Capítulo 6: Contadores y Registros

 

Registros de Corrimiento

En el procesamiento digital de datos se necesita con frecuencia retener los datos en ciertas ubicaciones intermedias del almacenamiento temporal, con el objeto de realizar algunas manipulaciones especificas, después de las cuales los datos modificados se pueden enviar a otra localización similar.

Los dispositivos digitales donde se tiene este almacenamiento temporal se conocen como registros de corrimiento o registros de desplazamiento. Dado que la memoria y el desplazamiento de información son sus características básicas, los registros son circuitos secuenciales constituidos por flip-flops, donde cada uno de ellos maneja un bit de la palabra binaria.

Por lo general se da el calificativo de registro a un conjunto de 8 o mas flip-flops. Muchos registros usan flip-flops tipo D aunque también es común el uso de flip-flops JK. Ambos tipos pueden obtenerse sin dificultad como unidades comerciales. Son muy populares los de 8 bits, ya que en los computadores con frecuencia manipulan bytes de información.

Registro de Corrimiento Básico

Un registro de corrimiento básico es un conjunto de flip-flops conectados de tal forma que los números binarios almacenados en él son desplazados de un flip-flop al siguiente con cada pulso de reloj aplicado. En la Interatividad 6.4.1 se observa la forma de conectar 4 flip-flops tipo D para construir un registro. Note como la salida de un flip-flop se conecta a la entrada de otro adyacente. Haga click sobre "1" o "0" para ingresar los datos al registro.

Interacitvidad 6.4.1. Registro de corrimiento básico

Con cada flanco ascendente del reloj la información se va desplazando hacia la derecha una posición. En la Figura 6.4.2 se observan las formas de onda de las salidas de cada flip-flop, donde se observa el desplazamiento de los datos de izquierda a derecha.

Figura 6.4.2. Formas de onda de un registro de 4 bits

Tipos de Entradas y Salidas en los Registros de Corrimiento

Exiten diversas formas de cargar o extraer información en un registro de corrimiento. En la figura 6.4.3 se muestran las distintas formas de mover la información en un registro de corrimiento.

Figura 6.4.3. Tipos de Entradas y Salidas en los registros de corrimiento

Las combinaciones de Entrada/Salida mas comunes en los registros de corrimiento son: Entrada Serie/Salida Paralelo y Entrada Paralelo/Salida Serie. A continuación se dará una descripción sobre estos dos modos de funcionamiento.

Entrada Serie - Salida Paralelo

Es la forma mas usual del tipo de entrada y salida de datosen los registros de corrimiento. En la Figura 6.4.4 se observa el esquema de un registro de esta clase. La entrada asincrónica CLR que se observa, es usada para poner todos los bits del registro en 0.

Existen circuitos integrados como el 74HC164 que funcionan de esta forma.

Figura 6.4.4. Registro de corrimiento Entrada serie - Salida paralelo

Entrada paralelo – Salida serie

En la Figura 6.4.5 se observa el esquema de un registro de este tipo. LOAD: Las entradas en paralelo se almacenan en los flip-flops internos (entrada asincrónica), SHIFT: Corrimiento del puerto hacia la derecha (entrada sincrónica), entrada serie por el primer flip-flop y salida serial por el último. Existen circuitos integrados como el 74HC165 que funcionan con base en este esquema.

Figura 6.4.5. Registro de corrimiento Entrada paralelo - Salida serie

Registros de corrimiento bidireccionales

Este tipo de registro tiene la opción de elegir la dirección en que se transmiten los datos. Estos registros tienen una señal de control que permite seleccionar el sentido de desplazamiento de los datos. En la Figura 6.4.6 se observa el circuito lógico de un registro bidireccional de 4 bits.

Figura 6.4.6. Registro de corrimiento bidireccional de 4 bits

Para propósitos de entender el funcionamiento de este registro se ha dispuesto de forma vertical, para mostrar como se despalzan los datos. Cuando la entrada ABA/ARR' se encuentra en 1 lógico, los datos se desplazan hacia abajo y cuando esta es 0 lógico los datos se desplazan hacia arriba.

Cuando la señal de control ABA/ARR' es 1, las compuertas marcadas con A se activan, permitiendo que el dato de cualquier flip-flop pase al flip-flop inmediatamente inferior después de que ocurra una transición positiva en la señal del reloj, de esta forma la información de desplaza por las líneas marcadas en azul ques e se observan en la figura 6.4.6.

Cuando la señal de control ABA/ARR' es 0, las compuertas marcadas con B se activan y el dato de cualquier flip-flop se pasa al flip-flop inmediatamente superior. Las líneas marcadas en rojo en la figura 6.4.6 indican el canal de transmisión de los datos de un flip-flop a otro para esta condición.

Note que las compuertas marcadas como A y B se activan de forma complementaria, es decir, mientras se activan aquellas marcadas como A las marcadas como B se encuentran inactivas y viceversa.

Registros en Circuito Integrado

En el mercado exiten actualmente varios circuitos integrados que desempeñan su función como registros, en esta sección mencionaremos algunos de estos registros disponibles en lógica TTL y CMOS.

Circuito Integrado 74HC373

Este integrado contiene 8 Cerrojos tipo D con salidas triestado. En la figura 6.4.7 se observa el esquema de conexiones interno y la descripción de sus entradas y salidas es la siguiente:
  • D0...D7: Entrada paralelo
  • Q0...Q7: Salida paralelo
  • LE: Latch Enable
  • OE: Output Enable

Figura 6.4.7. Diagrama Lógico del CI74HC373

Circuito Integrado 74HC374

Este circuito integrado contiene 8 Flip-Flops tipo D con salidas triestado sensibles al flanco de subida de la señal del Reloj. En la figura 6.4.8 se muestra la estructura interna de este registro y su diferencia con el anterior Circuito Integrado es que este contiene flip-flops.

Figura 6.4.8. Diagrama lógico del CI74HC374

Circuito Integrado 74HC273

Este integrado contiene 8 flip-flops tipo D con salidas triestado sensibles al flanco de subida de la señal del reloj, adicionalmente tiene una entrada para borrar activa en bajo (CLR'). En la figura 6.4.9 se observa el diagrama de pines de este integrado y el tabla 6.4.1 los estados lógicos.

Figura 6.4.9. Esquema del CI-74HC273

CLEAR CLK D Q
0 X X 0
1 1 1
1 0 0
1 0 X Q0

Tabla 6.4.1. Descripción de las entradas del CI-74HC273

Aplicaciones de los Registros de Corrimiento

Los registros de corrimiento tiene varias aplicaciones en la Electrónica Digital, entre las cuale se pueden mencionar las siguientes:
  • Transmisión de datos.
  • Conversión de protocolo serie en paralelo y viceversa.
  • Puertos de salida de los microcomputadores.
  • Secuenciadores (luces y anuncios publicitarios).
  • Multiplicaciones y divisiones por 2, 4, 8, 16 bits.
  • Operaciones que se hacen en forma secuencial.



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