerta a cada una.
Los pulsos de clock entran por el pin 8. Los datos de la entrada se reflejan en la salida con cada transición bajo-alto del reloj.
La flecha indica el flanco de subida del clock.
Tabla de verdad del integrado (Motorola).
Los pines 3,4,5,6 ,10,11,12 y 13 son (en ese orden) las salidas.
Ejemplo de conexión.
En el supuesto caso de necesita un registro de desplazamiento mas largo, se utilizan mas circuito integrados (uno por cada 8 bits de largo del registro). Simplemente se deben unir entre si todos los terminales de Clock y Reset (para que funcionen al mismo tiempo) y la ultima salida de uno con la entrada del siguiente, de manera que cada dato que se "desborda" de uno circuito se hace presente en la entrada del siguiente.
Registro de desplazamiento de 32 bits de largo.
No hay comentarios:
Publicar un comentario