El documento describe diferentes tipos de contadores síncronos y registros de desplazamiento. Explica cómo funcionan los contadores síncronos binarios ascendentes y descendentes utilizando lógica combinacional para determinar qué biestables cambian en cada estado. También describe contadores ascendentes/descendentes que pueden contar en ambas direcciones y cómo implementarlos. Finalmente, explica diferentes tipos de registros de desplazamiento como serie-paralelo, paralelo-serie y sus usos.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
CARRERA DE INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
Nombre: Israel Chandy
Escuela: CIME
Fecha: 2014-07-03
TEMA:
Contador síncrono binario
En los contadores asíncronos se produce acumulación de retardos debido a la conexión en
serie de los biestables a través de sus entradas de sincronismo.
En los contadores síncronos la entrada de impulsos de contaje se realiza a través de una línea
común a las entradas de sincronismo de todos los contadores. En cada ciclo sólo deben
modificar su estado determinados biestables, por lo que se necesita establecer una lógica
combinacional que determine qué biestables se desinhiben en cada estado del contador. En el
caso de un contador síncrono ascendente de n flip-flops, esta lógica es:
J0=K0=1
J1=K1=Q0
J2=K2=Q0Q1
J3=K3=Q0Q1Q2
...
Jn-1=Kn-1=Q0Q1Q2...Qn-3Qn-2
En el esquema siguiente se observa que se emplea un circuito idéntico para todas las etapas,
salvo la primera y la última. Este circuito puede emplearse en la última etapa despreciando la
salida de la puerta AND, y también en la primera etapa sin que varíe el comportamiento del
contador, ya que la salida Q0 estaría permanentemente habilitada a través de la puerta AND
(J0=K0=1).

2. Para obtener un contador asíncrono descendente se conectan las entradas de las puertas AND
a las salidas negadas biestables en lugar de las directas.
A diferencia de lo que ocurre en los contadores asíncronos, si intercambiamos los flip-flops
disparables por flanco ascendente por flip-flops disparables por flanco ascendente sin cambiar
el conexionado de los circuitos anteriores, el contador sigue teniendo el mismo tipo de contaje
(ascendente o descendente); sólo varía el flanco en que se produce el cambio de estado del
contador.
CONTADOR SÍNCRONO ASCENDENTE/DESCENDENTE
Un contador ascendente/descendente (up/down) es aquel capaz de progresar en cualquier
dirección a lo largo de una cierta secuencia. Un contador ascendente/descendente, algunas
veces también denominado contador bidireccional, puede tener cualquier secuencia de
estados especificada. Un contador binario de 3 bits que avanza en modo ascendente a través
de la secuencia (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y que luego puede invertirse para recorrer la secuencia en
sentido contrario (7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0) es un ejemplo de un modo de operación secuencial
ascendente/descendente.
En general, la mayoría de los contadores ascendentes/descendentes pueden invertirse en
cualquier punto
de su secuencia. Por ejemplo, el contador binario de 3 bits se puede configurar para que
realice la siguiente secuencia:

3. DESCENDENTE DESCENDENTE
La Tabla 8.5 muestra la secuencia ascendente/descendente (up/down) completa de un
contador binario de 3 bits. Las flechas indican los movimientos entre los estados del contador,
tanto para el modo ASCENDENTE como para el modo Descendente. Un examen de Q0
para ambas secuencias, ascendente y descendente, muestra que FF0 bascula con cada impulso
de reloj. Luego las entradas J0 y K0 de FF0 son:
Jº = K º =1
Para la secuencia ascendente, Q1 cambia de estado en el siguiente impulso de reloj cuando Q0
= 1. Para la secuencia descendente, Q1 cambia en el siguiente impulso de reloj cuando Q0 =
0. Por tanto, las entradas J1 y
K1 de FF1 tienen que ser igual a 1, para las condiciones expresadas en la siguiente ecuación:
J1 = K1 = (Q0 ⋅ UP) + (Q0 ⋅ DOWN)
Para la secuencia ascendente, Q2 cambia de estado en el siguiente impulso de reloj cuando
Q0 = Q1 = 1.
Para la secuencia descendente, Q2 cambia en el siguiente impulso de reloj cuando Q0 = Q1 =
0. Por tanto, las entradas J2 y K2 de FF2 tienen que ser igual a 1, para las condiciones
expresadas en la siguiente ecuación:
Cada una de las condiciones para las entradas J y K de cada flip-flop produce una basculación
en el punto apropiado de la secuencia del contador.
La Figura 8.23 muestra una implementación básica de un contador binario de 3 bits
ascendente/ descendente, utilizando las ecuaciones lógicas que acabamos de desarrollar para
las entradas J y K de cada flip-flop.
Observe que, la entrada de control UP/ DOWN ( ascendente/ descendente) está a nivel ALTO
cuando trabaja en modo ascendente y a nivel BAJO cuando trabaja en modo descendente.

4. Registro de desplazamiento
Es todo circuito que transforma un dato en formato serie a formato paralelo ó viceversa donde
todas las operaciones son sincronizadas por una señal de reloj externa.
Clasificaciones
Según formato de entradas-salidas
Entrada Serie-Salida Paralelo (Serial In – Parallel Out).
Entrada Paralelo-Salida Serie (Parallel In – Serial Out).
Universal (Composición de los dos anteriores).
Entrada Serie-Salida Serie (usado como línea de retardo)
Existen dentro de lo expuesto diferentes tipos de entradas auxiliares tales como carga
(asincrónica, sincrónica ó ambas), reset asincrónico ó sincrónico, habilitación de reloj, etc.
Lo mismo con las salidas: hay registros de desplazamiento (RD)
REGISTRO SERIE-PARALELO
Es aquél que convierte un string (cadena) de datos binarios en formato serie a un formato
paralelo donde dichos datos se encuentran sincronizados con una señal de reloj externa.
Un uso popular es dentro de la parte de recepción de un modem de comunicaciones donde la
señal recibida es un tren de bits los cuales deben ser pasados a un formato paralelo a fin de poder
ser procesados convenientemente por un microprocesador, el cual sólo trabaja con señales binarias
en dicho formato paralelo.
Está basado en una cadena de Flip-Flops tipo “D”. Si el RD es de “N” bits, el string de bits se hace
entrar por el primero FF y luego de “N” ciclos de reloj se tiene en las “N” salidas de los FFs el dato ya
convertido a paralelo.
Tipos de registros de desplazamiento
Dependiendo del tipo de entradas y salidas, los registros de desplazamiento se clasifican como:
 Serie-Serie: sólo la entrada del primer flip-flop y la salida del último son accesibles
externamente. Se emplean como líneas de retardo digitales y en tareas de sincronización.
 Paralelo-Serie: son accesibles las entradas de todos los flip-flops, pero sólo la salida del último.
Normalmente también existe una entrada serie, que sólo altera el contenido del primer flip-flop,
pudiendo funcionar como los del grupo anterior. Este tipo y el siguiente se emplean para
convertir datos serie en paralelo y viceversa.
Este tipo convierte: Dato en paralelo a dato en serie.

5.  Serie-Paralelo: son accesibles las salidas de todos los flip-flops, pero sólo la entrada del
primero. Este tipo y el anterior se emplean para convertir datos serie en paralelo y viceversa,
por ejemplo para conexiones serie como el RS232.
Este tipo convierte: Dato en serie a dato en paralelo.
 Paralelo-Paralelo: tanto las entradas como las salidas son accesibles. Se usan para cálculos
aritméticos.
Un registro de desplazamiento muy utilizado, que es universal (se llama así porque puede utilizarse
en cualquiera de las cuatro configuraciones anteriormente descritas) y bidireccional (porque puede
desplazar los bits en un sentido u otro) es el 74HC194, de cuatro bits de datos.
Otros registros de desplazamiento conocidos, fabricados también con la tecnología CMOS, son el
74HC165 (entrada paralelo, salida serie) y 74HC164 (entrada serie, salida paralelo).
Registros con entrada serie y salida serie (SISO)
A continuación se muestra un registro de desplazamiento con entrada y salida en serie de 5 bits
formado con biestables maestro esclavo RS:
Observamos que la entrada S del primer biestable está conectado a la entrada y está negada a la
entrada R. Con esto se consigue que, cuando en la entrada haya un 1, el primer biestable contendrá
un 1 (Q=1, Q’=0) y los demás un 0. Con la siguiente señal de reloj el bit almacenado en el primer
biestable se desplazará al siguiente y así uno tras otro hasta la salida en serie. Esto sucede así
porque la salida Q está conectada a la S del siguiente biestable. También podemos observar que los
biestables nunca pueden estar en estado de mantenimiento o en estado prohibido, ya que la
entrada enserie pasa afirmada a la S y negada a la R.
Los registros de desplazamiento se implementan con biestables maestro – esclavo, pues son
capaces de almacenar la información un flanco, y transmitirla durante el siguiente.
Cuando el registro se efectúa de izquierda a derecha se denomina desplazamiento hacia la derecha.
Si el registro combina ambos tipos se llama bidireccional.

6. Registros con entrada serie y salida paralelo (SIPO)
La estructura de un registro serie paralelo es muy similar a la de un registro con entrada y salidas
en serie:
Observamos que la única diferencia es que se le añade una salida a cada una de las salidas Q del
biestable: de esta manera se pueden obtener todos los datos a la vez. Por otro lado, también se
puede obtener una salida en serie de cualquier salida Q o Q’.
Habitualmente se suele añadir una entrada de puesta a cero asíncrona (CLEAR) cuya función es
inicializar el registro.
En último lugar destacar que estos registros se suelen utilizar para el cambio de una palabra de
serie a paralelo.
Registros con entrada paralelo y salida serie (PISO)
A continuación se muestra un esquema de un registro con entrada paralelo y salida serie y carga
asíncrona.El funcionamiento es el siguiente: cuando en la entrada de selección desplazamiento
/carga', hay un 0 se realiza la carga. Con el inversor este cero se convierte en un 1 y por lo tanto las
puertas NAND que hay arriba y debajo de los biestables se convierten en inversores.
A continuación se introducen los datos: en el bit que haya un 1, se activa el Preset, y en el que haya
un cero, se activa el Clear.

7. Para el desplazamiento se coloca un 1 en D/C’ de esta manera se consigue que nunca se activan las
entradas ni PR ni CL, ya que de las puertasNAND siempre saldrá un 1. El desplazamiento se realiza
como en un registro serie-serie.
A continuación se muestra un registro con carga paralelo y salida serie pero en este caso la carga es
síncrono, ya que se carga por las entradas síncronas
Observamos que esto se consigue con un multiplexor de dos canales gobernado por
DESPLAZAMIENTO/ CARGA’. Con esto se consigue que si se quiere cargar los datos, se activan las
entradas en paralelo que van cada una a las entradas S R. Para obtener los datos se tiene que
realizar la entrada serie.
En conclusión, podemos observar que la función del multiplexor es elegir entre la carga en serie o
en paralelo
Registro de entrada y salida en paralelo (PIPO)[editar]

8. Como se puede ver, se ha creado un registro de entrada y salida paralelo a partir de biestables D
con entrada de habilitación. La entrada de datos es cada una de las entradas D del biestable; la
entrada de habilitación se une a una entrada de habilitación global, de manera que cuando se
activa, permite que se lean los datos. Hay otra entrada (control de salida) que al activarse permite
que se lean las salidas. Aquí hemos utilizado puertas AND, aunque también podríamos haber
utilizados puertas OR y un inversor, o también buffers con entradas de alta impedancia.