Los registros de desplazamiento se usan para almacenar y desplazar datos y consisten en arreglos de flip-flops. Pueden manejar datos de entrada y salida en formato serial y paralelo. Los contadores basados en registros presentan secuencias predefinidas de estados. Las aplicaciones comunes incluyen conversión serial-paralelo, retardo de tiempo y transmisión serial de datos.

1. Circuitos Digitales: 2017-2
- Capítulo 10 -
Registros de
Desplazamiento
Prof. Oscar E. Ramos, Ph.D.
(11 de noviembre del 2017)

2. 2
Objetivos
• Comprender las formas básicas de desplazamiento
de datos en los registros de desplazamiento

3. 3
Contenido
1. Introducción
2. Registros según entradas/salidas
3. Registros bidireccionales
4. Contadores basados en registros
5. Aplicaciones

4. 4
Introducción
• Registro
- Es un circuito digital con dos funciones básicas:
1. Almacenamiento de datos (“memoria”)
2. Movimiento de datos
- Se basa en flip-flops (1 bit)
- Almacenamiento: a pesar de que desaparece la entrada (D), el registro
mantiene este valor en Q (siempre que no haya un nuevo pulso en CLK)
- Al crearse “arreglos” (etapas), los datos se mueven (desplazan) de una
etapa a otra dentro del registro
Modo
SET
Modo
RESET

5. 5
Introducción
• Registro de desplazamiento
- Es un registro que principalmente desplaza bits a través de los flip-flops
(que usan el mismo clock)
- En inglés: “shift registers” (SRG)
- Ejemplo:
- Uso: almacenamiento y transferencia de datos
- Normalmente no posee una secuencia de estados predefinida
Ejemplo:
Entrada serial
Salida paralela

6. 6
Introducción
• Registro de desplazamiento
- Movimientos básicos de datos

7. 7
Introducción
• Registro de desplazamiento
- Movimientos básicos de datos

8. 8
Contenido
1. Introducción
2. Registros según entradas/salidas
3. Registros bidireccionales
4. Contadores basados en registros
5. Aplicaciones

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Registros según Entradas/Salidas
• Según las entradas/salidas se tiene los siguientes tipos de registros
de desplazamiento:
- De entrada serial / salida serial (SISO)
- De entrada serial / salida paralela (SIPO)
- De entrada paralela / salida serial (PISO)
- De entrada paralela / salida paralela (PIPO)
Ejemplo de notación: SIPO: Serial Input /
Parallel Output

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Registros según Entradas/Salidas
• Aceptan datos en forma serial (1 sola línea) y emiten datos en forma
serial (1 sola línea)
- Si se ingresa el dato “1010”, comenzando por el LSB, ¿cómo se almacenan
los valores en el registro?
- ¿Cómo salen los datos almacenados?
a) Entrada serial / Salida serial
SRG - 4
Símbolo
3
3

11. 11
Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo:
- Almacenamiento del dato “1010”
comenzando por el LSB
- Salida de los datos (en Q3)
a) Entrada serial / Salida serial
1010

12. 12
Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo: Registro de 5 bits
Realizar el diagrama de tiempos
de cada elemento interno si el
registro inicialmente está a cero.
Esquemático del registro:
a) Entrada serial / Salida serial

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Registros según Entradas/Salidas
• Aceptan datos en forma serial (1 línea) y emiten los datos en forma
paralela (varias líneas)
• Funcionamiento:
- A medida que los datos ingresan, aparecen (y se desplazan) por las salidas
b) Entrada serial / Salida paralela
outputs

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Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo
- ¿Cuántos pulsos de reloj requiere un registro SIPO de 4 bits para que los
datos de entrada aparezcan en las salidas?
- Dibujar el diagrama de tiempos si el registro inicialmente contiene 1s
b) Entrada serial / Salida paralela

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Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo de CI: 74XX164 (registro SIPO de 8 bits)
- Diagrama esquemático:
b) Entrada serial / Salida paralela

16. 16
Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo de CI: 74XX164
- CLR: clear
- Salidas: Q0 … Q7
- Entradas: A, B
b) Entrada serial / Salida paralela

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Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo de CI: 74XX164
- Símbolo lógico ANSI/IEEE:
b) Entrada serial / Salida paralela
- La flecha en C1 indica datos de Q0 a Q7
- Hay dependencia de 1D (Q0) en C1

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Registros según Entradas/Salidas
• Aceptan datos en forma paralela (varias líneas) y emiten los datos en
forma serial (1 línea)
- Carga de datos: = 0 (activa G1, G2, G3, G4)
- Desplazamiento de datos: SHIFT = 1 (activa G5, G6, G7)
c) Entrada paralela / Salida serial

19. 19
Registros según Entradas/Salidas
• Ejemplo
- Para el siguiente registro PISO de 4 bits y para la entrada mostrada,
determinar el diagrama de tiempos para la salida Q3 (proceso de
desplazamiento de datos)
c) Entrada paralela / Salida serial

20. 20
Registros según Entradas/Salidas
• Aceptan datos en forma paralela (varias líneas) y emiten datos en forma
paralela (varias líneas)
- Luego de un ciclo de reloj (clock) las salidas reproducen las entradas
d) Entrada paralela / salida paralela

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Contenido
1. Introducción
2. Registros según entradas/salidas
3. Registros bidireccionales
4. Contadores basados en registros
5. Aplicaciones

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Registros bidireccionales
• Característica:
- Los datos se desplazan a la derecha o a la izquierda
• Ejemplo de IC: 74HC194 (registro bidireccional de 4 bits)
El modo de operación
se realiza mediante
compuertas lógicas
- Entrada paralela: D0D1D2D3 con S0 = S1 = 1
- Desplazamiento a derecha: S0 = 1, S1 = 0 (datos
por SR SER)
- Desplazamiento a izquierda: S0 = 0, S1=1 (datos
por SL SER)
Registro
bidireccional
universal de 4 bits

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Registros Bidireccionales
• Ejemplo: registro bidireccional de 4 bits
- = 1: desplazamiento de datos a la derecha (activa G1, G2, G3, G4)
- = 1: desplazamiento de datos a la izquierda (activa G5, G6, G7, G8)

24. 24
Registros Bidireccionales
• Ejemplo: registro bidireccional de 4 bits
Diagrama de tiempos asumiendo Q0=1, Q1=1, Q2=0, Q3=1 y entrada serial = 0

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Contenido
1. Introducción
2. Registros según entradas/salidas
3. Registros bidireccionales
4. Contadores basados en Registros
5. Aplicaciones

26. 26
• Son registros de desplazamiento con secuencias especiales
- La salida serial se conecta a la entrada serial
• Se llaman “contadores” porque cuentan con secuencias bien
definidas de estados
• Tipos principales:
- Contador Johnson
- Contador en anillo (ring)
Contadores basados en Registros

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• Características:
- Es un registro de desplazamiento (serial)
- La salida negada del último flip-flop se realimenta al primer flip-flop
- Efecto: “llena” de 1s
• En general, n flip-flops producirán un módulo = 2n
a) El Contador Johnson
Contadores basados en Registros

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• Características
- Es un registro de desplazamiento (serial)
- La salida del último flip-flop se realimenta al primer flip-flop
- Usa un flip-flop por cada estado: “hay una única salida” por cada estado
b) El Contador en Anillo (ring)
Contadores basados en Registros
Contador ring de 10 bits

29. 29
• Ejemplo 1:
Secuencia para un contador ring de 10 bits donde Q0 se inicializa con “1”
b) El Contador en Anillo (ring)
Contadores basados en Registros

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• Ejemplo 2:
Diagrama de tiempo para un contador ring de 10 bits inicializado a 1010000000
b) El Contador en Anillo (ring)
Contadores basados en Registros

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Contenido
1. Introducción
2. Registros según entradas/salidas
3. Registros bidireccionales
4. Contadores basados en registros
5. Aplicaciones

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Aplicaciones
• Los registros se encuentran en muchos tipos de aplicaciones
• Se usan extensamente en el diseño de microcontroladores y
microprocesadores

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Aplicaciones
• Provee retardo en función a:
- Número de etapas (n) del registro
- Frecuencia del reloj
• Ejemplo
Retardo con un registro de 8 bits y un reloj de 1 MHz
Retardo de Tiempo

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Aplicaciones
• Transmisión serial de datos
- Reduce el número de cables de transmisión
- Común entre periféricos de sistemas digitales
- Ejemplo: USB (universal serial bus) para conectar PC con impresora, teclado,
escáner, etc.
• Procesamiento paralelo
- Las PCs procesan datos de forma paralela
- Se requiere convertir datos entre serial y paralelo
Convertidor de datos serial a paralelo

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Aplicaciones
• Circuito para conversión serie a paralelo
• Formato de entrada:
Convertidor de datos serial a paralelo

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Aplicaciones
Diagrama de tiempo del
proceso de conversión
serial a paralelo (del circuito
anterior)
Convertidor de datos serial a paralelo

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Aplicaciones
• UART = Universal Asynchronous Receiver Transmitter
• Función
- Es un “intermediario” entre datos seriales y paralelos
• Usos: en protocolos como RS 232 y RS 485
• Ejemplos:
- ATmega328 (en Arduino 1): tiene 1 UART
- ATmega2560 (en Arduino Mega): tiene 4 UARTs
Transmisor y Receptor Asíncrono Universal (UART)

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Aplicaciones
• Contiene:
- 1 conversor serial a paralelo
- 1 conversor paralelo a serial
Transmisor y Receptor Asíncrono Universal (UART)
Datos paralelos
Datos seriales

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Resumen
• Los registros de desplazamiento se usan para el almacenamiento y
desplazamiento de data
• Los registros de desplazamiento consisten de un arreglo de flip-flops
• Un registro de desplazamiento puede manejar entradas y salidas de
tipo serial y paralelo
• Los registros contadores presentan una secuencia definida de
estados
• Las aplicaciones más comunes de los registros de desplazamiento es
la conversión serial/paralelo y paralelo/serial, y como buffers

40. • T.L. Floyd, Digital Fundamentals, 11th ed, Edinburgh Gate, England:
Pearson Education Limited, 2015 (Capítulo 8)
Referencias
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