Contadores digitales

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Un contador digital es constituido exactamente en igual forma que un divisor de frecuencia. En efecto, el circuito divisor-por-diez es en el fondo un contador, porque cuenta hasta diez pulsos y da una salida; se repone y queda listo para repetir el procedimiento de nuevo. Si se colocan varios flip-flops tipo JK en cascada, que inicien en el binario CERO, un BURST de pulsos en serie, colocados en la entrada, dejará los flip-flops en estados tales que ellos indiquen en forma binaria la cantidad de pulsos que arribaron al terminal de entrada. Notemos de nuevo que cada etapa debe cambiar de estado solamente cuando la anterior pasa de lógica 1 a lógica 0. Cuando en electrónica se menciona la expresión BURST, que traducida significa "ráfaga", "reventar", "porción", se quiere dar a entender que esos pulsos se presentan como un tren definido, "como una cierta cantidad de vagones unidos entre sí", iguales y mensurables en su cantidad. (En el estudio de televisión en color se encuentra con mucha frecuencia esta palabra BURST, y se refiere a los 8 o más pulsos encargados de sincronizar los circuitos de crominancia, los cuales vienen a manera de "ráfaga de metralleta" incluidos dentro de la onda portadora de TV).

Los contadores digitales son un medio muy práctico para determinar FRECUENCIA, si la entrada del contador es "abierta" a una señal de frecuencia desconocida, durante un tiempo exactamente controlado (recordemos que "frecuencia" es la cantidad de ciclos que transcurren durante un segundo de tiempo). Los medios-ciclos (half-cycles) positivos de la frecuencia desconocida son contados, y su cantidad en el período de conteo permite establecer la frecuencia.

Si el lado complementario del JK flip-flop es usado para manejar al que sigue, entonces el contador es conocido como un BACKWARD COUNTER (contador hacia atrás); esto es, el arranca en 1111 y cuenta sucesivamente hacia abajo, 1110, 1101, 1100, etc. Este tipo de contador es muy práctico cuando se quiere determinar la DIFERENCIA entre una frecuencia desconocida y una frecuencia asignada. El contador puede ser pre-cargado con la frecuencia de entrada. El resíduo positivo o negativo , a la izquierda del contador es la diferencia. La figura 22 muestra un contador de 4 bits, implementado con cuatro flip-flops tipo T (Toggles), a partir de integrados JK, recordemos que en este caso no se tiene en cuenta las entradas J y K, por lo que se deben dejar "al aire", en lógica 1 (muchos integrados digitales están internamente hechos para que sus entradas queden automáticamente en nivel alto cuando son dejados "al aire" sus terminales).

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Hay muchas clases distintas de flip-flops contadores en circuito integrado IC. El módulo de un contador especifica la máxima cuenta que el alcanza antes de reciclar. Los contadores módulo 10 son muy populares porque ellos reciclan después de caer el décimo pulso de entrada, y por lo tanto proveen una manera fácil de contar en decimal. Ellos son a menudo llamados CONTADORES DE DECADAS BCD (Binario Codificado a Decimal), y siempre tienen solamente cuatro terminales de salida (representan desde el 0000 hasta el 1001). Los contadores que están diseñados para aprovechar al máximo los cuatro bits del word nibble (medio byte) de salida, se llaman contadores HEXADECIMALES (representan desde el 0000 hasta el 1111).

Los contadores pueden tener una variedad de controles de entrada. Un contador típico, por ejemplo, se puede programar para que cuente hacia arriba o hacia abajo (Up/Down). Puede también tener entradas de control para regresar la cuenta a 0's, iniciar la cuenta en cualquier valor deseado, o para indicar los momentos en los cuales el contador debe trabajar. Estos últimos terminales son los habilitadores, o entradas ENABLE. Debido a que los contadores almacenan la cuenta acumulada hasta que llegue el próximo pulso clock, ellos pueden ser considerados STORAGE REGISTERS.

Los circuitos integrados TTL contadores más comunes son:
7490A Décadas, divisor por 12 y contador binario BCD hasta 10 (de 0 á 9)
7492A Décadas, divisor por 12 y contador binario hasta 12 ( de 0 á 11)
7493A Décadas, divisor por 12 y contador binario hasta 16 ( de 0 á 15)
74160A Contador sincrónico de 4 bits, completamente programable
74190 Contador sincrónico Up/Down, BCD, programable ( de 0 á 9)
74191 Contador binario de 4 bits, sincrónico, Up/Down
74192 Contador sincrónico Up/Down BCD, programable (de 0 á 9)
74193 Contador sincrónico de 4 bits binarios, programable, Up/Down

Hay operación sincrónica cuando se tienen todos los flip-flops "clocked.. simultáneamente (manejados), de tal forma que sus salidas cambien al mismo tiempo cuando lo requiera el proceso lógico director.

STORAGE REGISTERS:
Un register (registro) es un grupo de flip-flops organizados de forma que se puedan guardar datos binarios. El register es llamado algunas veces un BUFFER, particularmente si el almacenamiento es sólo por muy corto tiempo. Cada flip-flop es independientemente puesto en 1 ó 0, dependiendo de os datos (DATA) que han de ser "registrados".

La figura 23 ilustra el método para cargar los datos (word binario) en el registro implementado con compuertas AND y flip-flops tipo RS. En la práctica, el diseñador no tiene que implementar dicha función, ya que se consiguen circuitos integrados que hacen todo el proceso de registro, (lectura, almacenamiento y retorno a cero).

Los datos se hacen llegar a las líneas de entrada marcadas A, B, D Y D, correspondientes a una entrada de cada compuerta AND de dos entradas, conocidas como READ GATES (puertas de lectura). Para reponer los flop-flops a lógica 0, se aplica un pulso activo en la línea "reset".

Cuando se quiere "cargar" los datos en el registro, bastará con poner en nivel alto la línea de lectura (read). La salida de cada compuerta pasará entonces a nivel lógico 1, o nivel lógico 0, dependiendo del estado lógico de cada dato de entrada existente en el otro terminal A, B, C Y D.

Si la implementación del registro se hace con flip-flops tipo D, y la entrada de carga (read) está en lógica 1, los datos de entrada serán aceptados por el registro solamente cuando llegue el próximo pulso clock.

Cuando la read line es retornada a lógica 0, los flip-flops conservan sus estados aunque las entradas A, B, C Y D sean alteradas; es como si las compuertas se hubiesen "cerrado".

Los registros de almacenamientos y los registros de desplazamiento deben ser capaces de llevar a cabo las siguientes tres funciones:
1. Recibir información de otra fuente.
2. Preservar esta información sin alteración o pérdida de señal hasta que sea necesaria.
3. Despachar esta información a otros circuitos del computador, u otro circuito cualquiera, cuando así lo requiera el programa.

SHIFT REGISTERS:
La palabra "shift" significa "cambiar de puesto", en español, por lo que la traducción de "shift registers" puede ser REGISTRO POR DESPLAZAMIENTO.
Considerablemente más versátil que el buffer register, es el shift register mostrado en la figura 24-A. Este particular registro acepta los datos de entrada solamente cuando sus bits le son dados "de a uno" cada vez en el tiempo, EN SERIE, uno tras otro (serial input); pero puede proporcionar simultáneamente todo el contenido de los flip-flops, EN PARALELO, cuando así lo requiera el proceso.

NOTA: Los circuitos aquí publicados, en su mayoría no han sido probados físicamente, el buen funcionamiento o no de los mismos, es responsabilidad del ensamblador.

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