UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Sistema Digitales y Arquitectura de Computadoras (IS-341)
Prof. Carlos Vila Quispe Prof. Christian Lezama Cuellar
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LABORATORIO NRO. 04 NOTA
TEMA: PROCESADOR ARITMÉTICO Y LÓGICO
ALUMNO: CODIGO:
GRUPO: Miércoles: 2:00 pm – 6:00 pm
Jueves: 12:00 m – 4:00 pm
Martes: 12:00 m – 4:00 pm
Jueves: 2:00 pm – 6:00 pm
Viernes: 3:00 pm – 6:00 pm
1 OBJETIVO Implementar un circuito sumador/restador con signo para operadores de 4 bits.
Manipular el C.I. 74LS83 para sumar y restar operadores de 4 bits.
Manipular diplay’s de 7 segmentos para mostrar los resultados con signo.
Con el apoyo del simulador Proteus Isis y Winbreadboard, verificar el diseño y funcionamiento del
circuito desarrollado.
2 MATERIALES Y SOFTWARE DE SIMULACIÓN REQUERIDOS Fuente de voltaje VDC = 5V, protoboard, cables de conexión y pela-cables.
C.I. 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08 (4 integrados), 74LS32 (2 integrados), 74LS86 (4 integrados).
2 C.I. 74LS83 ó 2 C.I. 74LS83
2 C.I. decodificadores de 7 segmentos (74LS46 ó 74LS48)
14 LED´s y 2 display´s de 7 segmentos con sus respectivos decodificadores (ítem anterior).
Resistores de carbón de 1/2W. 9 de 220 y 14 de 470.
Software: Proteus Isis c 7.2, Winbreadboard v 1.2
3 INFORMACIÓN TEÓRICA a) C.I. Sumador Completo de 4 bits: 74LS83 ó 74LS283
Operandos de 4 bits: A = A4 A3 A2 A1 B = B4 B3 B2 B1
La suma de operandos de 4 bits Cin Carry de entrada
A4 A3 A2 A1 +
B4 B3 B2 B1
Carry de salida Cout S4 S3 S2 S1 = A + B
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b) Diagramas esquemáticos de las compuertas lógicas con circuitos integrados estándar de la serie TTL
74LSxx.
NAND: 74LS00 C.I.: 74LS00
NOR: 74LS02 NOT: 74LS04
AND: 74LS08 OR: 74LS32
XOR: 74LS86 XNOR: 74LS266
c) Display de 7 segmentos
Es un componente que se utiliza para la representación de números en muchos dispositivos
electrónicos, y aunque cada vez es más frecuente encontrar LCD´s en estos equipos (debido a su
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bajísima demanda de energía), todavía hay muchos que utilizan el display de 7 segmentos por su
simplicidad.
Está ensamblado de manera que se pueda activar cada segmento (diodo LED) por separado logrando
de esta manera combinar los elementos y representar todos los dígitos decimales en el display (del 0
al 9).
Cada elemento del display tiene asignado una letra que identifica su posición en el arreglo del display.
Ver el gráfico
Activando todos los segmentos se forma el dígito "8"
Activando los segmentos: "a,b,c,d,e,f" se forma el "0"
Activando los segmentos: "a,b,g,e,d" se forma el dígito "2"
Activando los segmentos: "b,c,f,g" se forma el dígito "4"
p.d. representa el punto decimal
Tipo1: El display ánodo común
Tiene todos los ánodos de los diodos LED unidos y conectados a la fuente de
alimentación. En este caso para activar cualquier elemento hay que poner el
cátodo del elemento a tierra a través de una resistencia para limitar la
corriente que pasa por el elemento.
Tipo2: El display cátodo común
Tiene todos los cátodos de los diodos LED unidos y conectados a tierra. Para
activar un segmento de estos hay que poner el ánodo del segmento a
encender a Vcc (tensión de la fuente) a través de una resistencia para
limitar el paso de la corriente.
También hay display alfanuméricos que permiten representar tanto letras como números.
d) Decodificador de código BCD a 7 segmentos
Permite decodificar un número binario expresado en BCD y activar los LED´s que corresponden a los
segmentos para formar los dígitos decimales equivalentes. Existe un decodificador para cada tipo de
display.
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4 INFORME PREVIO a) Investigar y completar en los siguientes recuadros, con la información que corresponde al resumen
de la hoja de especificaciones técnicas de los C.I. 74LS83 ó 74LS283:
Condiciones de operación recomendados:
Símbolo Parámetro Mínimo Nominal Máximo Unidad
VCC Voltaje de suministro
VIH Voltaje de entrada de nivel alto
VIL Voltaje de entrada de nivel bajo
IOH Corriente de salida en nivel alto
IOL Corriente de salida en nivel bajo
TA Temperatura de operación (aire libre)
Características eléctricas:
Símbolo Parámetro Condiciones Mínimo Típico Máximo Unidad
VOH
Voltaje de salida en alto nivel
VCC=mín, IOH=máx,
VIL=máx.
VOL
Voltaje de salida en bajo nivel
VCC=mín, IOL=máx,
VIH=mín.
VCC=mín, IOL=4 mA
Nota: valores típicos son con VCC=5V y TA=25°C.
Características de conmutación (a VCC=5V y TA=25°C): estime un promedio
Símbolo Parámetro
RL = 2 KΩ
Unidad CL = 15pF CL = 50pF
Mínimo Máximo Mínimo Máximo
tPLH Tiempo de retardo de propagación Salida de BAJO a ALTO nivel.
tPLH Tiempo de retardo de propagación Salida de ALTO a BAJO nivel.
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Observaciones
b) Sumador/Restador con signo para operandos de 4 Bits
El Docente de prácticas será el facilitador para que los alumnos trabajando en grupo, concreten el
diseño de un circuito sumador/restador con signo para operandos de 4 bits, que mediante una línea
de control (k), se pueda seleccionar las operaciones SUMA o RESTA, haciendo uso del Complemento
a 2. Los operandos binarios de 4 bits se mostrarán utilizando led’s y el resultado con signo deberá
mostrarse utilizando de primera instancia led’s que determinaran el código binario resultante y
como una segunda etapa mostrar los resultados en el display’s de 7 segmentos.
K Operación
0 Suma A + B
1 Resta A - B
5 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
5.1 SUMADOR/RESTADOR DE 4 BITS: IMPLEMENTACIÓN EN PROTOBOARD
Implemente en protoboard, el circuito sumador/restador para operandos de 4 bits, el mismo que será
implementado haciendo uso de Módulos FULL ADDER y el Complemento a 2.
Seleccione la línea de control (k=0) para realizar la operación SUMA: A + B.
Half Adder Full Adder
Suma: Cout: A.B
Suma: ( ) Cout: A.B + A.Cin + B.Cin
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Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado SUMA
1er. Sumando: A 2do. Sumando: B Led Carry Led’s de Suma
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout S4 S3 S2 S1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 1 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
Seleccione la línea de control (k=1) para realizar la operación RESTA: A - B
Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado DIFERENCIA
Minuendo: A Sustraendo: B Led Signo Led’s de Resta
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout D4 D3 D2 D1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 1 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
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Observaciones
5.2 SUMADOR/RESTADOR DE 4 BITS: SIMULACIÓN CON PROTEUS ISIS
Implemente en Proteus Isis, el circuito sumador/restador para operandos de 4 bits, el mismo que será
implementado haciendo uso de Módulos FULL ADDER y el Complemento a 2.
Seleccione la línea de control (k=0) para realizar la operación SUMA: A + B.
Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado SUMA
1er. Sumando: A 2do. Sumando: B Led Carry Led’s de Suma
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout S4 S3 S2 S1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 1 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
Seleccione la línea de control (k=1) para realizar la operación RESTA: A - B
Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado DIFERENCIA
Minuendo: A Sustraendo: B Led Signo Led’s de Resta
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout D4 D3 D2 D1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 1 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
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5.3 SUMADOR/RESTADOR DE 4 BITS CON SIGNO: IMPLEMENTACIÓN EN PROTOBOARD
Implemente en protoboard, el circuito sumador para operandos de 4 bits haciendo uso del circuito
integrado 74LS83 ó 74LS283.
Seleccione la línea de control (k=0) para realizar la operación SUMA: A + B.
Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado SUMA
1er. Sumando: A 2do. Sumando: B Led Carry Led’s de Suma
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout S4 S3 S2 S1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 0 1 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 1 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 1 1
1 1 1 0 1 1 1 1
Seleccione la línea de control (k=1) para realizar la operación RESTA: A - B
Para valores diferentes de los operandos, los mismos que se indican en la siguiente tabla, complete la
tabla con los resultados obtenidos en el circuito.
Operandos Resultado DIFERENCIA
Minuendo: A Sustraendo: B Led Signo Led’s de Resta
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Cout D4 D3 D2 D1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 1 0 0 1 1
1 1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 1 0 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
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Observaciones
6 CONCLUSIONES
7 BIBLIOGRAFÍA
8 ANEXO Ubicación de componentes en la ventana “Pick Devices”
Dispositivo Librería Sub-categoría Categoría AND, OR, NOT ACTIVE Gates Simulator Primitives NAND; NOR, XOR ACTIVE Gates Simulator Primitives 74LS83, 72LS283 74LS Adders TTL 74LS series LED ACTIVE LEDs Optoelectronics Display 7 segmentos DISPLAY 7-Segmentos Display Optoelectronics LOGICSTATE ACTIVE Logic Stimuli Debugging Tools LOGICPROBE (BIG) ACTIVE Logic Probes Debugging Tools