PRÁCTICA multiplicador 4x4_5alcuadrado

PRÁCTICA 12

Nombre de la práctica: Diseño con Memorias de sólo Lectura.

Objetivo de la práctica: Realizar realizar dos circuitos aritméticos usando memorias EPROM

(Erasable Programmable Read Only Memory, Memoria de Sólo Lectura Programable), a lascuales se les graba su contenido y se les borra para una nueva aplicación.

Duración: 2 horas.

Material necesario:

Una fuente de voltaje de 5VNueve diodos emisores de luz (LED)Dos interruptores DIP de cuatro elementosLas siguientes resistencias:

Diez de 220ohms y ocho de 4.7Kohms

2 tablillas de conexiones (protoboard)Los siguientes circuitos integrados:

Una memoria EPROM 2716, dos inversores de colector abierto 7406.

Alambre para conexiones.Un desarmador pequeño y pinzasManual Memory de Motorola

Autores Teléfono: 5729-6000

Prof. M. en C. Salvador Saucedo Flores extensión: 54632

Prof. Ing. Pablo Fuentes Ramos extensión: 54326

Alumno PIFI: Arión Durán Beltrán extensión: 54632

INTRODUCCIÓN

Una categoría mayor de memoria semiconductora es conocida como memoria de sólo lectura(ROM, por sus siglas en inglés). La memoria de sólo lectura al igual que la memoria de accesoaleatorio (RAM, por sus siglas en inglés), también es de acceso aleatorio, lo que significa que eltiempo para activar cualquiera de sus localidades es esencialmente el mismo. A diferencia de la RAM

la ROM no puede ser escrita por el usuario, sino que sólo puede ser leída por él. Al usar una ROM,la programación, o sea su escritura, solamente se puede realizar por el fabricante de la misma, al

llevar a cabo su fabricación. La ventaja de la ROM es su no volatilidad; su contenido no se puede,pues no puede ser borrado, incluso cuando se quita el suministro de energía del sistema. En esta

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práctica usaremos una ROM que sí puede ser programada por el usuario y que además puede

borrarse al someterse a luz ultravioleta, llamada memoria de sólo lectura programable borrable(EPROM, por sus siglas en inglés).

MEMORIA DE SÓLO LECTURA (ROM)

Una ROM es mucho más simple que una RAM, puesto que el elemento de almacenamiento es un

simple diodo. La presencia de un diodo representa el 1 lógico y su ausencia es el 0 lógico. Lamemoria de sólo lectura programable (PROM, por sus siglas en inglés) es una ROM también, peroa diferencia de esta última que es programada en la fábrica, la primera es programada por el

usuario en la planta, la escuela o en su casa, en lotes de tamaño modesto. Las PROM brindan al

usuario entusiasta la oportunidad de realizar proyectos con memoria no volátil.

Una comodidad aún mayor la proporciona la EPROM, pues el usuario no sólo puede programarla,sino que puede borrarla una o más veces, lo que facilita la corrección de errores y la realización demejoras, de forma económica.

Una memoria de sólo lectura es un circuito combinacional, por lo que debemos decir que enrealidad no es una memoria. En términos de operación de un circuito puede tratársele como a otro

elemento lógico combinacional. En la Figura 12.1, se observa que es un elementocombinacional de n entradas y N salidas. Las entradas se conocen como entradas de dirección ypor tradición se les denomina como A0, A1, ..., An-1. Las salidas se llaman salidas de datos y portradición se les denomina D0, D1, ..., DN-1. Una ROM almacena la tabla de verdad de una funciónlógica combinacional de n entradas y N salidas.

FIGURA 12.1. Diagrama a bloques o símbolo de una memoria de sólo lectura.

MEMORIA PARA LA MULTIPLICACIÓN BINARIA DE 4 x 4 BITS

Un ejemplo excelente de una función que puede construirse con una ROM es el multiplicadorbinario de 4 bits, sin signo. El contenido de una ROM lo especifica, por regla general, un archivoque contiene una entrada para cada una de sus localidades. Por ejemplo, la Tabla 12.1 presentael listado de una ROM que multiplica 2 números en binario natural de 4 bits cada uno.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F


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00: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

10: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F

20: 00 02 04 06 08 0A 0C 0E 10 12 14 16 18 1A 1C 1E

30: 00 03 06 09 0C 0F 12 15 18 1B 1E 21 24 27 2A 2D

40: 00 04 08 0C 10 14 18 1C 20 24 28 2C 30 34 38 3C

50: 00 05 0A 0F 14 19 1E 23 28 2D 32 37 3C 41 46 4B

60: 00 06 0C 12 18 1E 24 2A 30 36 3C 42 48 4E 54 5A

70: 00 07 0E 15 1C 23 2A 31 38 3F 46 4D 54 5B 62 69

80: 00 08 10 18 20 28 30 38 40 48 50 58 60 68 70 78

90: 00 09 12 1B 24 2D 36 3F 48 51 5A 63 6C 75 7E 87

A0: 00 0A 14 1E 28 32 3C 46 50 5A 64 6E 78 82 8C 96

B0: 00 0B 16 21 2C 37 42 4D 58 63 6E 79 84 8F 9A A5

C0: 00 0C 18 24 30 3C 48 54 60 6C 78 84 90 9C A8 B4

D0: 00 0D 1A 27 34 41 4E 5B 68 75 82 8F 9C A9 B6 C3

E0: 00 0E 1C 2A 38 46 54 62 70 7E 8C 9A A8 B6 C4 D2

F0: 00 0F 1E 2D 3C 4B 5A 69 78 87 96 A5 B4 C3 D2 E1

TABLA 12.1. Archivo con texto hexadecimal que especifica el contenido de una ROM multiplicadora de 4x4

Cada línea da una dirección de inicio en la EPROM y especifica los valores de los datos de 8bits almacenados en 16 localidades contiguas. Como son 16 líneas, necesitamos emplear 256localidades.

Lo agradable del diseño con memorias no volátiles es que por lo común se escribe unprograma simple en BASIC o en otro lenguaje para calcular lo que se almacenará en la EPROM. En

particular la Tabla 12.1 se formó usando EXCEL de Microsoft, en menos de 10 minutos de trabajo.

La Figura 12.2, muestra la manera de usar la memoria, una vez programada en el grabador dememorias del laboratorio y la indicación mediante LED del resultado. Por facilidad se emplea la

memoria 2716 de 2048 localidades aunque el diseño sólo emplea las primeras 256 localidades deldispositivo.

Mediante interruptores miniatura se generan los números X y Y de 4 bits cada uno y elresultado R, de 8 bits, se observa en los diodos emisores de luz (LED). Se anexa el circuito endetalle con el paquete OrCAD Express.

Las líneas de dirección de A8 a A10 se envían a 0 lógico para seleccionar siempre las 256localidades iniciales. Las señales para habilitar la memoria y su salida se activan enviándolas a 0lógico.


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FIGURA 12.2. Diagrama esquemático para implementar la memoria multiplicadora de 4 bits

MEMORIA PARA ELEVAR AL CUADRADO UN NÚMERO DE 5 BITS

El circuito debe aceptar un número binario de 5 bits y generar un número binario de 10 bitsque sea igual al cuadrado del número de entrada.

El primer paso es construir la tabla de verdad para el circuito combinacional. La Tabla 12.2es dicha tabla para el circuito combinacional, tomando en cuenta que sólo debemos almacenarlos 8 bits más significativos del resultado.

Localidad

Entrada Cuadrado del número de entrada

X4 X3 X2 X1 X0Salidas de la EPROM

y9 y8 y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y0

012345678

000000000

000000001

000011110

001100110

010101010

000000000

000000000

000000000

000000001

000000110

000011010

000101000

001000100

000000000

010101010


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910111213141516171819202122232425262728293031

00000001111111111111111

11111110000000011111111

00011110000111100001111

01100110011001100110011

10101010101010101010101

00000000000000111111111

00000001111111000001111

00011110000111000110011

11100110011001011010101

01101010101011001100000

10110000000110101011000

00101000001010000010100

01000100010001000100010

00000000000000000000000

10101010101010101010101

TABLA 12.2. Archivo con texto binario que especifica el contenido de una ROM para elevar al cuadrado un númerobinario de 5 bits. Los dos bits menos significativos del resultado, no se graban en la EPROM

Se observa que la salida Y0 es siempre igual a la entrada X0 y que la salida Y1 es siempre 0. Porello, sólo debemos crear la tabla de verdad con los contenidos de los ocho bits mássignificativos que se conjugan con los dos ya mencionados, para darnos los 10 bits delresultado. Ver Figura 12.3.

FIGURA 12.3. Memoria para elevar al cuadrado un número de 5 bits


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El tamaño mínimo de la EPROM debe ser de 32x8 para poder albergar la tabla de verdad; perocomo es más fácil obtener una memoria 2716, aquí también emplearemos dicho circuito.

Notar que ahora se mandan a 0 lógico las líneas de dirección A5 a A10 para poder elegir a las32 localidades más bajas del CI (Circuito Integrado) 2716.

PROCEDIMIENTO

Grabar la memoria 2716 en sus primeras 256 localidades con la Tabla 12.1.1.

Armar el circuito de la Figura 12.2 y corroborar 10 productos.2.

Borrar la memoria y grabar sus primeras 32 localidades, usando la Tabla 12.2.3.

Armar el circuito de la Figura 12.4 y corroborar 10 resultados.4.

FIGURA 12.4. Diagrama esquemático para elevar al cuadrado un número binario de 5 bits

CUESTIONARIO

Diseñar un contador cíclico de 0, 1, 2, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 5, 10, 11, 12, 14, 15, 15, 0, 1, 2, 2 .....Usar un 555, un 74LS193 y una EPROM 2716.

1.

Diseñar un circuito que exhiba secuencialmente "HOLA HOY EL1GES " (Obsérvese quehay un espacio después de la S, para dar 16 caracteres). Usar un 555, un 74LS193, unaEPROM 2716, un 7447 y un exhibidor de 7 segmentos.

2.


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Formar la tabla para multiplicar dos números de 4 bits con signo (en complemento a 2)3.


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